Les énergies marines renouvelables : l’innovation hydrolienne

“Une hydrolienne est de taille plus modeste qu’une éolienne de même puissance”

Outre l’éolien off­shore posé, qui a déjà atteint les phas­es de déploiement indus­triel et com­mer­cial à grande échelle, l’exploitation de la ressource des courants de marées par des tur­bines hydroli­ennes pour pro­duire de l’électricité est l’énergie la plus mature, par­venant au stade précommercial.

Concepts et technologies

Une hydroli­enne suit le rythme des marées qui s’inversent toutes les six heures. Les pro­duc­tions asso­ciées sont donc inter­mit­tentes mais très prévis­i­bles, ce qui présente un intérêt pour leur inté­gra­tion dans le réseau.

Les dif­férents con­cepts d’hydroliennes. © COMMISSION ÉNERGIES MARINES DU SYNDICAT DES ÉNERGIES RENOUVELABLES

Les hydroli­ennes sont le plus sou­vent com­plète­ment immergées, cer­taines fixées au fond, d’autres ancrées ou flot­tantes. Les pro­fondeurs d’eau sont vari­ables mais par­fois impor­tantes pour ne pas per­turber le traf­ic mar­itime ou la pêche.

La pre­mière tur­bine hydroli­enne expéri­men­tale rac­cordée au réseau se situe à Ham­mer­fest, en Norvège. D’une puis­sance de 0,3 MW, elle pro­duit de l’électricité depuis 2003. Le plus grand site expéri­men­tal est en Écosse, à l’EMEC (Euro­pean Marine Ener­gy Cen­tre), qui accueille actuelle­ment de nom­breux pro­to­types, de 1 MW environ.

Il existe une grande diver­sité de con­cepts : axe hor­i­zon­tal ou ver­ti­cal mais aus­si hydro­foil ou tur­bine à effet Ven­turi (voir ci-dessus).

Les prototypes existants

On assiste à une con­ver­gence vers des sys­tèmes à axe hor­i­zon­tal, notam­ment des tur­bines à trois pales sans caré­nage, sem­blables aux éoli­ennes. Les prin­ci­paux acteurs dis­posant de pro­to­types à l’échelle réelle sont Alstom, Andritz, MCT, DCNS (ci-dessous).

L’hydrolienne Oceade™ de 1,4 MW dévelop­pée par Alstom et dotée d’un rotor de 18 mètres de diamètre présente l’avantage d’être flot­tante et détach­able de sa fon­da­tion posée sur le fond marin. Elle peut ain­si être aisé­ment récupérée en mer par des navires de type remorqueur, ce qui représente un avan­tage com­péti­tif impor­tant pour les opéra­tions de main­te­nance qui doivent être réal­isées à terre.

Perspectives économiques et industrielles

La ressource hydroli­enne est estimée entre 50 et 100 GW dans le monde (6 GW au Roy­aume-Uni, 3 GW en France, con­cen­trée autour des sites raz Blan­chard, raz de Barfleur et Fromveur, 3 GW au Cana­da et 2 GW aux États- Unis).

Bien que la mise au point récente de pro­to­types et de démon­stra­teurs per­me­tte d’envisager le développe­ment d’une fil­ière à fort poten­tiel d’exportation dans les quinze prochaines années, de nom­breux efforts restent néces­saires pour con­cré­tis­er le poten­tiel de la France, por­tant sur des aspects tech­nologiques (val­i­da­tion des con­cepts, réduc­tion des coûts, aug­men­ta­tion des per­for­mances) et non tech­nologiques (con­cer­ta­tion éten­due, régle­men­ta­tion, infrastructures).

Une poli­tique inci­ta­tive sera fon­da­men­tale pour per­me­t­tre l’émergence d’une fil­ière nationale com­péti­tive, notam­ment par l’annonce d’objectifs ambitieux en ter­mes de capac­ité instal­lée et le lance­ment d’appels d’offres dédiés.

Un développement pas à pas

Le développe­ment de l’hydrolien suit un sché­ma par étapes, per­me­t­tant de lever pro­gres­sive­ment les divers ver­rous technologiques.

Les pre­mières études con­ceptuelles au début des années 2000 ont con­duit à la fab­ri­ca­tion de pro­to­types à échelle réduite, testés en bassin et en mer, puis à des pro­to­types à échelle réelle, testés notam­ment sur le site d’essai de l’EMEC en Écosse.

