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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