Les Energies renouvelables

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Les Energies renouvelables. Part 2 : la mer. Incitations au voyage…. Aujourd’hui nous allons voyager : Au Japon (à deux reprises) En Normandie Au Canada En Bretagne En Norvège (à deux reprises) En Floride Au Portugal En Israël En Ecosse (à deux reprises) En Inde À Hawaï - PowerPoint PPT Presentation

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  • Les Energies renouvelables Part 2 : la mer

  • Incitations au voyageAujourdhui nous allons voyager :Au Japon ( deux reprises)En NormandieAu CanadaEn BretagneEn Norvge ( deux reprises)En FlorideAu PortugalEn IsralEn Ecosse ( deux reprises)En Inde HawaEt pour finir retour La RunionPour, chaque fois, pour tous ces pays ctiers, parler dnergie marine, bien sr!

  • IntroductionLnergie marine ou nergie des mers est lnergie renouvelable extraite du milieu marin.Mers et ocans = 71% de la surface du globe.30000GTep pour le seul rayonnement solaire40GTep pour la seule force du vent2GTep par la seule force des courantsSans compterl'nergie des diffrences de tempratureLnergie des gradients de salinit dans les estuaires.En 2050, les besoins de l'humanit sont estims 16,5GTep.Oublies des budgets de R&Den France :0,1% sur les 8% du budget consacrs aux EnR (priode 1987 2001).

  • NomenklaturaLes nergies marines incluent:Lnergie marmotrice : mouvements de flux et reflux des maresLnergie hydrolienne : courants sous-marinsLnergie houlomotrice : vaguesLnergie marthermique ou thermique des mers : gradients de temprature entre les eaux de surface et les eaux profondesLnergie osmotique : mlange des eaux douces et sales dans les estuairesLnergie olienne off shore : vents ctiers (nous nen parlerons pas, dj voque dans la Part 1)Lnergie de la biomasse marine

    Ne sont pas intgrs dans cette nomenclature:Lnergie solaire capte au-dessus de la merLnergie fossile due lextraction dhydrocarbures sous-marins

  • Quelques expriencesDans le monde, au Japon :projet de centrale off shore de 13 milliards de yens, soit 121 M, qui devrait tre achev en 2012, visant tester plusieurs formes d'nergie marine (nergie marmotrice, houlomotrice et ETM).En France, lADEME dite un outil daide la dcision pour les prfectures incluantLes obstacles physiques (cueils, amers, balisages)Les rglementations (baignade, pche, plaisance, transports)Une volont franaise locale : Antifer.

  • Site dAntifer Saint-Jouin de Bruneval

  • Site dAntifer

  • Site dAntifer = formidable champ dexpriences pour les nergies renouvelables marines

  • Lnergie marmotriceInadaptable La Runion, car marnage insuffisant

  • Historique et PrincipeMoulins mare sur lAdour ds le XII sicle.L'nergie marmotrice est issue des mouvements de l'eau crs par les mares.Elle est utilisesous forme d'nergie potentielle - l'lvation du niveau de la mer, cest le principe de lusine de La Rancesous forme d'nergie cintique - les courants de mare, captes par des turbines ou hydroliennes (Cf. infra).

  • PrincipesUsine marmotrice dAnnapolis Royal, Baie de Fundy, Nouvelle-cosse, Canada

  • PotentielOrdre de grandeur = 22000TWh = 2 GtepSeule une fraction est rcuprableParfaitement prdictible:Position des astresen un point donn;Propagation de l'onde de mare non instantane, qui permetDtaler la productionDeffacer les passages zro

  • Quelques sitesSihwa Lake, non loin de SoulAu Canada, une vingtaine de sitesNouvelles technologies :Hammerfest Strom,les Shetland.

  • La RanceBarrage cr en 19663% de llectricit consomme par les Bretons (essentiellement nuclaire)60% de llectricit produite par La Bretagne (90% selon EDF)Envasement progressif de lestuaireModifications de fauneSite touristique

  • Barrage de La Rance

  • Intermezzo vido sur lusine de La Rance

  • Lnergie hydrolienneAdaptable La Runion

  • Carte mondiale des courants

  • PrincipeTurbine sous-marine utilisant lnergie cintique des courants marins (comme une olienne)La formule de lnergie est la mme:Pcin = rSV3 o r est la masse volumique du fluide, S le diamtre du cercle de lhlice, et V la vitesse du fluide.r est 832 fois plus lev pour leau de mer que pour lairLimite de Betz = 16/27 = 59% (rendement maximal que lon natteint jamais)

  • Schma de fonctionnement dune hydrolienne

  • Intermezzo vido sur le fonctionnement dune hydrolienne

  • Hydroliennes sous-marine dHammerfest Strom

  • AvantagesBeaucoup plus petites que les oliennes pour une mme puissanceCourants marins prvisibles, donc lectricit prdictiblePotentiels des courants marins sont trs importants, Ne pollue pas. De nouveaux modles d'hydroliennes semi-immergs peuvent tre adapts aux rivires.

  • InconvnientsZones de turbulences, do les tudes dimpact.Effets sur la fauneDans les eaux turbides, lrosion des pales dhlice ou des pices mobiles par le sable est trs forte.Effet sur la flore => utilisation dun antifouling.Elles cotent trs cher lentretien et linstallation.

