par Si vous avez déjà été renversé par une grosse vague, vous avez ressenti un tout petit peu de la puissance de l’océan.
Cette histoire fait partie de Testeur Joe Zéroune série qui relate l’impact du changement climatique et explore les mesures prises pour résoudre le problème.
Imaginez maintenant comment l’énergie houlomotrice pourrait devenir l’une de nos plus grandes ressources énergétiques – une ressource abondante avec 70 % de la surface de la Terre recouverte par les océans.
Depuis des décennies, les scientifiques et les ingénieurs se tournent vers nos vastes océans et rêvent de moyens d’extraire une infime fraction de cette énergie. À une époque de conscience et d’anxiété liées au climat, la recherche de moyens d’y parvenir retient enfin davantage l’attention.
Le Plan d’action pour le climat océanique de l’administration Biden révèle à quel point l’océan recèle un potentiel important en matière d’énergie renouvelable, provenant à la fois de l’énergie éolienne offshore et de sources moins explorées telles que les vagues, les marées et les courants. Même les eaux plus froides situées au fond des mers tropicales pourraient fournir une énergie marine propre.
Le plan reconnaît un projet ambitieux en voie d’achèvement au large des côtes de l’Oregon, où 7 miles de conduits ont été posés sous le fond de l’océan Pacifique à l’aide de techniques pionnières de forage horizontal. Bientôt, d’épais câbles passeront par ce conduit pour relier le continent à PacWave, un banc d’essai expérimental offshore construit pour développer et démontrer une nouvelle technologie qui convertit la puissance des vagues en électricité terrestre.
Une fois pleinement opérationnel (dès 2025), PacWave pourrait générer jusqu’à 20 mégawatts, soit suffisamment pour alimenter quelques milliers de foyers. “Je suis vraiment enthousiasmé par l’énergie des vagues parce que la ressource est si vaste”, m’a dit Levi Kilcher, scientifique principal au Laboratoire national des énergies renouvelables.
Une illustration de l’infrastructure prévue de PacWave.
Kilcher était l’un des principaux auteurs du rapport NREL 2021 qui compilait les données disponibles sur les sources d’énergie marine aux États-Unis, notamment les vagues, les marées et les courants océaniques. L’équipe a découvert que le potentiel énergétique total équivaut à plus de la moitié (57 %) de l’électricité produite aux États-Unis en une seule année.
Bien que des sites expérimentaux comme PacWave indiquent un moyen efficace de récolter l’énergie des vagues et pourraient faciliter des percées, l’énergie des vagues a encore du chemin à parcourir avant de devenir une source importante d’électricité. Bien que les vagues soient stables, elles ne sont pas identiques, ce qui pose un défi majeur dans la conception d’une machine capable de capter leur énergie.
“Vous essayez de régler [the technological approach] afin que vous puissiez profiter de ces types de vagues changeantes”, a déclaré Andrea Copping, chercheuse principale au Pacific Northwest National Laboratory.
Différentes approches pour capturer l’énergie des vagues incluent des dispositifs qui chevauchent le sommet des vagues ou qui traduisent en énergie les ondes de pression exercées sur le fond marin. Une autre approche implique des dispositifs appelés colonnes d’eau oscillantes, qui compriment l’air lorsque les vagues les traversent. Cet air comprimé fait tourner une turbine et génère de l’énergie.
La puissance des profondeurs
Les vagues ne sont qu’une source potentielle d’énergie marine sur laquelle les scientifiques et les autorités étudient.
Copping affirme qu’il existe un regain d’intérêt pour une autre forme d’énergie marine : la conversion de l’énergie thermique des océans, ou OTEC, qui consiste à faire remonter de l’eau plus froide provenant de parties plus profondes de l’océan. Ce flux froid subit ensuite un processus d’échange de chaleur avec de l’eau de surface plus chaude, semblable à la manière dont les pompes à chaleur domestiques échangent de l’air chaud et froid. Ce processus entraîne une turbine pour produire de l’électricité.
La technologie OTEC a été lancée dans les années 1970, lorsque les prix de l’énergie ont grimpé en flèche, mais elle n’a jamais vraiment pris son envol. Selon Copping, le changement climatique a attiré davantage d’attention sur l’OTEC, qui pourrait convenir à des îles comme Porto Rico, Guam et aux petits pays du Pacifique Sud.
“Il y a un réel intérêt et nous pensons vraiment que ça va se passer cette fois-ci”, a déclaré Copping.
Une petite usine OTEC fonctionne à Hawaï depuis des années. Copping estime que les nouveaux engagements du gouvernement américain sont prometteurs pour l’avenir de cette technologie, qui a également suscité un intérêt considérable au Japon et dans d’autres pays voisins.
Il est possible que les préoccupations liées au changement climatique débloquent de nouvelles sources de financement pour l’OTEC. En attendant, construire des installations plus petites (10 mégawatts ou moins) et les installer sur terre au lieu de flotter sur l’océan rend la technologie plus abordable, a déclaré Copping.
Il y a aussi l’avantage supplémentaire que les conduites d’eau froide peuvent servir de forme de climatisation dans les régions tropicales où l’OTEC fonctionne le mieux.
Aller dans le sens du courant
Une grande partie du littoral américain, comme l’Alaska, le nord-ouest du Pacifique et les côtes rocheuses du Maine, présente des climats où il y a peu de chances de trouver des eaux de surface suffisamment chaudes pour l’OTEC. Heureusement, certains de ces endroits sont optimaux pour produire de l’électricité à partir d’une source qui repose sur des eaux moins profondes : les marées.
