Centrale houlomotrice hybride : du vent, des vagues et du soleil

La Terre, notre planète bleue, est recouverte à 71 % de mers et d’océans. Les vagues, qui les animent en permanence, constituent une force motrice naturelle puissante, dont le potentiel énergétique infini ne demande qu’à être exploité. D’ailleurs, pourquoi se limiter à une seule source d’énergie quand on peut combiner houle, vent et soleil, particulièrement intenses à la surface de l’eau ? C’est le pari de l’entreprise NoviOcean, créatrice d’une centrale houlomotrice hybride unique ! Avec KparK Énergies, découvrez le fonctionnement et les enjeux de cette technologie. 

Qu’est-ce qu’une centrale houlomotrice hybride ?

L’exploitation de l’énergie houlomotrice n’est pas nouvelle : le premier brevet date en effet de 1799. En revanche, elle connaît aujourd’hui un regain d’intérêt porté par l’ingéniosité et les innovations de certains fabricants. Qu’est-ce qu’une centrale houlomotrice ? Comment fonctionne un système hybride ? Plongez au cœur de cette énergie en perpétuel mouvement.

Tirer parti de l’énergie des vagues pour produire de l’électricité

La centrale houlomotrice capte la puissance de la houle pour produire de l’électricité 100 % renouvelable, grâce à des convertisseurs. Elle utilise le mouvement continu des vagues, vertical et horizontal, pour créer une force mécanique, activée par des pistons hydrauliques ou des turbines. Cette énergie mécanique entraîne un générateur, qui génère alors un courant électrique. Cette électricité est ensuite transportée vers le réseau électrique par des câbles sous-marins.

Mais au fait, savez-vous d’où proviennent les vagues ?

Tout commence avec le soleil, qui chauffe inégalement la Terre et son atmosphère. Cette variation de température provoque des déplacements de masses d’air chaud et froid, formant ainsi des vents. En soufflant sur la surface de l’eau, le vent produit un frottement qui donne naissance à la houle, puis aux vagues.

L’exemple de la centrale houlomotrice hybride NoviOcean 

^{Crédit photo : NoviOcean.energy.}

Une centrale houlomotrice hybride, telle que celle développée par NoviOcean, combine plusieurs sources d’énergie renouvelable pour optimiser la production d’électricité :

1. Énergie des vagues. La plateforme utilise un flotteur rectangulaire breveté qui s’aligne automatiquement avec le front des vagues. Ce flotteur capte le mouvement vertical de la houle, générant une force mécanique qui est transmise à un système hydraulique. Ce dernier pompe l’eau sous haute pression vers une turbine, convertissant cette énergie en électricité. Sa capacité de production peut atteindre jusqu’à 650 kW.
2. Énergie éolienne. La structure est équipée de 6 éoliennes à axe vertical qui, une fois entraînées par les vents marins, sont capables de générer ensemble jusqu’à 300 kW d’électricité supplémentaire.
3. Énergie solaire. Des panneaux photovoltaïques d’une capacité d’environ 50 kW sont installés sur la centrale, et complètent la production énergétique.

Cette combinaison permet à la centrale NoviOcean de fournir une puissance totale d’environ 1 MW, avec un facteur de capacité moyen de 40 %. En outre, l’intégration de ces 3 sources d’énergie assure une production d’énergie continue, corrigeant ainsi le problème d’intermittence des énergies renouvelables. 

Tour d’horizon des technologies qui domptent les vagues

À ce jour, plus de 1 000 brevets ont été déposés dans le domaine de l’énergie houlomotrice, mais la majorité d’entre eux sont encore en phase d’étude ou de développement. Ces technologies reposent principalement sur 2 procédés : le turbinage d’un fluide et le mouvement de flotteurs ou d’éléments articulés. Notez également qu’une centrale houlomotrice peut puiser sa source d’énergie aussi bien en surface qu’en profondeur, depuis une digue ou en pleine mer (installation offshore).

