Énergie des vagues

L'énergie des vagues : Technologie et diagrammes

Il existe cinq grands types de technologies utilisées pour produire de l'énergie à partir des vagues.

• Absorbeurs : structures flottantes qui absorbent l'énergie grâce à ses mouvements à la surface de l'eau. Une fois extraite, l'énergie est convertie en électricité à l'aide d'un générateur linéaire ou rotatif.

• Colonnes d'eau oscillantes (OWC) : structures fermées partiellement immergées. La partie supérieure est remplie d'air et reste au-dessus de la surface de l'eau. Les vagues entrantes sont canalisées dans la partie inférieure, submergée, de la structure. L'entrée des vagues provoque la pressurisation et la dépressurisation de l'air dans la partie supérieure. Cela pousse et tire l'air à travers une turbine à air connectée au-dessus, qui entraîne un générateur.

• Atténuateurs : dispositifs flottants dotés de deux "bras" fixés sur une charnière. Ils fonctionnent parallèlement à la direction des vagues, les "chevauchant" effectivement. Les atténuateurs captent l'énergie du mouvement relatif des bras au passage de la vague et la convertissent en électricité à l'aide d'une pompe hydraulique.

• Dispositifs de débordement : Des "barrages" qui capturent l'eau lorsque les vagues se brisent dans un réservoir. L'eau est ensuite renvoyée à la mer, en passant par une turbine qui alimente un générateur.

Les dispositifs à débordement sont très semblables aux barrages hydroélectriques conventionnels.

• Convertisseurs de surtension à vagues oscillantes : des palettes articulées sur un joint monté sont poussées d'avant en arrière comme un pendule par le mouvement des vagues. Le mouvement de la palette entraîne une pompe hydraulique qui alimente un générateur électrique.

L'énergie des vagues : Emplacements

L'énergie des vagues varie considérablement dans le monde. Ce n'est une source d'énergie économiquement viable que dans certaines régions du monde, en fonction de la force du vent et de l'accès aux côtes.

La production d'énergie à partir de l'énergie des vagues est la plus appropriée dans :

• Régions situées entre 30° et 60° de latitude nord

• Latitudes méridionales qui connaissent des tempêtes circumpolaires.

• Côtes occidentales des pays tempérés

Le Portugal, l'Australie, les États-Unis et le Royaume-Uni sont des régions où il est économiquement possible d'installer des fermes houlomotrices.

L'énergie houlomotrice au Royaume-Uni

Les côtes venteuses de l'Écosse présentent un excellent potentiel pour la production d'énergie houlomotrice. En fait, jusqu'à 21,5 GW d'énergie houlomotrice et marémotrice pourraient être générés chaque année à partir des côtes écossaises.

L'Écosse produit déjà environ 10 % de l'énergie houlomotrice totale de l'Europe - et les îles Orcades sont l'une des premières régions au monde pour l'énergie houlomotrice.

Exemple pratique : Quel est le meilleur site pour exploiter l'énergie des vagues ?

L'énergie d'une vague dépend de sa.. :

• sa hauteur

• de sa longueur d'onde

• Distance de déferlement

L'énergie (E) de la vague par mètre carré est proportionnelle au carré de la hauteur (H) :

^E∝H2

Par exemple, la vague A est deux fois plus haute que la vague B. La vague A aura quatre fois plus d'énergie par mètre carré d'eau que la vague B.

Fig. 3. Plus le vent est fort, plus la vague est haute, donc plus elle a d'énergie. Sans image

Au cours de ton baccalauréat, tu devras peut-être comparer deux sites potentiels d'exploitation de l'énergie des vagues et déterminer lequel produira le plus d'énergie. Ce tableau montre les données sur la hauteur des vagues de deux sites différents, le site A et le site B.

Nous pouvons utiliser un test t pour voir s'il existe une différence statistiquement significative entre les moyennes de deux sites. Si la différence est significative, il est peu probable qu'elle soit le fruit du hasard.

Pour utiliser un test t, nous devons connaître la moyenne de chaque ensemble de données, l'écart type de chaque ensemble de données et la taille de l'échantillon de chaque ensemble de données.

Calcul de l'écart type

• x̄ : moyenne de l'ensemble de données

• x : mesure individuelle des données

• ∑ : somme de

• n : taille de l'échantillon

• √ : racine carrée

$\frac{\sum {(x-x̄)}^2}{n-1}=s^2$

$\sqrt{s^2}=s\tan darddeviation$

Appliquons les informations du site A à cette équation.

La moyenne du site A est de 4,58, et la taille de l'échantillon est de 10.

$\frac{\sum {(x-4.58)}^2}{10-1}=0.602$

L'écart-type du site A est de 0,776.

Faisons la même chose pour le site B.

La moyenne du site B est de 2,58, et la taille de l'échantillon est de 10.

$\frac{\sum {(x-2.58)}^2}{10-1}=0.806$

L'écart type du site B est de 0,898.

Calcul de t

Maintenant que nous avons calculé l'écart type, nous allons calculer notre valeur t. Le site A sera l'échantillon 1 et le site B l'échantillon 2.

• _x1 est la moyenne de l'échantillon 1

• _s1 est l'écart-type de l'échantillon 1

• _n1 est la taille de l'échantillon 1

• _x2 est la moyenne de l'échantillon 2

• _s2 est l'écart-type de l'échantillon 2

• _n2 est la taille de l'échantillon 2

$t=\frac{(x_1-x_2)}{\sqrt{\frac{{\left(s_1\right)}^2}{n_1}}+\frac{{\left(s_2\right)}^2}{n_2}}$

Mettons cette équation en pratique.

