énergie houlomotrice

Energie Houlomotrice : fonctionnement, avantages, inconvénients

Florian Tostivint

Par Florian Tostivint

Responsable éditorial - énergie

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L'énergie houlomotrice, ou énergie des vagues, exploite la puissance de la houle pour générer de l'électricité. Cette technologie repose sur divers dispositifs convertissant le mouvement des vagues en énergie utilisable. Bien que prometteuse, elle présente des défis techniques et économiques, mais plusieurs projets en France et dans le monde s'efforcent de la développer pour diversifier le mix énergétique.

Qu'est-ce que l’énergie houlomotrice ?

Historiquement, l'idée d'utiliser la force des vagues remonte à la fin du XVIIIe siècle, avec le premier brevet déposé en 1799 par les inventeurs français Girard père et fils.

L’énergie des vagues

L'énergie houlomotrice est une énergie marine qui désigne la production d'électricité à partir de la houle, c'est-à-dire des vagues générées par le vent à la surface des océans. Ce phénomène naturel crée une énergie cinétique considérable, potentiellement exploitable pour la production électrique.

Principe de fonctionnement

Les dispositifs houlomoteurs captent l'énergie des vagues et la convertissent en électricité. Généralement, ces systèmes comportent des structures flottantes ou immergées qui oscillent au rythme des vagues. Ce mouvement est ensuite transformé en énergie mécanique, puis en énergie électrique via des générateurs. 

Les types de solutions

Les technologies varient, mais toutes visent à optimiser la capture de l'énergie cinétique des vagues pour une production électrique efficace.

  • Chaînes flottantes : ells consiste en de longs flotteurs alignés dans le sens du vent et perpendiculaires aux vagues, qui sont maintenus à la surface grâce à des câbles sous-marins qui touchent le fond de la mer. En raison de son apparence, elle est parfois appelée "serpent de mer". Il s'agit du procédé le plus courant et le plus maîtrisé à ce jour.
  • Colonnes d'eau oscillantes : des structures flottantes en acier ou en béton renant la forme d'une colonne ouverte à la base et fermée sur la partie supérieure. Le mouvement des vagues fait osciller la colonne d'eau, les vagues entrent et sortent de cette colonne et font donc monter et descendre le niveau de l'eau, comprimant et décompressant l'air au-dessus, ce qui actionne une turbine pour produire de l'électricité.
  • Systèmes à déferlement : des rampes inclinées captent l'eau des vagues déferlantes dans des réservoirs surélevés ; l'eau est ensuite libérée pour actionner des turbines hydroélectriques.
  • Oscillateurs : des parois immergées oscillent sous l'effet des vagues, entraînant des vérins hydrauliques connectés à des générateurs électriques.
  • Parois immergées : des dispositifs carrés fixés sur une tige centrale et placés sous la surface de l'eau captent les variations de pression induites par les vagues pour générer de l'électricité.

Avantages et inconvénients

Contrairement à l'énergie solaire ou éolienne, la houle présente une prévisibilité supérieure, car les vagues peuvent se propager sur de longues distances et maintenir une certaine régularité, même en l'absence de vent local. Cette caractéristique permet une production énergétique plus stable, bien que toujours sujette aux conditions météorologiques et saisonnières.

Avantages

  • Source d'énergie renouvelable : l'énergie houlomotrice exploite une ressource inépuisable et naturelle, et ne génère pas de déchets.
  • Production prévisible : la houle offre une régularité supérieure à celle du vent ou du soleil, facilitant en principe la planification de la production énergétique.
  • Faible impact visuel : les installations houlomotrices, souvent situées en mer ou immergées, sont peu visibles.
  • Potentiel énergétique élevé : les océans couvrant une grande partie de la planète, le potentiel de l'énergie houlomotrice est immense.

