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Politique maritime intégrée

Les énergies marines renouvelables

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publié le 28 octobre 2011 (modifié le 6 novembre 2019)

L’utilisation des énergies renouvelables pour la production d’électricité, en remplacement des énergies fossile ou nucléaire, est d’ores et déjà un enjeu fondamental à l’échelle de la planète. L’essor de l’éolien terrestre en France a été spectaculaire au cours des dernières années.

La part des énergies marines renouvelables est appelée à se développer car le potentiel français en ce domaine est un des premiers en Europe.

La France doit en effet tirer profit des avantages que peut lui procurer sa situation géographique. Le virage vers les énergies marines renouvelables a été amorcé et la dynamique ainsi créée devrait conduire à un développement rapide de ces technologies.

L’énergie éolienne constitue un des aspects les plus connus de ces énergies nouvelles, en raison de son développement plus avancé, mais elle n’est pas la seule énergie marine renouvelable. La mer étant un immense champ d’investigations pour les chercheurs, des expériences sont menées parfois depuis plusieurs années pour tirer de la mer une source d’énergie inépuisable à l’échelle humaine. Ces projets souvent encore au stade expérimental, ont vocation à préparer la production de demain.

On peut ainsi citer : l’énergie des vagues ; des courants, des marées, l’énergie thermique des mers, due aux gradients de température entre les eaux de surface et les eaux profondes, nécessite une grande différence de température entre la surface et le fond, l’énergie osmotique, due au mélange des eaux douces et salées dans les estuaires, l’énergie de la biomasse marine, des gradients de salinité, l’énergie solaire en mer…

Dans la zone du ressort de la Direction Interrégionale de la Mer Nord Atlantique-Manche Ouest (DIRM NAMO), qui couvre le littoral de Bretagne Nord et Sud et des Pays de la Loire, plusieurs projets sont en cours :

 © Laurent Mignaux - MEDDE

  Énergie éolienne

L’utilisation de l’énergie éolienne en mer entre dans une phase industrielle. La technique actuellement maîtrisée est celle de l’éolien offshore posé, qui ne peut être installé que dans des fonds de 30 à 40 mètres au maximum. L’éolien flottant permettra quant à lui une installation jusqu’à 300 mètres de fond, ce qui ouvrira de nouvelles possibilités et permettra de résoudre certains conflits de cohabitation. Cependant, le coût du raccordement (longueur du réseau de câblage et enfouissement du câble) et les pertes dues au transport du courant électrique limiteront les possibilités d’éloignement.
L’éolien en mer rencontre parfois une opposition de la part des usagers de la mer (impact visuel, limitation des activités, notamment la pêche, déviation du transport maritime…) … Au crédit de l’éolien en mer, il convient de verser une étude néerlandaise récente (juillet 2011) qui montre que l’impact de l’implantation d’un parc éolien en mer a été largement bénéfique pour le milieu marin. En effet, l’étude montre que la faune marine dans son ensemble (micro-organismes, mollusques, poissons) est en nette augmentation depuis la mise en place, en 2005, du premier parc éolien en mer. Cette situation s’explique par le fait que chaque socle de fixation a fait office de récif artificiel et a permis la réapparition d’espèces disparues. Il ne faudrait toutefois pas en conclure trop hâtivement que cette situation est transposable en tous lieux, car les pieds d’éoliennes ne peuvent servir de « nurseries » que dans la mesure où ils sont implantés dans des zones qui se prêtent naturellement à la reproduction des poissons et autres organismes marins.

En préparation à l’appel d’offres qui a été lancé en juillet 2011, la définition de zones propices à l’implantation de parcs éoliens en mer a été effectuée en concertation avec l’ensemble des parties prenantes. Sur les cinq zones qui ont été identifiées, deux se trouvent sur le périmètre de la DIRM NAMO : une zone au large de Saint-Brieuc, sur 180 km², pour 480 à 500 MW, et une au large de Saint-Nazaire, sur 87 km², pour 420 à 750 MW. Suite à ce premier appel d’offres, un second a été annoncé pour 2012. Il sera précédé d’une concertation menée par les préfets pour l’identification de nouvelles zones.