Production d’énergie houlomotrice par turbinage d’un fluide

Cette méthode consiste à mettre en mouvement un fluide, liquide ou gazeux, pour générer de l’électricité à l’aide de 2 principaux types de systèmes :

1. Centrale houlomotrice à déferlement, dont le concept est de créer une structure inclinée qui dirige les vagues vers un bassin situé à un niveau plus élevé que la mer. Lorsque les vagues déferlent et remplissent ce bassin, l’eau accumulée est ensuite libérée. En se vidangeant, elle passe par une turbine hydroélectrique qui produit de l’électricité, à la manière d’un barrage. Ce type d’équipement peut être installé le long des côtes, où il est plus facile à raccorder au réseau électrique, ou ancré en pleine mer, dans le cas d’une installation flottante.
2. Centrale houlomotrice par colonne d’eau oscillante, qui se caractérise par sa cavité semi-immergée ouverte sur la mer, où les vagues entrent et font varier le niveau d’eau à l’intérieur. Cette oscillation provoque une compression et une décompression de l’air au-dessus de la colonne d’eau, forçant l’air à circuler à travers une turbine située au sommet de la chambre. Une turbine spéciale, de type Wells, est alors utilisée pour générer de l’électricité. Celle-ci est en effet conçue pour tourner toujours dans le même sens, quelle que soit la direction du flux d’air qui s’alterne quant à lui dans les 2 sens. Adaptée aussi bien aux installations côtières qu’offshore, cette technologie exploite efficacement la pression de l’air générée par les vagues.

Exemples

• Le projet Wave Dragon au Danemark est un exemple de dispositif à déferlement flottant.
• La centrale houlomotrice OWC de Mutriku en Espagne est une installation côtière opérationnelle utilisant le principe de la colonne d’eau oscillante.

Production d’énergie houlomotrice par mouvement de corps solides

Cette approche repose sur la mise en action de corps solides en surface ou sous l’eau, selon 3 techniques distinctes :

1. Centrale houlomotrice avec atténuateurs, qui intègre une série de flotteurs articulés, orientés dans le sens du vent et dans la direction de propagation des vagues. Ces segments flottants sont reliés entre eux par des articulations flexibles, qui exercent une force mécanique. Cette énergie est ensuite transformée en électricité, soit directement par des générateurs, soit grâce à un système hydraulique qui pressurise un fluide.
2. Centrale houlomotrice avec pompes ou absorbeurs, qui sont de véritables bouées flottantes ou partiellement immergées, dont les flotteurs montent et descendent au rythme des vagues. Ce mouvement est transmis à une pompe, qui met un fluide sous pression dans un circuit hydraulique ou pneumatique. Cette pression est ensuite convertie en électricité en actionnant un générateur.
3. Centrale houlomotrice avec oscillateur, aussi appelé volets oscillants, qui est constituée de panneaux fixés au fond marin, dans des eaux peu profondes. Ces derniers s’inclinent successivement de gauche à droite sous la pression des vagues. Ce balancement est ensuite converti en électricité par un générateur hydraulique ou mécanique.

Exemple

• Le « Pelamis Wave Energy Converter » est un exemple de centrale houlomotrice avec atténuateurs.
• La centrale NoviOcean, le « PowerBuoy » de Ocean Power Technologies et le « CETO » de Carnegie Wave Energy sont des dispositifs avec pompes ou absorbeurs.
• Le « Oyster Wave Energy Converter » de Aquamarine Power fonctionne à l’aide de volets oscillants. 
   

Quel avenir pour l’énergie houlomotrice hybride ?

L’énergie houlomotrice offre d’importantes perspectives économiques, particulièrement en Europe. Certaines zones, comme l’Atlantique Nord, sont idéales pour capter l’énergie des vagues. En France, ce gisement est estimé à 40 TWh par an, soit 10 à 15 GW, principalement sur la côte atlantique. Selon le Conseil mondial de l’énergie, cette source renouvelable pourrait satisfaire 10 % de la demande d’électricité à l’échelle mondiale.

De surcroît, une centrale houlomotrice hybride comporte de nombreux avantages. En combinant l’énergie des vagues, du vent et du soleil, elle garantit une production d’électricité plus stable et continue. La haute densité énergétique des vagues permet en outre d’optimiser la production sur une surface réduite. Cette solution est propre et prévisible, car il est possible d’anticiper avec précision la force et l’amplitude des vagues. L’association de ces technologies maximise l’utilisation de l’espace maritime, réduit l’empreinte carbone et abaisse les coûts d’infrastructure en mutualisant les équipements.

Cependant, pour que l’énergie houlomotrice se déploie à grande échelle, plusieurs défis restent à surmonter. Le développement et l’installation de ces équipements sont coûteux et complexes. Leur implantation en mer pose également des contraintes techniques, notamment en matière de corrosion, d’ancrage et de raccordement électrique. Enfin, les impacts potentiels sur la faune marine et les activités humaines telles que la pêche et la navigation exigent une attention particulière.