$5.329=\frac{(4.58-2.58)}{\sqrt{\frac{0.{776}^2}{10}}+\frac{0.{898}^2}{10}}$

Notre valeur t calculée est donc de 5,329. Qu'est-ce qu'on fait maintenant ?

Valeur t critique

Pour savoir si notre valeur t calculée est significative, nous devons trouver la valeur t critique.

Pour ce faire, nous calculons nos degrés de liberté (taille totale de l'échantillon moins 2), ce qui équivaut à 18.

Ensuite, nous prenons nos degrés de liberté et les appliquons à un tableau de signification pour trouver la valeur t critique. En sciences de l'environnement, nous utilisons un niveau de signification de 0,05. Cela signifie qu'il y a 95 % de chances que ces résultats ne soient pas le fruit du hasard.

• Si la valeur t calculée est supérieure à la valeur t critique, tu peux conclure que la différence entre les moyennes des deux groupes est significative.

• Si ta valeur t calculée est inférieure à la valeur t critique, tu peux conclure que la différence entre les moyennes des deux groupes n'est pas significativement différente.

Pour 18 degrés de liberté, la valeur T critique est de 2,101. Notre valeur t calculée est de 5,329, ce qui est supérieur à 2,101. Nous pouvons donc conclure que la différence entre les moyennes est significativement différente.

Quel site, A ou B, est le meilleur pour exploiter l'énergie des vagues ?

Avantages de l'énergie des vagues

Quels sont les principaux avantages de l'énergie des vagues ?

• Renouvelable : les vagues sont poussées par le vent, qui déplace l'énergie solaire autour de la Terre. Tant que le soleil fera partie de notre système solaire, l'énergie des vagues sera une source d'énergie renouvelable.

• Fiable : les vagues sont toujours en mouvement. Elles ne dépendent pas de la saison ou de la météo.

• Accessible : environ 72% de la Terre est recouverte d'eau - et 2,4 milliards de personnes vivent à moins de 100 kilomètres du littoral. L'énergie des vagues a le potentiel de devenir une ressource énergétique importante pour des milliards de personnes dans le monde.

• Haute énergie : on estime que l'exploitation du mouvement des océans pourrait produire jusqu'à 80 000 TWh (térawattheures) d'électricité, soit quatre fois la consommation mondiale actuelle d'énergie !

• Propre : l 'énergie des vagues ne produit ni gaz à effet de serre ni polluants nocifs.

• Avantages économiques : l'utilisation de l'énergie des vagues peut fournir des emplois à des millions de personnes dans le monde, et réduit le besoin d'importer des combustibles fossiles.

• Pas de dégâts terrestres : la production d'énergie à partir des vagues n'a aucun impact sur les écosystèmes terrestres.

Inconvénients de l'énergie des vagues

Quels sont les principaux inconvénients de l'énergie des vagues ?

• Visuellement inesthétique : la technologie de l'énergie des vagues peut être considérée comme une horreur et peut avoir un impact sur le tourisme dans les zones côtières, entraînant un effet d'entraînement sur l'économie locale.

• Dommages à la vie marine : la technologie de l'énergie des vagues étant relativement nouvelle, les scientifiques ne sont pas certains des impacts sur la vie marine. Les inquiétudes portent sur la perturbation des fonds marins, les dommages causés aux habitats benthiques (qui affectent des animaux tels que les crabes et les étoiles de mer), la pollution sonore et le risque de fuites de produits chimiques toxiques dans l'eau.

• Perturbation des navires : la technologie des vagues peut avoir un impact sur le passage des navires et autres embarcations.

• Coût initial : la plupart des technologies houlomotrices en sont encore aux premiers stades de développement, et leur construction et leur installation sont donc coûteuses. Cependant, on s'attend à ce que les coûts de construction diminuent au fur et à mesure que la technologie houlomotrice se répandra.

• Entretien : l'inspection et la réparation de la technologie de l'énergie des vagues sont difficiles, longues et coûteuses.

J'espère que cet article t'a expliqué ce qu'est l'énergie des vagues. Pour résumer : il s'agit d'une source d'énergie renouvelable propre et sans carbone. L'exploitation de l'énergie des vagues est plus appropriée dans les zones côtières venteuses. L'énergie produite est proportionnelle au carré de leur hauteur - plus la vague est haute, plus elle produit d'énergie.

^{1. Aberdeen Renewable Energy Group, L'énergie des vagues, 2021.}

^{2. Gretel von Bargen, Test T indépendant, Biologie pour la vie, 2022.}

^{3. GRID-Arendal, Spots of potential for wave energy harvest, Économie verte dans un monde bleu - Rapport complet, 2013.}

^{4. Laboratoire national des énergies renouvelables, L'énergie des vagues, 2015.}

^{5. Renée Cho, Exploiter l'énergie des océans, École du climat de Columbia, 2017.}

^{6. Nations unies, Fiche d'information : Les peuples et les océans, La conférence sur les océans, 2017.}

^{7. Université d'Hawaï, L'énergie des vagues et leur évolution en fonction de la profondeur, Exploring Our Fluid Earth, 2022.}