Énergie marémotrice

Comme l'HEP (hydroélectricité), l'énergie marémotrice est une source d'énergie renouvelable, qui transforme les mouvements de l'eau en électricité. Mais contrairement à l'HEP, les centrales marémotrices sont peu nombreuses, malgré leur longévité et leur fiabilité. Pourquoi ? Eh bien, les centrales marémotrices nécessitent des conditions spécifiques, leur construction peut causer des dommages considérables à l'environnement - et leur construction n'est pas non plus bon marché ! Continue à lire pour découvrir pourquoi cette source d'énergie n'a pas encore atteint son plein potentiel.

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    L'énergie marémotrice : Définition

    Avant d'expliquer l'énergie marémotrice, récapitulons les marées elles-mêmes.

    Lesmarées sont la montée et la descente régulières du niveau de la mer causées par les attractions gravitationnelles de la Lune et du Soleil.

    Ces forces gravitationnelles provoquent des "renflements" dans l'océan, formant des marées hautes. Ces marées sont alternées avec des marées basses au fur et à mesure de la rotation de la Terre. Il faut 12 heures et 25 minutes pour qu'une zone passe d'une marée haute à une autre marée haute (vice versa pour la marée basse). Les marées sont également influencées par le cycle lunaire mensuel. Deux fois par mois, lors des nouvelles ou des pleines lunes, les plus grandes marées de vives eaux se produisent. Pendant les périodes de demi-lune, les marées de mortes-eaux les plus faibles se produisent.

    Une marée de morte -eau se produit lorsque la différence entre la marée haute et la marée basse est la plus faible, tandis qu'une marée de printemps se produit lorsque la différence entre la marée haute et la marée basse est la plus importante.

    L'énergie marémotrice : explication du diagramme des marées StudySmarterFig. 1 - Diagramme des marées

    Alors, qu'est-ce que l'énergie marémotrice ?

    Maintenant que nous avons fait le point sur les marées, nous pouvons commencer à explorer l'énergie marémotrice.

    L'énergiemarémotrice est une source d'énergie renouvelable produite par les eaux océaniques qui montent et descendent pendant les marées.

    Production d'énergie marémotrice

    L'énergie ne peut être ni créée ni détruite - la quantité d'énergie dans l'univers restera toujours constante. Cependant, l'énergie peut être transférée d'une forme ou d'un objet à un autre.

    Lorsqu'on fait bouillir une bouilloire, l'énergie électrique est transférée en énergie thermique.

    L'énergie marémotrice est une forme d'énergie cinétique, c'est-à-dire l'énergie du mouvement. L'énergie marémotrice est générée par la force des marées en mouvement qui poussent contre une turbine.

    Une turbine est une série de pales montées sur un arbre de rotor.

    L'arbre du rotor d'une turbine est relié à un générateur, qui convertit l'énergie cinétique du rotor en énergie électrique. C'est ainsi que naît l'énergie marémotrice !

    Turbines marémotrices

    Les turbines marémotrices sont installées au fond de la mer. L'eau est environ 800 fois plus dense que l'air, c'est pourquoi les hydroliennes doivent être aussi solides que possible. Le poids supplémentaire rend la construction des turbines marémotrices plus coûteuse que celle d'autres formes de production d'énergie renouvelable.

    La construction d'une éolienne moyenne coûte jusqu'à 4 millions de dollars, alors que celle d'une usine marémotrice peut atteindre la somme choquante de 15 millions de dollars !

    Cependant, les coûts de construction supplémentaires sont vite rentabilisés. Les turbines marémotrices peuvent capter plus d'énergie en utilisant des pales de même taille qu'une éolienne.

    Les usines marémotrices

    Il existe trois types de centrales électriques utilisées pour produire de l'électricité à partir des marées :

    • Barrages
    • Construction de lagunes
    • Turbines en cours d'eau.

    Barrages marémoteurs

    Un barrage à marée est une grande structure ressemblant à un barrage, construite en travers des rivières à marée, des baies et des estuaires. Les turbines sont fixées sur la face inférieure du barrage.

    Les vannes du barrage sont ouvertes lorsque les marées commencent à monter, puis fermées une fois la marée haute atteinte, créant ainsi un bassin. L'eau emprisonnée est progressivement libérée, faisant tourner les turbines au fur et à mesure qu'elle retourne à la mer. Les ingénieurs contrôlent la libération de l'eau afin d'assurer une production d'énergie régulière.

    Les barrages marémoteurs présentent de nombreuses similitudes avec les centrales hydroélectriques.

