La Terre possède 1 386 millions de kilomètres cubes d’eau, ce qui équivaut à 70 % de sa surface. Et divers prototypes, dont certains déjà actifs en Espagne, ont déjà démontré la capacité de l’énergie des vagues, c’est-à-dire celle générée par les vagues de la mer, à fournir de l’électricité illimitée. En collaboration avec des éoliennes et des panneaux solaires, ces systèmes peuvent renforcer la prédominance des énergies renouvelables, mais ils doivent continuer à s’améliorer pour offrir une véritable alternative à l’avenir.
En ce sens, le dernier développement vient d’Allemagne, où récemment les tests ont commencé sur un prototype à l’échelle d’une grande centrale houlomotrice. Il s’agit d’Aurelia WINO, un projet pilote mené pendant trois ans par des chercheurs de l’Université des sciences appliquées de Kiel, auquel ont participé des apprentis en construction de German Naval Yards et de ThyssenKrupp Marine Systems.
Le prototype exploite le potentiel énergétique des vagues, qui font se déplacer verticalement un corps flottant par rapport à une bouée. L’opération, « en termes simplifiés, peut être comparé au principe d’une dynamo de bicyclette« , explique Christian Keindorf, professeur d’ingénierie et chef de projet, dans un communiqué de presse de l’Université de Kiel.
Comment ça marche
Le projet, financé par le gouvernement allemand et l’UE avec 533 000 euros, a eu comme premier résultat un générateur de 12 mètres de haut et d’environ 8 tonnes de poids. Lorsque sa fiabilité et son efficacité seront prouvées, les chercheurs et techniciens auront beaucoup de travail devant eux : la centrale finale sera huit fois plus grande que le prototype, avec pour objectif de générer plusieurs mégawatts, ce qu’aucune centrale de ce type n’a encore atteint. .
L’ingénieur Andreas Glaß a rejoint le projet en tant qu’assistant de recherche en janvier 2020 et a été chargé de superviser l’ensemble du processus, des premières étapes à la mise à l’eau d’Aurelia WINO le 9 mai aux chantiers navals allemands, dans la ville de Kiel. « Nous avons dû faire des calculs numériques en hydrodynamique et en dynamique des structures, nous avons fait des expériences dans le laboratoire des vagues et des écoulements à l’Institut de construction navale et de technologie maritime, nous avons développé le prototype et à la fin ils m’ont permis de superviser la production. Maîtriser tout cela tâches techniquement exigeantes étaient une opportunité unique pour moi », explique Glaß.
Le prototype de centrale houlomotrice des chantiers navals de Kiel Université de Kiel Omicrono
Le fonctionnement de la centrale houlomotrice de Kiel est relativement simple. Les vagues provoquent un déplacement vertical de la plante par rapport à une bouée à tige, semblable à celle utilisée dans les réservoirs et les citernes des habitations, des blocs et des réservoirs industriels. Ce mouvement relatif entraîne une tige de levage sur laquelle sont montés deux générateurs linéairesqui traversent un champ magnétique et, selon le principe de l’induction, génèrent de l’énergie électrique.
Les premières utilisations qui sont proposées pour ce type de centrales à vagues sont l’alimentation électrique d’îles naturelles et artificielles, de fermes aquatiques en haute mer ou de stations de mesure. Cependant, Keindorf parie sur un objectif plus ambitieux : fermes hybrides dans lesquelles des centrales houlomotrices sont installées entre des éoliennes offshore. Ainsi, les zones qui sont de toute façon réservées à la production d’énergie éolienne pourraient être utilisées beaucoup plus efficacement.
La centrale houlomotrice installée dans les chantiers navals de Kiel Université de Kiel Omicrono
Bien qu’une centrale électrique basée sur les vagues marines ne puisse pour l’instant rivaliser avec l’efficacité de l’éolien et du photovoltaïque, il s’agit selon les chercheurs d’un élément peu invasif d’un point de vue environnemental. Par exemple, nous utilisons blocs de béton avec chaînes d’ancragequi peut être entièrement récupéré après la phase de test », explique Keindorf.
La prochaine étape consiste à obtenir des chiffres plus précis sur le potentiel énergétique de ce type de solution et davantage de financements auprès d’institutions publiques et privées. Si cette recherche d’investissement est couronnée de succès, le prototype subira une nouvelle phase de test de six mois sur la plateforme de recherche offshore FINO3 (également exploité par l’Université des sciences appliquées de Kiel), à environ 80 kilomètres à l’ouest de Sylt, une île du nord de l’Allemagne.
la version japonaise
Les projets d’énergie houlomotrice se sont succédé ces dernières années, mais peu sont aussi uniques que Kairyu, développé depuis plus de 10 ans par la société japonaise IHI Corporation et la New Energy and Industrial Technology Development Organization (NEDO). Dans ce cas, au lieu de profiter de la force des vagues, Cette turbine unique génère de l’électricité grâce aux courants marins.
Plus que 330 tonnes de poids, Kairyu (que l’on peut traduire par « courant océanique ») a un fuselage de 20 mètres de long et est flanqué de deux cylindres de taille similaire. Chacun d’eux abrite un système de production d’électricité, relié à des aubes de turbine de 11 mètres de long. Son potentiel est de 100 kilowatts, et il a déjà démontré son efficacité après avoir passé un test pour lequel il a été immergé pendant trois ans et demi. Si tout se passe bien, sa sortie se fera à partir de 2030, date à laquelle les techniciens de l’IHI espèrent que tout sera prêt pour sa mise en service définitive.
Kairyu, la plante japonaise qui utilise les courants marins IHI Corporation Omicrono
La structure est similaire à celle d’un avion, avec un fuselage principal faisant partie d’un ensemble de trois flotteurs cylindriques. Les flotteurs latéraux ont une aube de turbine et chacun d’eux tourne dans le sens inverse de l’autre, dans le but d’annuler les couples de rotation – la mesure de la force qui peut faire tourner un objet sur un axe – et ainsi maintenir la position de le générateur sous l’eau de manière stable.
Le système Kairyu a été conçu pour profiter du courant Kuroshio, l’un des plus forts au monde, qui traverse la côte est du Japon. Pour ce faire, il sera ancré au fond marin et flottera à près de 50 mètres sous la surface de l’océan. Ainsi, « il profite de l’équilibre entre sa flottabilité et la traînée causée par le courant océanique, générant de l’énergie électrique tout en flottant à n’importe quelle profondeur souhaitée », selon un document de l’entreprise.
[El ingenioso sistema que copia al corazón humano para lograr electricidad de las olas del mar]
Pour tirer le meilleur parti des courants et assurer un positionnement optimal, la machine est équipée de un mécanisme qui modifie l’angle de pas des pales du rotor de la turbine en fonction de la vitesse du courant océanique, afin de produire de l’électricité de la manière la plus efficace possible. Les lignes mêmes qui ancrent la turbine au fond de l’océan peuvent également servir à loger des câbles de transmission d’énergie. Ainsi, en se connectant à un câble immergé, l’électricité peut être ramenée au réseau électrique terrestre.
Ce sont les premières étapes d’une technologie qui peut être véritablement transformatrice. Tenant compte du fait que le Japon est le sixième pays au monde avec la plus grande étendue d’eaux territoriales, NEDO est convaincu que seul le courant Kuroshio est capable de générer jusqu’à 200 gigawatts grâce à ce type de turbines immergées, environ 60% de la capacité totale de production d’électricité du Japon.
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