Energie thermique des mers
Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
[modifier] Qu’est ce que l’énergie thermique des mers ?
On devrait bientôt entendre de plus en plus parler de cette énergie qui n’est pas nouvelle, et qui pourra peut-être remplacer les énergies fossiles, qui on le sait, viendront à disparaitre. L’Energie Thermique des Mers (E.T.M.) est en effet une énergie renouvelable que personne n’utilise. Son principe est d’utiliser un différentiel de températures minimal de 20°C, entre deux eaux de mers :
- L’eau de surface chaude qui a été chauffée par le rayonnement solaire.
- L’eau de profondeur (vers les 1000 mètres de profondeur) froide et riche en nutriments.
On utilise alors des énergies gratuites, renouvelables et en très grandes quantités, car la mer représente ¾ de la surface de la planète. Cela veut donc dire que, jusqu'à présent, les ¾ de la chaleur fournie par le soleil est perdues dans les océans, mers, lacs et rivières… L’Energie Thermique des Mers propose d’utiliser l’énergie perdue du soleil dans les océans, de préférence à coté de l’équateur. Une fois l’utilisation du différentiel de température, l’E.T.M. pourra produire :
- De l’électricité
- De l’eau potable
- De l’hydrogène
Les deux premières productions sont indispensables pour le XXI° siècle. Mais l’E.T.M. ne va pas que produire de l’eau potable et de l’électricité. Il pourra se développer autour de l’usine, toute une multitude d’industries qui recherchent ce bien précieux. Dans ce compte-rendu, on utilisera aussi le nom d’O.T.E.C. (Ocean, Thermal, Energy, Conversion), qui est le nom américain pour d’écrire l’E.T.M.
[modifier] HISTORIQUE de l’E.T.M.
Produire de l’énergie électrique à partir de l’océan est connu des scientifiques depuis la fin du XIXème siècle. Ce sont particulièrement des physiciens qui ont découvert un moyen d’obtenir de l’électricité, en puisant la ressource la plus omniprésente et la plus abondante sur Terre, les Océans. Le système, pensé et connu de ces chercheurs scientifiques, utilise la chaleur transmise par le soleil à la surface des océans tropicaux pour produire de l’électricité.
Cette idée fut conceptualisée pour la première fois par Jacques Arsène d'Arsonval, médecin, physicien et inventeur français qui propose en 1881 de mettre à profit la différence de températures entre la surface et le fond de l'océan tropical pour faire tourner une machine thermique et produire ainsi de l’électricité : c'est là qu’apparaît la première formulation correcte du principe de l'énergie thermique des mers (E.T.M.). Mais dans les années 1880, la technologie existante n'est pas encore capable de réaliser un prototype, du fait du peu d’expériences réelles qui rendent les scientifiques indécis à se lancer dans de grands projets, sans savoir si cela est rentable et du coût d’investigation que cela peut engendrer.
- Il faut attendre jusqu’en 1920, avec l’épuisement des réserves de charbon qui suscite la recherche de ressources nouvelles en énergie primaire, pour répondre aux besoins croissants de l’industrie, où l’ingénieur français, Georges Claude, propose de construire une usine E.T.M. pour la production d’électricité.
C’est en 1928, à Ougrée en Belgique que Claude en valide le principe en produisant de l’électricité avec une machine thermique de 60 kW alimentée avec de l’eau chaude à 33°C puisée dans le circuit de refroidissement d‘un haut fourneau et de l’eau « froide » à 12°C pompée dans la Meuse. C’est aussi celle utilisée à Hawaii en 1981 pour la mise à l’eau de la triple conduite d’eau froide de l’expérience OTEC-1. En 1930, il met au point une installation dans la baie de Matanza, à Cuba, sa toute première tentative d’implantation d’E.T.M. en mer.
- En 1963, James Hilbert Anderson, reprend le travail acharné de l’ingénieur français, mais il propose d’utiliser un autre fluide de travail que l’eau : le propane.