Ces étapes néces­si­tent un accom­pa­g­ne­ment pub­lic en matière de R & D, soutenu en France notam­ment par les pro­grammes d’investissements d’avenir, par les col­lec­tiv­ités locales (fonds régionaux ou FEDER), et par l’investissement des indus­triels, par­fois regroupés au sein de struc­tures collaboratives.

Les indus­triels de la fil­ière ont à ce jour validé leurs pro­to­types à échelle réelle qui ont pro­duit plusieurs cen­taines de mégawattheures sur le réseau.

Des fermes pilotes

La prochaine étape est la réal­i­sa­tion de fer­mes pré­com­mer­ciales de quelques hydroli­ennes pour valid­er les dernières briques tech­nologiques (inter­ac­tions entre machines, effets de sil­lage, robustesse, taux de disponi­bil­ité, coûts, etc.) et les élé­ments économiques per­me­t­tant d’en maîtris­er le coût com­plet sur plusieurs années (pro­ductible en sit­u­a­tion réelle, coûts d’exploitation-maintenance).

Dans ce con­texte l’ADEME, ges­tion­naire des investisse­ments d’avenir pour les éner­gies renou­ve­lables, a désigné ENGIE/Alstom et EDF EN/DCNS lau­réats de l’appel à man­i­fes­ta­tion d’intérêt pour la con­struc­tion de deux fer­mes pilotes dans le raz Blanchard.

Ces fer­mes pilotes vont per­me­t­tre aux dif­férents acteurs d’obtenir un retour d’expérience pré­cieux. La fil­ière néces­sit­era alors des appels d’offres com­mer­ci­aux pour des capac­ités impor­tantes (de l’ordre de 1 GW comme pour l’éolien off­shore), afin de démon­tr­er la com­péti­tiv­ité de l’hydrolien en don­nant suff­isam­ment de vis­i­bil­ité et de vol­ume pour dimin­uer le coût de l’énergie et réalis­er des investisse­ments indus­triels de série.

© ALSTOM

© ANDRITZ

© MARINE CURRENT TURBINES

© DCNS

Acceptation sociétale

La réus­site du déploiement de la fil­ière hydroli­enne en France repose égale­ment sur des prob­lé­ma­tiques d’ordre socié­tal, régle­men­taire et struc­turel. Indépen­dam­ment de la fil­ière et de la tech­nolo­gie choisie, les con­di­tions d’utilisation et d’exploitation des parcs doivent être accep­tées par les pop­u­la­tions et les usagers de la mer, à tra­vers une large con­cer­ta­tion préalable.

Marché européen et prin­ci­paux sites français. © ENGIE

Sur le plan socié­tal, l’énergie hydroli­enne démon­tr­era dans le cadre des fer­mes pilotes qu’elle s’intègre de façon opti­male dans le milieu du point de vue envi­ron­nemen­tal et qu’elle ne per­turbe pas les activ­ités anthropiques, voire qu’elle présente un béné­fice pour l’activité économique au niveau local, région­al et national.

Sur le plan régle­men­taire, les procé­dures actuelles sont lour­des et très longues. Ce cadre doit être sim­pli­fié et amélioré : la créa­tion d’un guichet unique et une adap­ta­tion des codes applic­a­bles sim­pli­fierait le proces­sus, per­me­t­trait de min­imiser les coûts de développe­ment, sta­bilis­erait les délais de recours et accélér­erait le rythme de développe­ment de la filière.

Enfin, pour ce qui con­cerne les infra­struc­tures et réseaux, les fer­mes com­mer­ciales néces­siteront des adap­ta­tions des espaces por­tu­aires, des navires per­me­t­tant les opéra­tions mar­itimes et des réseaux élec­triques assur­ant l’exportation de l’énergie pro­duite. Une poli­tique publique nationale et régionale anticipée et coor­don­née est indispensable.

Une belle opportunité

L’énergie hydroli­enne, pro­pre et pré­dictible, sus­cite un intérêt crois­sant sur les impacts économiques et indus­triels qu’elle peut générer.

“ Une politique publique anticipée et coordonnée est indispensable ”

Une des ques­tions impor­tantes est de savoir à quel coût glob­al l’électricité sera pro­duite une fois la matu­rité atteinte et quand elle devien­dra com­péti­tive par rap­port aux autres éner­gies décar­bonées. L’étape des fer­mes pilotes prévue à par­tir de 2017 est donc fondamentale.

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