  • ImpactsMal connus : zones de turbulence, qui empchent le sdiment mais brasse plus de nutrimentsAcclration des courants de contournementPas denvasement (les grandes pales sont limites dans leur rotation 10-20 trs/mn)Les sites prfrentiels sont des sites courant fort (3 m/s minimum), donc peu enclins voir sy dvelopper une faune et une flore sdentaire et fixe.

  • PotentielPotentiel europenPour EDF, la France dispose de la deuxime ressource europenneLes courants de mare constituent pour l'instant le domaine prfrentiel de ce type de technologie, car:intensit importanteproximit de la ctedirection stableenfin, prdictibilit

  • Carte des courants dans La Manche

  • PerspectivesLa technologie des hydroliennes est encore exprimentale.Investissement lev d'une centrale hydrolienne et faible tarif d'achat de l'lectricit font reculer les investisseurs.UK la pointe avec des capitaux dEDF!!!TidalsteamEn Francele projet HARVESTle projet industriel MarenergieUn autre dmonstrateur de 10 kW, Hydro-Gen 10, dvelopp par une PME, Hydrohlix (cf. Plaidoyer dHerv Majastre).La premire hydrolienne du parc EDF de Paimpol-Brhat, "l'Arcouest",Autres projets :Qubec, deux turbines de 250 kW chacune;Ecosse, un rotor de 21 m de diamtre devrait produire 1 MW;On a dj voqu le projet Hammerfest Strm en Norvge.

  • Illustration tire de www.floridahydro.com

  • Transport dune hydrolienne Openhydro sur son site en mer

  • Lnergie houlomotriceOu nergie des vaguesAdaptable La Runion

  • PrincipeL'nergie des vagues ou nergie houlomotrice est une nergie utilisant la puissance du mouvement des vagues.Faisabilit tudie en Angleterre:Coupl des dispositifs flottants ou des ballons dplacs par les vagues dans une structure en forme d'entonnoirDe nombreux problmes pratiques ont contrari les projets.Depuis 2003, dveloppement de Searev parle laboratoire de mcanique des fluides de l'cole centrale de Nantesle dpartement mcatronique de l'cole normale suprieure de CachanL'appareil, comme un petit sous-marin, sera immerg une dizaine de kilomtres des ctes.La machine Pelamis exploite au Portugal

  • Animation sur la machine PELAMIS

  • Lexprience portugaiseMachine PelamisCompose de sectionsCe mouvementLes trois machines portugaisesLa production moyenneDroulement du projetDes progrs restent faire pour que cette source dnergie ne devienne pas un serpent de mer!

  • Le Portugal en pointe : ferme vagues dAguadouraMachine Pelamis fendant une vague

  • Le Pelamis2 des 3 machines dans le port de Peniche, au PortugalPelamis en action au Centre europen dnergie marine (EMEC), en Ecosse

  • Les fermes vagues dans le monde

  • Lnergie thermique des mersOu nergie marthermique ou OTEC = Ocean Thermal Energy ConversionAdaptable La Runion

  • Diffrences de temprature entre la surface et une profondeur de 1000 m

  • Principes et Historique de lETMUtilise la diffrence naturelle de temprature entre la surface et la profondeur ocaniques sous les tropiquesPeut gnrer de llectricit de manire continue linverse dautres sources dnergie renouvelableJules VerneArsne D'ArsonvalGeorges ClaudeJames Hilbert Anderson La crise ptrolire de 1973 relance la recherche.

  • La premire centrale dETM en cycle ferm de NELHA (50 kW)

  • Centrale de 210 kW en cycle ouvert de Keahole Point, Hawa

  • Usine flottante Sagar Shakti, coopration indo-japonaise, 2000

  • Conditions dimplantationInstallation au niveau de la merEn bord de merFonds ocanique en descente abrupteCanalisations profondesTout ceci nest possible que dans une zone allant du tropique du Cancer au tropique du Capricorne, c'est--dire entre 25 N et 25 S de latitude.

  • Les techniquesFluide de travailLe circuit du fluideLes besoins en eauLes besoins en temprature ce jour, il existe trois types de centrales ETM:cycle ouvert cycle ferm cycle hybride

  • Le cycle ouvertPompage de leau chaude de surfaceOn lintroduit dans un vaporateur qui sera mis sous vide, pour favoriser leffet dvaporation.La faible pression gnre par la vapeur suffit entraner un turbognrateur qui produira llectricit.La vapeur est condense en eau douce au contact de leau froide, et pourra tre utilise la consommation.

  • Le cycle ferm de RankineMme matriel quune pompe chaleur (vaporateur, condenseur), mais lETM utilise le procd inverse : lnergie thermique produit une nergie lectriqueOn utilise donc toujours leau chaude de surface quon met dans lvaporateur. Dun ct, il y a leau et de lautre de lammoniac NH3 qui svapore (temprature dvaporation < celle de leau).Leau passe dans lvaporateur retourne la mer, la temprature de 23C.NH3 vapor passe dans un turbognrateur pour produire de llectricit.Puis NH3 passe dans un condenseur, et transfre ses calories leau froide puise en profondeur 5C, pour y retourner 9C. Une fois condens, NH3 revient dans lvaporateur.

  • Remarques sur les cyclesLe cycle hybride permet de produire de leau douce avec un circuit ammoniac.Dans le cycle ouvertDans le cycle fermDans le cycle hybride

  • Le rendementDans le cas d'une ETM, le r