  Énergie marémotrice

L’idée d’utiliser les courants marins, essentiellement les courants de marée, pour produire de l’électricité est déjà assez ancienne. La première utilisation attestée de l’énergie marémotrice remonte aux années 1120, avec la construction de moulins à marées, utilisant la barre de l’Adour. En France, dans la période 1920-1930, deux projets d’usines marémotrices, au Paluden sur l’Aber-Wrac’h au Finistère et sur l’Arguenon dans les Côtes-d’Armor, virent le jour mais ne furent pas menés à terme.
© Laurent Mignaux - MEDDE La première installation, en France, de production d’électricité utilisant l’énergie marémotrice est l’usine marémotrice de la Rance. Elle a été installée sur un site qui, avec des marées dont l’amplitude peut atteindre 13 à 14 mètres, avait déjà connu dans l’histoire de nombreux « moulins à marée ». Les travaux du barrage ont démarré en 1961, et l’usine fut définitivement achevée en 1966.
Depuis son raccordement au réseau en 1967, l’usine de la Rance dispose de 24 « groupes bulbes » possédant chacun un alternateur de 10 MW, soit une puissance installée totale de 240 mégawatt. L’usine produit 500 à 600 millions de kWh par an, soit entre 2000 et 2500 heures par an de fonctionnement en équivalent pleine puissance.
Les sites propices à de telles activités sont rares (il faut des conditions hydrodynamiques optimales, qui amplifient l’amplitude de l’onde de marée ou un marnage suffisant pour générer des courants de marée intenses), nécessitent de très lourds investissements et entrainent des modifications importantes du paysage et du régime hydrographique des cours d’eau et du littoral. Il n’est donc pas envisagé d’en réaliser de nouvelles aujourd’hui.

  Énergie hydrolienne

Des études ont été menées portant sur des systèmes plus simples et moins coûteux utilisant la force des courants marins, par le biais d’hydroliennes.
L’hydrolienne peut être comparée à une « éolienne sous-marine », qui tourne sous l’effet des courants marins. Pour la meilleure efficacité possible, il convient de l’installer dans des zones où les courants sont forts. En comparaison à l’éolienne, l’hydrolienne présente des avantages certains. Les courants marins sont plus réguliers que le vent et surtout parfaitement prévisibles. L’impact visuel n’existe pas puisque le système est entièrement immergé. Par contre, la gêne pour les activités de pêche demeure la même et l’effet sur le milieu marin est encore très mal connu : modification du régime des courants, effet sur les poissons et crustacés, augmentation de la turbidité. Tous ces phénomènes devront être soigneusement étudiés et validés par une expérimentation qui devrait débuter rapidement.
Une zone a été identifiée pour la mise en place d’un parc d’hydroliennes au large de Ploubaslanec- Paimpol et de l’île de Bréhat, dans le département des Côtes d’Armor. A terme, quatre hydroliennes devraient y être installées à titre expérimental. La première de ces machines a été construite par le chantier DCNS de Brest en ce qui concerne la structure et l’irlandais Open Hydro pour la partie turbine. Remorquage de l'hydrolienne vers Bréhat
Cette hydrolienne de seize mètres de diamètre a été immergée le 22 octobre 2011 sur site afin d’être testée pendant deux mois environ. Cette période sera mise à profit pour confirmer la validité du projet, vérifier la résistance de la structure aux efforts importants générés par la mer et confirmer le rendement de la partie production électrique.

  Énergie houlomotrice

Les convertisseurs de vagues, appelés également houlomoteurs, utilisent l’énergie de la houle pour la production électrique. Les vagues sont générées par l’interaction du vent avec la surface de l’eau. Leur taille est déterminée par les caractéristiques du vent et la distance sur laquelle il souffle. Elles sont modifiées par la bathymétrie et les courants.
Plusieurs techniques sont utilisées à cette fin : systèmes à flotteurs, systèmes posés au fond, tube vertical contenant une hélice actionnée par la houle et reliée à un générateur, pistons mettant en pression de l’air ou de l’eau sous l’effet de la houle pour actionner une turbine classique, flotteurs oscillants avec les vagues et dont les mouvements entraînent une génératrice …
Ces systèmes n’ont pas dépassé actuellement le stade expérimental et ne concernent que des puissances assez limitées.
Le projet SEAREV (pour Système électrique autonome de récupération de l’énergie des vagues), dont le principe a été breveté en octobre 2004 par le CNRS, est un système basé sur le principe du pendule, pour récupérer l’énergie des vagues. Il a débuté en 2003 au sein du Laboratoire de mécanique des fluides (LMF) de l’École centrale de Nantes. Depuis, deux autres laboratoires ont rejoint le projet, à savoir l’RCCyN, toujours de l’École centrale de Nantes et le SATIE de l’École normale supérieure de Cachan (antenne de Bretagne). Le premier prototype, à l’échelle 1/12e, est testé dans le bassin à vagues du LMF depuis juin 2006.
Outre les faibles puissances jusqu’alors générées mais qui pourront peut-être se développer dans l’avenir, l’inconvénient majeur des houlomoteurs réside dans le fait qu’ils sont disposés soit dans une zone très proche du rivage, ce qui peut occasionner une gêne importante pour les usagers de cet espace sensible (plaisanciers, baigneurs...) , soit dans une zone plus au large mais occupant une surface importante et constituant de ce fait un obstacle aux autres activités maritimes (navigation, pêche …). Ils sont, par ailleurs, soumis à des contraintes mécaniques importantes, engendrées par la force même des vagues, ce qui peut compromettre leur tenue dans le temps.