Inconvénients

Actuellement, le coût de production de l'énergie houlomotrice est estimé entre 200 et 300 €/MWh, ce qui la rend moins compétitive que d'autres sources d'énergie renouvelable. Pour atteindre une compétitivité accrue, il est essentiel de réduire ce coût en dessous de 100 €/MWh, notamment en maîtrisant les dépenses liées à la fabrication, l'installation et la maintenance des équipements.

  • Coûts d'investissement élevés : le développement et l'installation de technologies houlomotrices nécessitent encore des investissements substantiels en recherche, développement et infrastructure.
  • Défis techniques : les environnements marins sont exigeants, posant des problèmes de corrosion, d'usure et de maintenance des équipements. Les installations doivent résister à des conditions extrêmes, telles que les tempêtes et la salinité, ce qui augmente les coûts et la complexité de la maintenance.
  • Impacts environnementaux : l'installation de dispositifs houlomoteurs peut perturber les écosystèmes marins locaux. Les structures peuvent affecter la faune et la flore sous-marines, et leur présence peut interférer avec les activités humaines telles que la pêche et la navigation.
  • Variabilité de la ressource : bien que la houle soit plus prévisible que le vent, elle reste soumise à des variations saisonnières et géographiques.

Quels projets et où en sont-ils ?

Plusieurs projets d'énergie houlomotrice sont en cours de développement en France et à travers le monde, visant à exploiter le potentiel énergétique des vagues. Ces initiatives se heurtent à des défis techniques et économiques qui freinent leur progression vers une exploitation commerciale à grande échelle.

  • France : mené par l'École Centrale de Nantes, le projet S3 vise à développer un prototype innovant utilisant des polymères électro-actifs (EAP). Ces matériaux ont la capacité de se déformer sous l'effet des vagues et de produire de l'électricité en convertissant directement les forces mécaniques en énergie électrique.
    Il existe aussi un projet de ferme houlomotrice au Pays Basque porté par la Communauté d'Agglomération Pays Basque, qui vise à installer des dispositifs houlomoteurs au large de la côte de Biarritz.
  • Australie : Le projet CETO, développé par Carnegie Clean Energy, utilise des bouées immergées pour convertir l'énergie des vagues en électricité. Les premières installations, appelées CETO 5, ont été mises en service au large de Garden Island, fournissant de l'électricité et de l'eau désalinisée. Un projet CETO 6, de plus grande puissance, est en cours de développement.
  • Portugal : En 2008, des machines semi-émergées Pelamis ont été déployées au large d'Aguçadoura. Cependant, en raison de problèmes techniques, le projet a été suspendu en 2009.
  • Pays de Galles : initié en 2007, il repose sur un système de plateforme de déferlement. L’eau des vagues est dirigée vers un réservoir surélevé, puis libérée à travers des turbines hydroélectriques pour produire de l’électricité. Contrairement aux systèmes mécaniques, Wave Dragon fonctionne comme une petite centrale hydroélectrique en mer, exploitant la puissance des vagues pour stocker temporairement l’eau avant de la turbiner. Bien que prometteur, ce projet a rencontré des difficultés techniques et économiques qui ont ralenti son développement.
  • Écosse : La société Wavegen a installé un système LIMPET 500 sur l'île d'Islay en 2001, utilisant une colonne d'eau oscillante pour produire de l'électricité.

Le Conseil mondial de l’énergie estime que la production d'électricité par l'énergie houlomotrice pourrait couvrir environ 10 % de la demande mondiale énergétique annuelle. Basées sur le critère du potentiel technique, les évaluations des systèmes énergétiques océaniques (OES) prévoient une capacité mondiale d'installation pour l'énergie houlomotrice de 337 GW d'ici à 2050. L'Agence internationale de l'énergie (AIE) estime la capacité d'installation à 63 GW (prise en compte du potentiel technique et des cadres politiques).

Mais cela reste encore théorique, car aucune centrale houlomotrice n'a encore atteint l'échelle industrielle.