    Construction de lagons

    Les lagunes à marée sont des étendues d'eau partiellement enfermées par une barrière naturelle ou artificielle. Les lagunes naturelles se trouvent souvent dans les estuaires, où elles reçoivent un apport constant d'eau douce.

    Une centrale électrique de lagune fonctionnerait de la même manière qu'un barrage de marée, en piégeant l'eau et en contrôlant sa libération grâce à des turbines.

    Turbines en cours d'eau

    Les turbines marémotrices sont placées directement dans un courant de marée.

    Un courant de marée est un courant rapide créé par les marées.

    Les courants de marée les plus rapides se produisent souvent dans les détroits ou les bras de mer ; les masses terrestres font entrer l'eau dans un entonnoir.

    Les hydroliennes sont plus efficaces lorsqu'elles sont placées dans un courant de marée peu profond . Cela permet de maximiser la production d'énergie et de perturber le moins possible les navires et la vie marine.

    Avantages des services d'énergie marémotrice

    Comme beaucoup d'autres formes d'énergie renouvelable, l'énergie marémotrice ne produit pas de gaz à effet de serre ni d'autres polluants. Mais les services d'énergie marémotrice ont quelques autres caractéristiques qui les font sortir du lot.

    Fiabilité

    Les marées montent et descendent comme une horloge tous les jours, indépendamment de la saison ou de la météo. Cela fait de l'énergie marémotrice une source prévisible et fiable d'énergie renouvelable.

    Efficacité énergétique

    L'énergie marémotrice a une densité énergétique plus élevée que la plupart des autres formes d'énergie renouvelable.

    Ladensité énergétique est la quantité d'énergie stockée dans un système.

    De plus, les turbines marémotrices fonctionnent avec un rendement de 80 %, ce qui est plus élevé que les panneaux solaires ou les éoliennes.

    Longévité

    Les centrales marémotrices peuvent durer très longtemps. La durée de vie moyenne d'un barrage marémoteur est de 100 ans, soit quatre fois plus qu'un parc éolien ou solaire !

    Même les centrales nucléaires ont une durée de vie plus courte que les usines marémotrices ; elles prennent leur retraite après 35 ans de fonctionnement.

    Limites des services d'énergie marémotrice

    La production d'énergie renouvelable à l'aide de la puissance des marées est un nouveau domaine émergent, mais qui présente un grand potentiel.

    Cependant, il existe très peu d'usines marémotrices de taille commerciale dans le monde. Pourquoi ?

    L'amplitude des marées

    Tous les littoraux ne conviennent pas à l'installation d'une usine marémotrice. En effet, l'amplitude des marées varie dans le monde entier.

    Lemarnage est la différence verticale entre une marée haute et une marée basse dans une zone donnée.

    L'utilisation de l'énergie marémotrice comme forme d'énergie renouvelable est plus appropriée dans une zone où l' amplitude des marées est importante. Ces zones sont généralement des zones côtières. Les formations terrestres et la topologie peuvent également influer sur l'amplitude des marées - les masses terrestres qui entonnent l'eau, limitant ainsi sa capacité à se dissiper, produisent généralement de grandes amplitudes de marée.

    L'estuaire de la Severn a la deuxième plus grande amplitude de marée au monde, avec une moyenne de 15 mètres entre la marée haute et la marée basse. Cette amplitude extrême est due au fait que les masses continentales anglaise et galloise provoquent un effet d'entonnoir sur l'eau.

    Au début du 21e siècle, le gouvernement a envisagé de construire un barrage de marée sur l'estuaire de la Severn afin d'utiliser cet énorme marnage. Ce barrage aurait pu générer jusqu'à 5 % de l'électricité du Royaume-Uni. Cependant, le projet a été abandonné.

    Pour qu'une usine marémotrice soit économiquement viable, le littoral doit présenter une amplitude de marée d'au moins trois mètres. Certaines régions du monde connaissent de petites amplitudes de marée de seulement trois pieds, comme le golfe du Mexique, les Caraïbes et la Méditerranée. Dans ces endroits, la construction d'usines marémotrices ne serait pas intéressante.

    Impacts sur l'environnement

    Les projets d'énergie marémotrice soulèvent également des préoccupations écologiques, qui varient selon le type de centrale.