Ainsi, à l’issue de ces travaux, l’E.T.M. existe sous deux formes de cycles différents ; l’E.T.M. en « cycle ouvert » pour le procédé de Georges Claude et l’E.T.M. en « cycle fermé » pour celui de James Hilbert Anderson. La crise pétrolière de 1973 entraîne un nouvel essor de la recherche sur le développement de la filière E.T.M. en « cycle fermé ».Cet essor est marqué par la construction du NELH, le Natural Energy Laboratory of Hawaï. Et en 1975 à Hawaï, un premier essai du projet E.T.M. sous le nom de « Mini-Otec » voit le jour. Il s’ensuit en 1979, un financement d’un nouveau projet baptisé « Otec-1 » qui en 1981 utilise un échangeur eau-ammoniac.
Dans la mer du Japon, à Shimane, c’est le cas aussi d’une installation E.T.M. construite en 1979, appelée « Mini Otec » utilisant aussi un cycle fermé mais du fréon en tant que fluide.
- En 1980, la France entreprend elle aussi l’étude d’une centrale E.T.M., mais celle-ci est abandonnée en 1986.
- Entre 1980 et 1982, les japonais entreprennent d’autres installations d’E.T.M..
- En 1986, le prix du pétrole baisse. Aux Etats-Unis, il y a diminution de la recherche pour le développement de l’E.T.M., alors qu’au Japon, on maintient la recherche sur l’E.T.M..
- Entre 1993 et 1998, le Japon coopère avec les Américains et fait l’essai d’une mini-usine en cycle ouvert à terre, à Hawaï. En 2001, mise en œuvre d’une usine flottante E.T.M. mouillée au Sud du continent Indien, avec en coopération Inde et Japon.
Bilan en 20 ans: Maintien d’un certain dynamisme dans la recherche de solutions techniques et économiques rendant l’exploitation de l’E.T.M. de plus en plus attrayante. Meilleures performances sur les composants Les données acquises par les essais renseignent sur les effets positifs et négatifs de l’E.T.M.
[modifier] L’implantation de l’E.T.M. :
L’E.T.M. doit être implantée dans un endroit spécial. Tout d’abord, l’E.T.M. doit avoir accès à la mer pour que les canalisations qui la constituent puissent puiser de l’eau des océans. C’est pour cela qu’il est nécessaire qu’elle soit installée au niveau de la mer. Ensuite, l’installation de l’E.T.M. doit se faire au plus près des côtes, pour faciliter la construction et minimiser les coûts. Les canalisations allant jusqu’à 1000 mètres de profondeur environ, il est inutile et aberrant d’éloigner à des kilomètres des côtes l’E.T.M., cela imposerait davantage de longueurs de tuyaux et donc un coût plus élevé. De plus, il faut prendre en compte les endroits où l’eau de surface reste chaude durant toute l’année, avec une moyenne d’environ 24°C. On ne peut donc mettre une E.T.M. n’importe où sur le globe, seule une zone convient à son installation. Cette zone, qui doit correspondre à une certaine température des eaux de surface, doit aussi correspondre à une certaine profondeur des eaux. En effet, comme l’E.T.M. est construite près des côtes avec des canalisations allant jusqu’à 1000 mètres de profondeur, il lui faut un emplacement avec présence de côte abrupte. Tout ceci n’est possible que dans une zone allant du tropique du Cancer au tropique du Capricorne, c'est-à-dire entre 30 et -30 ° de latitude.
[modifier] Les techniques de l’E.T.M.?
L’E.T.M. produit des énergies très intéressantes, grâce à un fluide de travail (l’eau de mer ou de l’ammoniac [NH3]). Ce fluide passe de l’état liquide à l’état vapeur dans l’évaporateur, au contact de l’eau chaude puisée en surface. La pression produite par la vapeur passe dans un turbogénérateur pour faire tourner une turbine et produire de l’électricité, après que le gaz ait perdu de la pression, il passe dans un condenseur pour retourner à l’état liquide, au contact de l’eau froide puisée en profondeur.
L’E.T.M. a besoin de beaucoup d’eau : il faut un très grand débit d’eau de mer pour éviter les pertes thermiques et de très grands diamètres de canalisations. Actuellement, il est possible d’utiliser des tuyaux en PEHD (Polyéthylène Haute Densité) de 1,5 mètres diamètre, mais dans le futur s’il se construit des centrales de grosses puissances, il faudra des canalisations de 10 mètres de diamètre.
Pour que le cycle de l’E.T.M. fonctionne, on a besoin d’un différentiel de températures de 20°C, mais plus le différentiel de température est élevé, plus le rendement est élevé. Donc plus on puise l’eau en profondeur, plus le rendement est élevé, car plus on descend en profondeur, plus l’eau est froide.
