L’océan représente un gisement énergétique considérable, dont le moteur est le soleil : parmi ces énergies potentielles, la différence de température de l’eau. Focus sur l’énergie thermique des mers.
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Définition de l’énergie thermique des mers
L’énergie thermique des mers (ETM) ou énergie maréthermique (Ocean Thermal Energy Conversion en anglais) est le procédé thermique de cette énergie de l’océan : utiliser la différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes, pour produire de l’électricité.
Fonctionnement de l’énergie thermique des mers
Les océans et les mers absorbent l’énergie solaire de deux façons : directe, en captant les rayons du soleil, et indirecte, en captant le réfléchissement de ceux-ci par l’atmosphère.
Plus l’eau est profonde, moins l’océan capte le rayonnement solaire : ajouté à cela, la densité de l’eau en profondeur étant beaucoup plus dense, elle ne se mélange avec l’eau chaude de surface. D’où ce différentiel de température entre eaux de surface et eaux profondes.
L’énergie thermique des mers et zones intertropicales
Ce différentiel est bien marqué et constant au niveau des zones intertropicales, où les rayons du soleil frappent l’océan à la verticale.
La température de l’eau de surface y est à l’année de 24 degré Celcius, celle des eaux en profondeur de 4 degrés (des eaux froides issues des zones polaires, formées il y a plusieurs siècles) : soit un différentiel de 20 degrés constant (d’autant plus qu’on se rapproche de l’équateur), requis pour produire de l’électricité.
Au total, ce gisement d’énergie thermique des mers 100 millions de kms2, soit un tiers de la surface des océans : exception faite des régions à courant froid de la zone intertropicale (Californie, Pérou, Mauritanie et Angola).
L’énergie thermique des mers et bathymétrie
La thermoélectricité qui permet d’exploiter ce différentiel de température, implique une profondeur de mer de 500 à 100 mètres. Ce critère est essentiel pour envisager de façon plausible des installations : dans les régions où la pente des fonds marins est faible, la source d’eau froide est trop éloignée des côtes (plus de 6 kms).
L’énergie thermique des mers, comment ça marche ?
Grosso modo, le principe de fonctionnement de l’énergie thermique des mers est celui d’une pompe à chaleur :
Les ensembles thermoélectriques convertissent l’énergie thermique issue de l’eau de mer en énergie électrique par effet Seebeck (effet thermoélectrique). Un procédé qui permet aussi de produire de l’eau douce.
Cette « plomberie sophistiquée» est possible de deux façons : soit l’eau de mer est utilisée directement dans le circuit de la centrale (ETM à cycle ouvert), soit un fluide (ammoniac) est utilisé pour capter l’échange de chaleur entre eau chaude et eau froide (ETM à cycle fermé).
En cycle fermé
En surface, l’eau chaude est pompée dans un évaporateur, où se trouve le fluide évaporé ; en profondeur, l’eau froide est pompée jusqu’à un condensateur. Là, l’eau froide crée une différence de pression entre l’évaporateur et le condensateur. Cette différence de pression crée un débit de vapeur, qui actionne un alternateur.
En cycle ouvert
En l’occurrence, l’eau chaude est le fluide : elle est introduite dans l’évaporateur où le vide effectué permet son évaporation. L’eau froide est amenée au condensateur, qui condense la vapeur.
L’énergie thermique des mers : les avantages
L’avantage de l’énergie thermique des mers est son abondance (les mers et océans couvrant 70% de la planète), sa disponibilité 24h/24 et sa prévisibilité.
L’énergie thermique des mers et îles
Les sites de la zone intertropicale les plus intéressants sont ceux où les fonds de 1000 mètres se situent à moins de 5 kilomètres des côtes. Ils correspondent aux îles volcaniques des Caraïbes, du Pacifique, aux Philippines et à l’Indonésie.
En revanche, ce type d’installation est peu envisageable le long des continents.
L’énergie thermique des mers et eau douce
A terme, l’énergie thermique des mers pourrait représenter l’autonomie énergétique de ces îles, tout en leur fournissant de l’eau douce.
L’énergie thermique des mers et impact environnemental
Une centrale ETM a le double avantage de rejeter très peu de polluants dans l’océan, sinon de faibles doses de chlore pour empêcher les dépôts marins sur les installations. Et d’avoir un bilan carbone intéressant : bien que l’eau en profondeur soit riche en CO2, une centrale ETM émet cent fois moins de dioxyde de carbone qu’une centrale électrique thermique.
Une centrale ETM a même un effet bénéfique sur le milieu : les eaux de pompage rejetées en profondeur créent un upwelling (ou remontée d’eau en surface), susceptible de faire remonter avec lui, des nutriments propices à la faune marine.
L’énergie thermique des mers : les inconvénients
C’est l’inconvénient de taille : encore au stade de la Recherche, l’énergie thermique des mers représente actuellement un investissement très élevé pour un rendement électrique relativement faible.
Néanmoins, bien des pays, dont la France, mais aussi le Japon et les États-Unis, s’intéressent à cette énergie marine de demain.
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