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L'énergie thermique des mers peut nous servir

Depuis le développement de la thermodynamique au milieu du XIXème siècle, on connaît les principes des machines thermiques. Même si l'idée d'utiliser l'océan comme machine thermique est venue assez rapidement, ce n'est que récemment que les technologies rendent l'énergie thermique des mers exploitable.

L'énergie thermique des mers peut nous servir
Photo: Bernd Thaller

Les mouvements de la mer, que ce soit par les courants marins, les vagues ou encore les marées peuvent être une source d'énergie. Mais on pense moins aux énergies marines non-mécanique, comme l'énergie thermique.

L'idée de base est très simple : la température de l'eau n'est pas la même entre la surface et le fond de l'océan, en raison notamment des échanges thermiques avec l'atmosphère. Il est possible d'utiliser ce gradient de température pour produire de l'énergie : c'est l'énergie thermique des mer, appelée encore énergie hydrothermique ou maréthermique suivant les sources.

La température des eaux n'est pas uniforme

Les eaux en surface sont réchauffées par le soleil. Leur température peut atteindre 25°C dans les zones tropicales. Les fonds marins, quant à eux, sont à une température de l'ordre de 4°C, refroidis par les courants sous-marins en provenance des pôles. Seules les mers peu exposées à ces courants froids et peu profondes sont épargnées, comme la Méditerranée.

Selon les principes thermodynamiques connus depuis les travaux de Sadi Carnot durant la première moitié du XIXème siècle, une machine thermique a besoin d'une source chaude et d'une source froide pour fonctionner L'idée d'extraire de l'énergie des mers via les gradients de température a germé dans l'esprit d'Arsène d'Arsonval dès la fin du XIXème siècle, mais les technologies de l'époque ne permettaient pas de pomper de l'eau froide à plusieurs centaines de mètres de profondeur.

Depuis la mise en service du premier prototype à Cuba en 1930, d'autres usines ont été mises en service, mais les crédits affectées à la recherche sur l'énergie hydrothermique sont proportionnels à la hausse des prix du pétrole et donc fluctuants.

L'océan comme machine thermique

Comment produire de l'énergie à partir d'une différence de température de l'eau ? Les eaux chaudes en surface se transforment en vapeur (en très faible proportion). Cette vapeur traverse une turbine puis se trouve en contact avec un condensateur dans lequel elle se retransforme en eau via un échange thermique avec l'eau pompée des profondeurs. La condensation de la vapeur produit une baisse de pression, et c'est cette différence de pression de la vapeur entre l'évaporateur et le condensateur qui lui permet de traverser la turbine. L'eau condensée est douce, ce qui est un sous-produit intéressant de ce type de centrale.

Une exploitation encore difficile

Le choix des sites d'implantation des usines hydrothermiques est contraint par des impératifs techniques. L'exploitation hors des zones tropicales n'est que très peu rentable en raison de la trop faible différence de température entre la surface et le fond des mers ; une différence de température inférieure à 20°C est difficile à exploiter. De plus, il est impératif que les grandes profondeurs soient accessibles à proximité des côtes car les eaux doivent être pompées à une profondeur d'environ 1000 m.

Les endroits propices à de telles installation se trouvent surtout en Asie du Sud-Est et en Océanie : Japon, Taïwan, Australie, Nouvelle-Zélande. Quoique... Le projet japonais de cité sous-marine Ocean Spiral prévoit de s'approvisionner en électricité par un dispositif maréthermique, et ce en pleine mer. Le grand avantage de cette énergie renouvelable est sa prévisibilité et sa relative constance.

Mais le rendement des centrales maréthermiques est intrinsèquement faible. L'Ifremer estime que le pompage des eaux en profondeur consommerait environ 20% de l'énergie produite par la centrale !

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