Ayant grandi en Alaska, Kilcher a toujours été fasciné par le pouvoir des marées. Mais il ne savait pas que la proximité de Cook Inlet est considérée comme l’un des endroits idéaux au monde pour exploiter leur énergie. Lorsque Kilcher a commencé à travailler au Laboratoire national des énergies renouvelables, il a été surpris lorsque ses collègues l’ont informé que sa ville natale d’Homer, en Alaska, figurait parmi les meilleurs sites d’énergie marémotrice au monde.
Lorsqu’il s’agit de convertir les mouvements de l’océan en électricité, la technologie de l’énergie marémotrice est la plus développée : il suffit d’installer la bonne turbine au bon endroit dans l’eau. Un certain nombre de projets d’énergie marémotrice ont déjà été déployés en Europe et ailleurs, ainsi que dans des applications de niche à travers le monde.
L’énergie marémotrice est le yin du yang de l’énergie des vagues. Les vagues peuvent être n’importe où et partout, mais elles sont difficiles à prévoir. Les marées sont une quantité largement connue et mondiale, mais leur potentiel de puissance est limité à quelques endroits très spécifiques. Les flux rapides nécessaires à la production d’électricité ne se trouvent généralement que dans des canaux étroits ou entre les îles et le continent. Pourtant, là où l’énergie marémotrice fonctionne, il s’agit d’une forme d’énergie renouvelable très fiable.
“Une chose qui rend l’énergie marémotrice particulièrement attrayante est qu’elle est prévisible à 100%”, a déclaré Kilcher.
Les vagues (les plus hautes en rouge et les plus courtes en bleu) arrivent le long de la côte ouest des États-Unis dans cette animation accélérée.
Certaines expériences plus petites sont en cours avec d’autres caractéristiques cohérentes des océans en plus des marées, comme leurs courants majeurs et lents. Kilcher a noté que des recherches sont en cours au large des côtes du sud-est des États-Unis pour examiner la quantité d’énergie qui peut être extraite des courants avant d’avoir un impact sur les modèles de circulation de chaleur dans l’Atlantique Nord.
“Vous ne voulez pas extraire tellement d’énergie que le Gulf Stream commence à s’arrêter”, a-t-il déclaré. “C’est le genre de questions de recherche scientifique que nous étudions.”
Bonjour
Jusqu’à présent, l’extraction efficace de l’énergie de l’océan a moins à voir avec l’eau qu’avec l’air au-dessus. L’énergie éolienne offshore est de loin la source d’énergie la plus productive que nous transférons de l’océan à la terre.
“L’éolien offshore est sans aucun doute la technologie la plus mature”, m’a dit Bryson Robertson, directeur du Pacific Marine Energy Center à l’Oregon State University. “Nous travaillons sur les systèmes d’énergie éolienne depuis la naissance de la civilisation. Nous avions des voiles [on boats]et nous utilisions des moulins à vent pour moudre le blé.
Les grandes éoliennes génératrices d’électricité ancrées au fond marin sont devenues un spectacle familier au large des côtes des États du nord-est et d’autres régions. Robertson affirme que les éoliennes offshore flottantes sont une technologie plus récente et prometteuse qui pourrait aider à augmenter la quantité d’électricité que nous extrayons littéralement de rien.
Le vent est plus constant au large et les infrastructures flottantes peuvent être déployées dans davantage de régions du monde et sur des mers plus profondes. Et des éoliennes plus hautes pourraient accéder aux vents de haute altitude dans des endroits hors de la vue du public.
Robertson estime que les opportunités de produire davantage d’énergie éolienne à partir d’infrastructures flottantes sont suffisamment importantes pour réduire réellement les émissions de carbone.
Un environnement difficile
Contrairement au développement d’une nouvelle application mobile ou même d’un téléphone mobile, la construction de l’infrastructure permettant de tirer l’électricité d’un des environnements les plus inhospitaliers et sauvages de la planète peut être un processus lent et difficile.
“Nous en savons moins sur ces marées, ces zones de grosses vagues parce que nous restons en dehors d’elles”, a déclaré Copping. “C’est l’une des raisons pour lesquelles cela prend du temps. Mais il suffit de regarder l’océan : il est difficile de ne pas voir son potentiel énergétique.”
Il existe également un certain nombre d’autres considérations, notamment les impacts que les infrastructures d’énergie marine pourraient avoir sur la faune, l’environnement en général, les populations locales, la pêche et d’autres industries.
Un plongeur chercheur inspecte un atterrisseur à hydrophone déployé sur le fond marin dans le cadre de recherches en cours visant à améliorer la surveillance environnementale des dispositifs énergétiques marins.
“Je pense que le plus gros problème est l’incertitude”, a ajouté Robertson. “Nous n’avons jamais fait cela à grande échelle auparavant, alors quels seront les impacts environnementaux ?”
Selon lui, le processus politique est peut-être lent pour de bonnes raisons, mais le besoin en énergie marine reste urgent.
“Nous devons trouver un moyen de déployer la technologie plus rapidement tout en étant conscients de l’environnement”, a-t-il déclaré. “Nous devons simplement trouver un moyen d’accélérer ce processus si nous voulons avoir un impact mesurable sur le changement climatique.”