A ce jour, il existe trois types de centrales E.T.M. :
- cycle ouvert
- cycle fermé
- cycle hybride
[modifier] Pour le cycle ouvert :
Le cycle commence par le pompage de l’eau de mer de surface qui se trouve dans les environs de 26°C. On l’introduit dans un évaporateur qui sera mis sous vide, pour favoriser l’effet d’évaporation, car sous pression relative négative, l’évaporation se produit à plus faible température et la vapeur est débarrassée du sel, mais sur le débit d’eau qui traverse l’évaporateur, seulement 0,5% de vapeur d’eau est produite, le reste de l’eau est rendu à la mer à 21°C . La faible pression générée par la vapeur suffit à entrainer un turbogénérateur qui produira de l’électricité. Puis, la vapeur est transférée dans le condenseur à double paroi, qui avec l’eau froide pompée en profondeur vers les 5°C, va faire condenser la vapeur en eau douce qui pourra être utilisée à la consommation.
[modifier] Pour le cycle fermé ou cycle de Rankine :
Le cycle fermé utilise le même matériel qu’une pompe à chaleur (évaporateur, condenseur), mais tandis qu’une pompe à chaleur produit une énergie thermique à partir d’une énergie électrique, le cycle fermé d’une centrale E.T.M. utilise le procédé inverse. Cela veut dire qu’à partir d’une énergie thermique, on va produire une énergie électrique. On utilise donc toujours l’eau chaude de surface qui se trouve à 26°C, qu’on met dans l’évaporateur à double paroi. D’un côté, il y aura l’eau et de l’autre de l’ammoniac[〖NH〗_3], et donc l’eau va donner ses calories à l’ammoniac pour lui permettre de s’évaporer, car l’ammoniac à une température d’évaporation inferieure à celle de l’eau. L’eau passée dans l’évaporateur retourne à la mer, à la température de 23°C. L’ammoniac évaporé passe dans un turbogénérateur pour produire de l’électricité. Puis l’ammoniac passe dans un condenseur à double paroi pour se condenser, car l’ammoniac passe ses calories à l’eau froide puisée en profondeur à 5°C, pour y retourner à 9°C. Une fois condensé, l’ammoniac revient dans l’évaporateur, grâce à un calculateur, pour refaire le cycle.
[modifier] Le cycle thermodynamique de l’ammoniac [NH3]
Le cycle thermodynamique fonctionne avec plusieurs transformations à la suite, ce qui en fait donc un cycle. En tout, il y a quatre transformations :
- Entre 1 et 2 une compression adiabatique avec la pompe
- Entre 2 et 3 un échauffement isobare avec l’évaporateur
- Entre 3 et 4 une détente adiabatique avec le turbogénérateur
- Entre 4 et 1 un refroidissement isobare avec le condenseur
Image:Cycle3.jpg Image:Cycle4.jpg
Les valeurs d’un cycle fermé d’une centrale E.T.M.
[modifier] Pour le cycle hybride :
Ce cycle utilise les deux précédentes techniques, car nous retrouvons le cycle fermé en premier lieu, avec toujours le cycle de l’ammoniac qui traverse l’évaporateur, le turbogénérateur et le condenseur, c’est-à-dire un cycle thermodynamique qui produit de l’électricité. La nouvelle technique est d’installer un deuxième étage qui va produire de l’eau potable, grâce à un cycle ouvert en utilisant le différentiel d’eau après le cycle fermé.
Points positifs et négatifs des cycles.
Remarques sur le cycle ouvert:
- Production d’eau potable en plus de l’électricité
- Moins de paroi dans l’évaporateur donc moins de problèmes de bio salissure
- Grande turbine à cause de la faible pression donc procédé très coûteux
- Problème pour faire le vide d’air
Remarques sur le cycle fermé:
- Petit turbogénérateur grâce à la forte pression, donc moins coûteux
- Evaporateur volumineux et à double paroi, donc plus de problèmes de bio salissure
- L’utilisation de l’ammoniac est un problème pour les matériaux
Remarques sur le cycle hybride:
- Produit deux énergies en grande quantité
- Plus gros coût d’investissement, car deux fois plus de matériel
- Plus grand phénomène de refroidissement des eaux de surfaces
[modifier] Le rendement
La machinerie de l’E.T.M. est complexe. On déclinera donc son rendement en plusieurs données, et on aura le rendement de chaque cycle. Le rendement général de l’ensemble de l’installation.
