1 Face à la diminution programmée des énergies fossiles, l’augmentation de la population mondiale et l’augmentation de la demande énergétique des pays émergents, une politique mondiale de l’énergie a été initiée dans laquelle les pays les plus industrialisée se doivent de montrer l’exemple. Ainsi, dans le cadre du Paquet Énergie Climat en 2008, la France s’est engagée à ce que 23% de sa consommation énergétique soit d’origine renouvelable en 2020. Depuis quelques années déjà, en plus de l’hydraulique traditionnellement utilisée, les énergies renouvelables terrestres ont été encouragées (éolien, solaire). Mais si le développement de ces dernières s’est accru, les possibilités de construire des parcs de tailles conséquentes et de puissances installées fortes sont restreintes. L’une des problématiques est liée à l’acceptation de systèmes de récupération de l’énergie visibles à proximité des lieux d’habitation.

2 Face à cela, la mer regorge de ressources énergétiques connues depuis longtemps mais peu exploitées au vingtième siècle. Parmi ces ressources, on trouve les énergies des gradients thermiques dans les océans chauds, de la houle, des gradients de salinité, du vent, des courants marins (océaniques) et de la marée. Les origines principales de ces ressources renouvelables sont le soleil (vent, chaleur, courants océaniques) et le mouvement des astres (marée). La récupération de l’énergie du vent en mer a commencé de manière intensive au Danemark il y a une vingtaine d’années. En France, elle commence seulement. La récupération de l’énergie de la marée a commencé il y a longtemps avec les premiers moulins à marée. Il s’agissait de récupérer une énergie potentielle par le stockage de l’eau à marée haute dans un bassin. Les développements à une phase industrielle ont été envisagés dès 1920, par la transposition de la technologie des barrages hydrauliques aux domaines marins. Un premier projet de faible ampleur a été imaginé et démarré dans l’Aber Vrac’h, puis la fermeture de l’estuaire de la Rance a été envisagée dès les années 30, pour une mise en service en 1967. Jusqu’en 2011, l’usine marée motrice de la Rance est restée le seul exemple industriel d’envergure d’exploitation de l’énergie des mers avec ses 240MW de puissance installée. La mise en service de l’usine de Sihwa en 2011 (Corée, 256 MW) a permis d’initier de nouveaux développements de cette technologie avec des projets de puissance 10 fois supérieure.

Courant de marée le 7 août 2003 (gauche) et différence de vitesse (droite) due à la présence d’un parc de 400 machines (en m/s). Le rectangle symbolise la localisation du parc dans le Raz Blanchard

Courant de marée le 7 août 2003 (gauche) et différence de vitesse (droite) due à la présence d’un parc de 400 machines (en m/s). Le rectangle symbolise la localisation du parc dans le Raz Blanchard

3 Cependant, cette technologie n’a pas été réutilisée en France. D’une part, la compétition entre l’énergie hydraulique et nucléaire a été remportée par cette dernière dans les années 70 lors du premier choc pétrolier. D’autre part, la fermeture d’un estuaire ou d’une zone côtière n’est pas sans conséquence sur l’environnement, et l’acceptation par les populations a évoluée depuis les années 60.

4 Il n’en demeure pas moins que le potentiel énergétique dû à la marée est important sur les côtes françaises et plus particulièrement sur les côtes normandes et bretonnes où la marée associée à des effets de cap et de hauts fonds produit des courants de très fortes puissances. (La puissance hydraulique récupérable est proportionnelle à la masse volumique du fluide, au cube de la vitesse et à la surface balayée par les pâles).

5 C’est le cas du Raz Blanchard, du Raz de Barfleur, du Fromveur ou encore de la chaussée de Sein. Ainsi 80% de la ressource potentielle européenne des courants de marée est distribuée entre la France (Basse-Normandie et Bretagne, 30%) et le Royaume Uni (50%). Le Raz Blanchard et le Raz de Barfleur représentent la majorité du potentiel français.

6 La récupération de ces courants se fera par la mise en place de turbines sous-marines : les hydroliennes. Les premières machines ressemblent à des éoliennes sous-marines. Mais les concepts se multiplient. Deux types de machines se démarquent, les turbines à flux axiaux et les turbines à flux transverses, mais des technologies basées sur des roues à aubes, des ailes battantes, des queues oscillantes et d’autres concepts innovants sont à l’étude.

7 Les turbines de 500 kW ont déjà été testées au Royaume Uni sur le site de l’EMEC (European Marine Energy Center, Écosse) telles que la turbine de OpenHydro-DCNS, celle de Tidal Generation Ltd - Alstom, ou sur d’autres sites d’essais comme la turbine SEAGEN de Marine Curent Turbine – SIEMENS, ou celle de VOITH Hydro et de Hammerfest Strom. D’autres machines sont au même stade de développement, cependant les quatre premières rejointes par la turbine SABELLA se sont pré-positionnées pour la mise en place de parcs pilotes dans le Raz Blanchard et le Fromveur.

Une plage du Cotentin

Une plage du Cotentin

8 Ces parcs constituent une phase pré-industrielle du développement des hydroliennes. Ils doivent permettre d’apporter des éléments de réponses concrètes sur : la fiabilisation des machines (étanchéité, corrosion, salissures), leur mise en place, leur stabilité ainsi que celle du câble, la maintenance, la tenue à la mer, l’effet de parc et le positionnement des machines. Ces parcs seront les premiers au monde et les attentes sont grandes.

9 Parallèlement, la recherche continue dans les domaines de la connaissance précise du potentiel énergétique, de l’interaction entre les machines (effet de sillage), l’optimisation des concepts (design, hydrodynamisme, électrique…), l’estimation des impacts environnementaux (biologique, sédimentaire, bruit sous-marin…), la résistance des éléments constitutifs de la turbine aux courants, chocs avec des sédiments fins ou grossiers ou objets de toutes sortes. Ainsi, les figures présentent des recherches menées sur le territoire du Cotentin sur ces problématiques.

Effets de sillage d’une machine sur l’autre au sein d’un parc

Effets de sillage d’une machine sur l’autre au sein d’un parc

Les machines sont représentées par le saut de pression qu’elles engendrent. La réduction de vitesse observée à l’aval de la machine réduit l’énergie captable par la machine située derrière. La figure représente la norme de la vitesse en 3D dans une mer de profondeur 50 m (courant venant de la gauche) avec un zoom sur une machine (à droite). Les turbines ont un diamètre de 16 m Plusieurs écartements sont testés entre les machines.

Hydrodynamique et interaction fluide/structure d’une hydrolienne de type Darrieus : Modèle réduit dans le canal du M2C (gauche), Contours de l’énergie cinétique de la turbulence simulés

Hydrodynamique et interaction fluide/structure d’une hydrolienne de type Darrieus : Modèle réduit dans le canal du M2C (gauche), Contours de l’énergie cinétique de la turbulence simulés