I. A propos des hydroliennes

Afin de trouver des solutions de production d'énergie alternatives à celles utilisées aujourd'hui, les scientifiques s'interessent de près aux apports des mers et des océans.

La mer peut être source de production de cinq types d'énergies :

• l'énergie houlomotrice (énergie des vagues)

• l'énergie marémotrice (énergie des marées)

• l'énergie de la biomasse algale

• l'énergie thermique des mers

• l'énergie hydrolienne (énergie des courants)

Qu'est-ce qu'une hydrolienne ?

A. Principe de fonctionnement et éléments constitutifs

Le principe de l'hydrolienne (aussi appelée hydro-éolienne ou éolienne sub-aquatique) est de capter l'énergie des flux aquatiques et de la transformer en une source de production d'énergie électrique. Voici les principales étapes de ce type de production, ansi que les éléments nécessaires à leur déroulement :

• Les hélices, ou turbines transforment le mouvement de l'eau en un mouvement de rotation : les pales, situées sur les hélices, sont actionnées par la force des courant. Elles respectent des normes précises, pour leur bon fonctionnement, comme la longueur, la largeur, le profil, leur nombre sur chaque hydrolienne (de 2 à 10), le matériau …

• Le rotor est relié aux pales et entraîné par celles-ci : il va fournir l'énergie mécanique issue de la force des courants.

• Le générateur a pour rôle de transformer l'énergie mécanique en énergie électrique. Il peut être à courant continu (dans ce cas on l'apelle dynamo) ou à courant alternatif (alternateur). Il a parfois besoin d'être associé à un multiplicateur : en effet, lorsque le mouvement des pales est trop lent, celui ci ne peut entraîner le génrateur seul. Le multiplicateur va donc augmenter la vitesse de rotation (il se présente souvent sous la forme d'un enchainement d'engrenages, cependant ce dispositif peut prendre beaucoup de place).

• L'énergie électrique créée doit ensuite être stockée. Il existe différents types de stockage (chimiques, thermiques...) Les plus courants sont les accumulateurs, batteries à alcaline ou à plomb : des systèmes électrochimiques capables d'emmagasiner l'énergie sous forme chimique pour la restituer ensuite sous forme d'énergie électrique. Elles sont constituées d'une solution électrolytique (conductrice d'ions) dans laquelle baignent deux électrodes : une cathode (positive) et une anode (négative). Les électrons passent de l'une à l'autre électrode : l'énergie est stockée en attendant d'être conduite vers le continent, ou vers une île qui fait office d''intermédiaire.

• Des cables sous marins permettront l'acheminement de l'énergie vers les côtes, jusque dans les centrales électriques. L'énergie électrique produite pourra également servir pour produire de l'hydrogène (gaz utilisé dans les piles à combustion par exemple).

Les étapes clés de l'action de l'hydrolienne sont donc : Capter, Transformer, Stocker, Acheminer.

Ces étapes sont résumées par ce schéma, publié dans Ouest France :

La plupart des hydroliennes sont constituées de :

• Un mât ou une ancre qui permet la fixation de l'hydrolienne au sol marin. Selon les types, il peut être un socle de béton, une pile verticale etc...

• Le flotteur : on peut le lester avec plus ou moins d'eau, il est donc de capacité réglable. La hauteur optimale du flotteur correspond à celle des vagues à la surface. Il permet de faire sortir de l'eau une des parties de l'hydrolienne, notamment dans un souci d'accessibilité.

• La stabilisateur : Il permet la rotation de l'hydrolienne par rapport au sens du courant : ainsi les pales sont toujours bien orientées.

Mais ces éléments peuvent différer selon le type d'hydrolienne choisi.

B. Les différents types d'hydroliennes et leurs emplacements

Les emplacements des hydroliennes sont déterminés par les types de courants, et leurs positions géographiques.

--> courants chauds         --> courants froids

A propos des courants ...

On peu en distinguer deux types: les courants de surface et les courants de profondeur. Ils sont déterminés par des différences de température (mais aussi de salinité). La différence de densité entre les eaux plus ou moins chaudes (et plus ou moins salées) font que les eaux froides et salées  plongent en profondeur, tandis que les eaux chaudes et douces restent en surface. Les courants sont connectés entre eux, et forment une boucle à travers les océans. Ils ont pour rôle de réguler les climats et de transporter la chaleur à travers le monde. Comme deux sous catégories de courants, on distingue les courants marins (situés en plein mer, au large) et les courants de marées (situés, au contraire, près des côtes et à l'embouchure des fleuves). Ce sont ces différences qui vont déterminer l'emplacement des hydroliennes.

On distigue plusieurs types d'hydroliennes :

• La forme la plus courante d'hydrolienne est celle dite à axe horizontal. Elle ressemble à une éolienne. Elle est souvent fixée au sol marin par une "ancre" , un socle. Ces hydroliennes peuvent posséder d'une à quatre hélices. Elle possède souvent une partie hors de l'eau, pour la maintenance. La plus grosse hydrolienne au monde, Seagen, entre dans cette catégorie.

L'hydrolienne Seagen                                        Une représentation schématique

Les types d'hydroliennes exposés maintenant ne nous sont que très peu ou pas du tout expliqués, leur fonctionnement est donc difficile à comprendre :  

Une hydrolienne transverse en mouvement, souvent comparée à un batteur d'oeufs

     Une hydrolienne à ailes battantes

Une hydrolienne à turbines libres

Des hydroliennes à "roues à aube flottantes", se rapprochant de la forme traditionnelle des moulins à eaux : le prototype Hydro-Gen.

Les hydroliennes de type « chaîne » : des enchainement d'hélices placés sur les fonds marins. Elles ne gènent ainsi pas la navigation mais elle peuvent recouvrir une grande surface de fonds. Elles sont souvent placées près des côtes ou à l'embouchure des fleuves.

 L'hydrolienne de type « rideau » : un enchainement vertical d'hydroliennes transverses, possédant un flotteur, à la surface de l'eau.