(Puissance nette) / (Puissance brut)
(Puissance du turbogénérateur-Puissance de pompage des eaux) / (Puissance du turbogénérateur)
- un cycle fermé avec une puissance brute de 1MW est de 50 %
- un cycle fermé avec une puissance brute de 100MW est de 80 %
- un cycle ouvert avec une puissance brute de 250kW est de 40 %
Cela veut dire que le rendement varie en fonction de la puissance de l’usine : plus elle est puissante, meilleur est le rendement, et cela dépend aussi du cycle utilisé.
[modifier] Est-elle une énergie renouvelable ?
Une centrale E.T.M. ne consomme aucune ressource fossile ; cette machine thermique ne fonctionne que sur la faible différence de températures des océans (Δϑ = 20°C) pour produire de l’électricité et de l’eau douce. Elle ne consomme aucun agent polluant, mais certaines interactions mineures méritent d’être évaluées. Ces études ont été menées par des laboratoires à HAWAII, DITMARS, PADDOCK, VEGA, NELHA.
- Les impacts thermiques
La différence de température entre l’entrée et la sortie des canalisations est d’environ 4°C, ce qui entraîne de faibles modifications, mais pour atténuer d’avantage les impacts sur la faune et la flore, l’eau est rejetée en profondeur. Pour des centrales de 400 MW, le changement à l’entrée des canalisations est de 0,2 °C. Pour le moment, ces installations sont développées pour des îles (20MW), et elles restent très éparpillées, le risque est alors négligeable. Mais il faut se soucier du risque cumulatif pour des grosses installations. Une étude a porté sur le Golf du Mexique, en modélisant 100 centrales de 200MW. Au bout de 30 ans de fonctionnement, on remarque que la température de surface aurait baissé de 0,05 °C, et la température en profondeur aurait augmenté de 1°C.
- Les impacts biologiques
Pour des petites installations de 20 MW, on peut se permettre de rejeter l’eau en surface. On constate alors pour des plus grosse installation un phénomène comparable à l’upwelling (remontée des eaux profondes), qui favorise l’enrichissement nutritif et stimule la vie aquatique La remontée d'eau (upwelling en anglais) est un phénomène océanographique qui se produit lorsque de forts vents marins poussent l'eau de surface des océans, laissant ainsi un vide où peuvent remonter les eaux de fond et avec elle une quantité importante de nutriments.
L’aspiration des espèces vivantes est prise en considération : pour cela des grilles sont mises à l’entrée des canalisations, et elles sont éloignées des côtes en ce qui concerne l’eau de surface. Pour ce qui concerne l’eau froide, il n’y a pratiquement plus de vie à 800 mètres de profondeur.
Pour lutter contre un problème récurrent marin qui est la bio salissure et améliorer le rendement de la machine, on utilise une dose de biocide (0,02 ppm concentration molaire journalière) qui est cinq fois en dessous du seuil réglementaire américain. Aujourd’hui, la dose en biocide devrait être réduite 0.01 ppm, 10 fois en dessous du seuil réglementaire américain.
Les seuls risques d’accidents possibles sur une installation E.T.M. est un risque de perte d’ammoniac. Même si celui-ci est un élément nutritif, une dose trop importante pourrait avoir des impacts néfastes sur l’environnement. L’ammoniac est un fluide connu très employé, les systèmes de sécurité sont fiables.
- La pollution atmosphérique
L’eau en profondeur est plus riche en CO₂ que l’eau de surface. Une étude menée par Sullivan démontre que si tout le CO₂ était relâché une centrale E.T.M. émettrait 4 fois moins de CO₂ qu’une centrale thermique fossile. Heureusement, une faible partie du C0₂ est libérée, pour un cycle ouvert, environ un centième des 700g par KWH d’une centrale fossile, et pour un cycle fermé, le taux serait encore plus faible. Au final une central ETM est 99 fois moins polluantes qu'une centrale fossile
Pour conclure les études montres que si nous arrivions à récupérer 0,07 % de l’énergie solaire absorbée par les océans ce qui représenterait 10 Millions de MW les conséquences environnementales seraient insignifiants.