    Barrages contre les marées

    Les barrages de marée affectent considérablement les terres dans la zone de marée. Le niveau moyen de la mer à l'intérieur du barrage augmente, tandis que la salinité à l'intérieur de la lagune diminue. Ces conditions changeantes affectent les plantes et les animaux qui peuvent habiter la zone. Les poissons et autres animaux marins sont souvent bloqués dans la lagune, se prenant dans les lames. Les zones d'alimentation des oiseaux sont souvent inondées, si bien qu'ils migrent ailleurs.

    Construction du lagon

    Ce type de centrale a un impact minimal sur l'environnement. Généralement construites avec des matériaux naturels, ces centrales sont submergées lors des grandes marées. Cela permet aux poissons de nager autour de la structure, mais empêche les animaux plus gros, comme les requins, de pénétrer dans le lagon. Une forte population de poissons favoriserait une forte population d'oiseaux.

    Turbines dans les cours d'eau

    L'installation de turbines dans les cours d'eau peut perturber la marée. L'impact sur l'environnement dépend de la taille de la turbine et du courant de marée. Les pales de ces turbines tournent lentement, afin de minimiser la vie marine prise dans le système.

    L'énergie marémotrice dans une turbine à courant StudySmarterFig. 3 - Turbine à courant


    L'énergie marémotrice convertit l'énergie cinétique des marées en électricité à l'aide de turbines sous-marines. C'est une source d'énergie renouvelable, prévisible et efficace, mais il existe peu d'usines en activité en raison des exigences de l'amplitude des marées et des impacts écologiques.

    L'énergie marémotrice - Points clés

    • L'énergie marémotrice est une source d'énergie renouvelable produite par la montée et la descente des eaux océaniques lors des marées.
    • L'énergie est générée par la force des marées qui poussent contre des turbines, lesquelles convertissent l'énergie cinétique de l'eau en électricité.
    • Il existe trois types d'usines marémotrices : les barrages marémoteurs, les lagunes marémotrices et les turbines dans les cours d'eau.
    • L'énergie marémotrice est une source fiable et prévisible d'énergie renouvelable. Les centrales sont également très efficaces et ont une longue durée de vie.
    • Cependant, les centrales marémotrices ne conviennent que dans les régions du monde où l'amplitude des marées est d'au moins trois mètres. De plus, leur construction peut causer d'importants dégâts écologiques.

    1. David Thomas, Introduction à l'océanographie, 2012

    2. Département des affaires, des entreprises et de la réforme réglementaire, Severn tidal power feasibility study :BERR appoints contractors, 2008

    3. Kim Rutledge, L'énergie marémotrice, National Geographic, 2022.

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    5. N-Sci Technologies, L 'énergie marémotrice et son fonctionnement, 2019

    6. PMI, Rendre l'énergie marémotrice plus abordable, 2016.

    7. Rebecca Foster, Il n'est plus temps d'ignorer la fiabilité horlogère de l'énergie marémotrice - Rebecca Foster, The Scotsman, 2022.

    8. Richard Howell Fleming, Océan Atlantique, Britannica, 2021

    9. Ste Wright, Où se trouvent les plus grandes amplitudes de marée du monde, Les marées aujourd'hui, 2022.

    10. Tethys Engineering, Barrage à marée de la Rance, 2019

    11. Administration américaine d'information sur l'énergie, L' électricité expliquée, 2021.

    12. Administration américaine d'information sur l'énergie, L'énergie marémotrice, 2021.

    Questions fréquemment posées en Énergie marémotrice
    Qu'est-ce que l'énergie marémotrice?
    L'énergie marémotrice est l'énergie générée par les mouvements des marées océaniques, utilisant des barrages ou des turbines pour convertir la force de l'eau en électricité.
    Comment fonctionne une centrale marémotrice?
    Une centrale marémotrice fonctionne en capturant l'énergie des marées montantes et descendantes grâce à des barrages ou des turbines, qui produisent ensuite de l'électricité.
    Quels sont les avantages de l'énergie marémotrice?
    L'énergie marémotrice est une source d'énergie renouvelable, prévisible et durable avec peu d'émissions de gaz à effet de serre.
    Où trouve-t-on des centrales marémotrices?
    Les centrales marémotrices se trouvent principalement dans les zones côtières avec de grandes amplitudes de marées, comme en France (La Rance), au Canada et en Corée du Sud.

    Teste tes connaissances avec des questions à choix multiples

    L'eau est plus dense que l'air - de combien ?

    Quelle est la durée de vie moyenne d'une usine marémotrice ?

    L'énergie marémotrice a une densité énergétique plus faible que la plupart des autres formes d'énergie renouvelable.

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