[modifier] Coproduction :
De nos jours l’E.T.M. est une énergie relativement chère, environs 0.63 € du kWh. Pour pouvoir être compétitive et pour pouvoir s’affirmer face aux autres énergies, elle va devoir se servir de toutes ses capacités. L’E.T.M. utilise de l’eau riche, fraiche dans des pays ou la température est élevée. Tout naturellement, une économie va s’instaurer autour du site en utilisant cette denrée précieuse. Pour des petites installations, la vente des coproduits génère plus de profit que l’électricité en elle-même. Voici les productions réalisé autour d’une central E.T.M. :
- Eau douce : utilisation du cycle ouvert
- Réfrigération de bâtiments : utiliser l’eau de sortie (froide) et la distribuer pour réfrigérer des infrastructures environnantes.
- Aquaculture : réutiliser l’eau froide issue de la production d’électricité pour élever des poissons dans de bonnes conditions, car l’eau de profondeur est riche en nutriments
- Agricultures : refroidissement du sol par des canalisations d’eau de mers et condenser l’air ambiant pour humidifier et stimuler la pousse
- Biomasse : utiliser la biomasse marine qui pousse plus rapidement et alimenter des centrales thermiques.
[modifier] 8.Combustibles synthétiques
Actuellement, le prix du kWh pour des centrales proches des côtes (faible puissance) est d’environ 0.64€, ce qui reste coûteux, car il faut rajouter le raccordement électrique. Pour rendre rentable le procédé E.T.M., et en faire une énergie vraiment avantageuse en terme d'environnement, il serait donc plus intéressant de produire des combustibles synthétiques (hydrogène, ammoniac, méthanol).
L'hydrogène a été choisi comme vecteur d'énergie, car il répond à deux critères :
- la combustion de l'hydrogène ne dégageant que de l'eau
- l’E.T.M. est en mesure d’apporter une solution électrolytique (eau de mer en abondance) pour sa fabrication grâce au principe de l’électrolyse.
Électrolyse Cette technologie consiste à faire passer un courant électrique dans l'eau afin d'obtenir la dissociation des molécules d'eau en dihydrogène et dioxygène. La décomposition de l’eau en deux corps simples :
- H2O → H2 + O2
Une fois le dihydrogène est synthétisé, il devient plus difficile de le stocker. La méthode la plus coûteuse et la moins écologique consiste à le comprimer. Pour cela, il faut atteindre une pression de 400 bar (densité massique satisfaisante), mais le procédé demande une source d’énergie importante et des réservoirs résistants en composites.
- Aujourd’hui, il existe une solution alternative qui consiste à stocker l’hydrogène dans certains matériaux carbonés ou dans certains alliages métalliques capables d’absorber l’hydrogène et de le restituer lorsque cela est nécessaire. D’après des études menées au Japon Steel Works, des scientifiques auraient mis au point un nouveau matériau sous forme de particules d'aluminium hydrogéné. Pour une capacité de 100 cm3, ce matériau contiendrait 7 litres d’hydrogène (100 kg d’hydrogène pour un réservoir de 90 litres). Ce mode de stockage est en pleine expansion et ne peut que se perfectionner dans l’avenir, car il fait actuellement l’objet de nombreuses études (Japon, Danemark, France, EU).
Imaginons dorénavant des centrales de fortes puissances implantées en pleine mer produisant de l’hydrogène, des bateaux utiliseraient ces matériaux carbonés et permettraient un transport moins risqué et à moindre coût de combustibles synthétiques.
[modifier] 9.Production et investissement
Production
- Centrale 10 MW: assurer le développement ETM
- Centrale 100 MW: concurrence centrale thermique (électrique, combustible synthétique) Une centrale ne peut se limiter à la vente d’électricité, rentabilité trop faible.
Pour le moment, ce sont les centrales de 10MW qui sont commercialisées, elles permettent d’assurer le développement et l’amélioration des centrales E.T.M.. L’objectif est de commercialiser des centrales de plus grande puissance, entre 100 et 400MW, pour permettre de concurrencer les centrales thermiques fossiles en matière d’électricité ou de combustible synthétique.
[modifier] Pourquoi le concept de l’E.T.M. a-t-il été peu développé jusqu’à nos jours ?
Découvert en 1881 par Jacques D’Arsonval, l’E.T.M. avait un faible rendement, comparée aux machines thermiques classiques de l’époque. Ainsi ce projet était trop coûteux pour entrer en compétition avec les énergies fossiles. C’est pour cela qu’il a été délaissé, mis de côté et qu’on s’est plutôt penché vers des ressources faciles d’accès et plus rentables à l’époque. De plus, la durée de vie d’une centrale E.T.M. est fonction de la durée de vie des canalisations. Avec les matériaux peu performants de l’époque, il était donc absurde de mettre en place l’E.T.M. au profit de tous nos besoins.
[modifier] L’E.T.M. flottante, un projet d’avenir :
Dans les temps à venir, l’E.T.M. pourrait être construite sur une plateforme en béton, en pleine mer. Cette plateforme, qui ferait environ 2 à 3 hectares, reposerait sur les eaux de surfaces, comme une île artificielle. La structure ressemblerait à celle d’un nid d’abeille, certes légère mais très rigide, et pouvant supporter des poids importants. Cette plateforme au beau milieu de l’océan puiserait l’eau des profondeurs directement à la verticale, ce qui permettrait de réduire la longueur des canalisations, et donc d’avoir un coût d’investissement allégé. Sur la plateforme, nous retrouverons toutes les installations permettant de mettre en œuvre le procédé d’E.T.M.. Sous la surface de l’eau et rattachés à la plateforme, de gigantesques réservoirs permettront de stocker l’eau et l’hydrogène obtenus. Cet hydrogène capable de stocker l’électricité produit par les turbogénérateurs de l’E.T.M. sera ensuite acheminé vers les riverains par voie maritime à l’aide de cargos. Conséquence de ce type d’ETM :
Ce système d’île flottante permettra à l’avenir une indépendance énergétique des pays.
[modifier] Pourquoi développer le concept aujourd’hui ?
Tout d’abord, plus on avance dans le temps, plus les composants se perfectionnent, plus les essais sur l’ETM s’implantent et on s’aperçoit que nos réserves en énergies commencent peu à peu à disparaître. Cela se fait ressentir avec la montée du prix du baril de pétrole et la montée du prix affiché aux pompes. C’est pour cela que l’on cherche une alternative à cette pénurie en énergie fossiles. Et cette alternative favorise les énergies renouvelables, du fait de la pollution sur Terre et aussi du fait des accords de Kyoto sur les gaz à effet de serre. Mais parmi ces énergies renouvelables, seule l’ETM est une énergie stable, exploitable 24 heures sur 24 heures, tous les jours de l’année, grâce à sa ressource gratuite et abondante qui est l’eau de mer.
[modifier] Projet d’étude sur Hawaï :
Etude sur le laboratoire de l’énergie thermique des mers d’Hawaï (NELHA) Historique du NELHA :
- NELHA se nommait "NELH" en 1974 quand l’Etat législatif de Hawaï créa le « Natural Energy Laboratory of Hawaii » sur 322 acres (≈ 129 hectares) de terre à Keahole Point. NELH a été créé pour la recherche sur l’énergie thermique des mers (ETM).
- En 1979, une usine E.T.M. du nom "Mini-OTEC," est ancrée sur la mer de Keahole Point, démontrant la première production nette d’électricité par le biais d’une E.T.M. en cycle fermé.
- En 1980, Le NELH construit sa première canalisation à Keahole Point allant à 610 mètres en profondeur et à 14 mètres en surface.
- En 1981, la recherche sur l’E.T.M. aboutit au projet de tester le bio-rejet et les mesures de précaution sur la corrosion pour le cycle fermé.
- En 1984, l'utilisation du pompage de l’eau par l’E.T.M. permet aussi de mettre à profit plusieurs moyens d’utilisation de cette eau.
- En 1985, la législature créa le HOST (Hawaï Ocean Science and Technology), parc de 548 acres (≈ 220 hectares) à Keahole Point, pour anticiper sur une éventuelle expansion, du fait de l’agrandissement du business de NELH.
- En 1990, les parcs HOST et NELH ont été rassemblés en une seule compagnie, le NELH Authority (NELHA), attaché au département du business, du développement économique et du tourisme du gouvernement de l’état d’Hawaï.
- De 1993 à 1998, utilisation de la plus grande E.T.M. à cycle ouvert, possédant les caractéristiques techniques suivantes:
- En 1998-99, la législature autorisa l’expansion d’activités au NELHA, incluant d’autres activités de business, en vue d’augmenter le développement économique et de générer des revenus pour financer l’expansion du parc.
- Aujourd’hui, NELHA est le propriétaire foncier de près de 30 entreprises qui génèrent un budget économique d’environ 30 à 40 millions de dollars par an, incluant les revenus des taxes des 200 métiers, de l’activité des constructions et des taxes sur les produits exportés. Il existe à Keahole Point, deux systèmes de canalisations en profondeur et en surface pour avoir des températures de 24°C et de 7°C, et une troisième, la plus large et profonde au monde allant jusqu’à 900 mètres, est en voie de développement.
- Avec ses 870 acres de terrains, le NELHA possède les trois critères pour l’installation d’E.T.M. dans son parc.
En effet, on se situe à la pointe de l’île de Big Island, une des îles d’Hawaï, et il est alors facile d’avoir accès à l’eau. De plus, Hawaï est une sorte de récif où le tombant atteint des profondeurs abruptes, à quelques mètres du plateau corallien de l’île d’Hawaï. Et d’un point de vue géographique, Hawaï se trouve dans la zone où les eaux de surface restent relativement constantes tout au long de l’année, avec une température moyenne de 26°C.
Description du site:
L’organisation du NELHA installée à Hawaï a pour objectif de concrétiser le projet d’E.T.M. Cette entreprise financée par les Américains, cherche à prouver qu’à partir de l’E.T.M., nous pouvons obtenir de bons rendements sur la production d’électricité, d’hydrogène et d’eau potable. La base se situe dans un endroit bien précis, pour pouvoir mettre en œuvre un tel projet, et ainsi démontrer le système de fonctionnement de cette machine thermique. Etabli sur de nombreux hectares, il est, de plus, intéressant d’installer des coproductions autour de l’unique E.T.M.. Ce qui permet ainsi une vie industrielle active, une création d’emplois et un bilan carbone moins important, puisque le transport entre les bâtiments est de quelques kilomètres.
Aujourd’hui, le NELHA possède un immense site
Il est doté de 3 types de canalisations : une canalisation de surface et deux de profondeur. En ce qui concerne les canalisations en surface, elles se trouvent dans un périmètre de 180 mètres aux larges des côtes, à une profondeur de 13,5 mètres. Elles sont posées à une distance précise du sol marin afin que le sable, les coraux et la vie aquatique ne soient pas aspirées. Ici, leurs canalisations ont été mises à 13,5 mètres du fond.
Pour ce qui est des canalisations en profondeur, deux existent, l’une récente et une ancienne. L’ancienne canalisation pompait une eau à 6°C, à une profondeur de 600 mètres. Or, de nos jours, L’E.T.M. d’Hawaï puise à 900 mètres de profondeur, pour obtenir une eau de 4°C, par l’intermédiaire de 55 tuyaux assemblés.
Pour le financement, ce sont plusieurs compagnies qui ont investis des millions de dollars dans l’infrastructure et dans le développement des activités commerciales, ce qui a permis de booster les revenus pour le NELHA et l’Etat d’Hawaï.
Aujourd’hui, nous comptons plus de 30 entreprises implantées tout autour de l’E.T.M. :
- Aquaculture : (élevage de crevettes, crabes, langoustes, oreilles de mer…)
- Culture de poisson, pisciculture : cages immergées à 70 m
- Culture de bactéries biologiques : (Spirulina, astaxanthine)
- Boutiques de vente de boisson : (Eau de mer dessalinisée par l’E.T.M.)
- Entreprises de cosmétiques
- Recherches scientifiques
- Marées salants
Petit bilan économique : 50 millions de dollars dépensées dans l’infrastructure 32 millions répartis sur:
- Les taxes
- Les métiers
- Les dépenses
Sur l’année, Le NELHA acquiert un revenu annuel abordant les 2 millions de dollars
Fonds de construction :
- 1999 : 1 million
- 2000 : 1,5 millions
- 2001 : 0,5 million
- 2002 :0,5 million,
Fonds de programme : 2002 : 0,5 million Total des fonds entre 1999 et 2002 : 4 millions Fiscal entre 1999 et 2003 : 5 millions
Avantages du site du NELHA :
- 1)Modèle de démonstration d’utilisation d’une énergie renouvelable sans difficultés
- 2)Proximité des grands marchés (Japon, Asie)
- 3)Met en avant la volonté de la nation des Etats-Unis à envisager, à entreprendre des recherches scientifiques sur l’E.T.M. et à faire des efforts sur les solutions permettant d’atténuer le réchauffement climatique.
[modifier] 12.Marchés visés
Pour le moment, beaucoup d’investisseurs attendent avec impatience l’achèvement de l’OTEC, mais investissent peu dans les recherches sur ce procédé. Seuls deux pays sont en compétitions, le Japon et les EU, et ont un réel intérêt au développement et recherches. Ces pays disposent de sites de choix et ont suffisamment de compétences techniques pour arriver à le commercialiser. De plus, le Japon à une très grande dépendance énergétique (81% avec la chine) et les EU ont leurs réserves pétrolières épuisées. Mais le marché reste quand même très ouvert et ne suscite pas le même intérêt. Le Japon préconise, pour le moment, des installations de faible puissance. Il travaille en partenariat avec l’Inde qui, en cas de succès, a annoncé vouloir d’installer 1000 centrales réparties sur ses côtes. Les EU ont pour priorité des centrales flottantes puissantes, elles seront reliées par la côte, par des câbles électriques. Cela engendre beaucoup de problèmes (pertes, surcoût). Leur intérêt serait de produire des combustibles synthétiques (hydrogène, ammoniac, méthanol) qui ont pour le moment des difficultés de stockage, mais des facilités de transport. Au sein de la Communauté Européenne, c’est sans doute la France qui a le plus grand intérêt au développement de l’OTEC (nombreux territoires Outre-mer) regroupant 1 million de Français. Les politiciens ne semblent pas encore assumer les risques de ce projet.
[modifier] 13.Conclusion :
Quelle est cette énergie qui réussira à remplacer le pétrole ?
Les crises pétrolières, les pénuries en énergie fossiles permettent les développements de nombreuses énergies renouvelables.
Le concept de l’E.T.M. en fait partie. Puisant une ressource abondante et inépuisable, l’E.T.M. et sa coproduction permettront à l’avenir de répondre à nos besoins. Le facteur clé du développement de l’OTEC n’est plus d’ordre technologique ou économique, car aujourd’hui beaucoup de pays sont intéressés par le concept.
En matière énergétique l’Inde, mais aussi de nombreux pays asiatiques attendent le projet de désalinisation d’eau de mer présenté à la conférence de l’eau au Moyen-Orient.
Mais il faut savoir que cette source d’énergie à ses limites, tout simplement parce qu’elle est limitée par une zone climatique et qu’elle doit aussi respecter certaines contre-indications pour ne pas bouleverser un écosystème marin aujourd’hui très affaibli. L’E.T.M. ne répondra donc pas aux exigences pétrolières mondiales, mais c’est seulement un ensemble d’énergies propres réparties suivant une zone géographique, économique, et respectueuses de l’environnement, qui parviendront à changer ce monopole pétrolier.
L’E.T.M. a donc un avenir certain ; il faudrait simplement une démonstration pilote qui établisse la confiance des investisseurs et libère un tremplin à la commercialisation de cette technologie.
[modifier] Bibliographie
Site internet consultés :
- www.ifremer.fr
- www.eurocean.org
- www.clubdesargonautes.org
- www.nelha.org
- www.arte.tv/fr
- www.seao2.com
- www.oceansatlas.com
- hmf.enseeiht.fr/travaux/CD0405/beiere/1/html/otec/binome3.html
Ouvrage consulté :
- Livre d'Avery
Dossier PDF consultés :
- Etude de Michel GAUTIER
- Etude de David LEVRAT
- Etude de Pierre GUERIN
Film documentaire consulté :
- L’énergie de la mer, par Johannes BÜNGER, sur ARTE
T.P.E. sur L’Energie thermique des mers dans le cadre d'un B.T.S. Fluides Energies Environnement realisé par:
- LEBEL Jérôme
- PILOT Benoît
- LAMARGOT Raphaël
