Dossier Océan et énergie  - Énergie thermique des mers

Les eaux océaniques profondes 
Les Travaux de Recherche et de Développement 
pour leurs applications à des fins Industrielles et commerciales.

Michel Gauthier - Décembre 2003  Dernière mise à jour : Mars 2010

I - L'Énergie Thermique des Mers Principe de base

II - L'Energie Thermique des Mers, une énergie marine renouvelable négligée

III - Programme de recherches  : Étude des impacts des prises d’eaux et rejets d’effluents associés á l’exploitation de l’énergie thermique des mers 

IV - Plaidoyer pour une contribution européenne  au développement industriel de l“Énergie Thermique des Mers” dans les Régions Ultra Périphériques de l’Union Européenne 

V - Bibliographie

I - L'Énergie Thermique des Mers

D’après une illustration du livre de Jules Vernes: «Vingt milles lieues sous les mers » ;  Chapitre XII : Tout par l’électricité. Hachette, Collection Livre de Poche. N° 2033, 1966.  

« ……J’aurais pu, en effet, en établissant un circuit entre des fils plongés à différentes profondeurs, obtenir de l’électricité par la diversité des températures qu’ils éprouvaient …… »  

C’est en ces termes que le capitaine Nemo fait allusion à la possibilité de transformer l’énergie stockée dans les océans sous forme de chaleur en une énergie utilisable par l’homme.  En évoquant un « circuit entre des fils plongés à différentes profondeurs » pour obtenir de l’électricité Jules Verne, dans ce roman publié en 1869, fait implicitement allusion à l’effet thermoélectrique découvert en 1821 par Seebeck. 

L’idée d’utiliser la différence de températures entre les eaux tièdes de surface et les eaux froides profondes pour produire de l’électricité sera reprise en 1881 par J. Arsène d’Arsonval qui proposera un principe différent: vaporiser un fluide pour actionner un turboalternateur.   

C’est un ingénieur français G. Claude, co- fondateur de l’Air Liquide et inventeur de la lampe à néon, qui réalisera dans les décennies 1920 et 1930 les premières usines de production d’électricité à partir de l’Énergie Thermique des Mers. Ce procédé dit ETM est connu en anglais sous le nom d’«Ocean Thermal Energy Conversion  ou OTEC ».   
Ainsi, parce qu’elle est froide et largement accessible – on en trouve à 1000 mètres de profondeur à des températures proches de 4°C dans tous les océans du monde – l’eau océanique profonde peut être associée à l’eau de surface chauffée par le soleil pour produire de l’électricité dans la zone intertropicale.  

Mais la présence d’une source abondante d’eau froide offre d’autres possibilités aux habitants des zones littorales tropicales et notamment dans le domaine des économies d‘énergie. On peut en effet accroître les rendements de toutes les machineries thermiques traditionnelles: diesels, machines frigorifiques, etc. en substituant cette eau froide aux réfrigérants traditionnels: l’eau ou l’air, qui sont dans ces régions à des températures ambiantes généralement supérieures à 25 °C. Dans les installations de conditionnement d’air l’utilisation de l’eau froide profonde a déjà démontré son intérêt économique. Avec de l’eau froide en zone tropicale « il y a toujours quelque chose à faire » pourrait-on dire et c’est dans cet esprit de recherche d’applications nouvelles que le « Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority »- NELHA - travaille depuis sa création en 1974. En ouvrant ses portes aux chercheurs et en mettant à leur disposition ses installations de pompage d’eau profonde cet établissement est devenu un incubateur d’entreprises dans des domaines variés et parfois inattendus. En effet l’eau océanique profonde n’est pas seulement froide c’est aussi un milieu très nutritif peu pathogène et peu pollué favorable à l’élevage d’espèces marines à haute valeur ajoutée.  

C’est aux États Unis et au Japon que ces travaux de R&D pour le développement des usages de l’eau océanique profonde à des fins Industrielles et commerciales sont les plus avancés.

La France - nation pionnière de l’ETM au début du 20ème siècle - a abandonné ce domaine de recherche depuis le milieu des années 1980 après avoir effectué l'avant projet d'une station pilote de 5 MW a Tahiti.

Depuis juin 2007, l'ETM revient à l'ordre du jour en France ( News de juin 2007 et Novembre 2007). 

Le premier projet lancé est celui de l'Île de la Réunion. (News d'Avril 2008)  qui s'inscrit dans un plan plus vaste d'Énergies Renouvelables Marines.

La région "Ile de La Réunion" et DCNS, après avoir signé une première convention en avril 2009 qui a permis de vérifier la faisabilité d'un démonstrateur ETM ,  ont signé en octobre une deuxième convention pour un programme de recherche en deux volets.

Dans un premier temps, un prototype unitaire sur une plateforme à terre devrait être installé et testé en 2011 à l’IUT de Saint-Pierre (projet NEMO) afin d'optimiser la technologie.

La deuxième étape jusqu'en 2012 consistera à lever un certain nombre de risques sur le système naval, principalement sur la conduite d’eau de mer et le pompage d’eau froide en grande profondeur et sur les condition d’ancrage propre au cas réunionnais.
L'objectif est de mettre à l'eau une centrale pilote d'une puissance de l'ordre de 1,5 MW en 2014 et à terme, à l'horizon 2030, de disposer d'une ou plusieurs centrales d'une puissance totale de 100 à 150 MW.  

En Polynésie Française, l'ETM est revenu aussi sur le devant de la scène (News d'août 2008).

En février 2010, la Polynésie a signé avec l'État Français, un protocole d'accord pour le financement de l'étude de faisabilité d'une centrale ETM.

D'après le communiqué de presse, le maître d'ouvrage sera Pacific OTEC qui confie le pilotage de l'étude technique à DCNS. La société Xenesys Inc qui possède de bonnes compétences dans le domaine des échangeurs thermiques est également partenaire en concertation avec DCNS.

L’étude durera un an et doit permettre de confirmer la possibilité technique et financière de réaliser, au large de Tahiti, une centrale offshore d’une puissance minimum de5 MWh.
Le Projet prévoit que la centrale sera intégrée à une plateforme d’environ 50 m de diamètre immergée entre -25m et -50m. Sous la plateforme partira un pipeline de 3 à 4 m de diamètres qui pompera de l’eau à -1000 m environ.

Aux États Unis, en mars 2010, , la société Lockheed Martin qui a déjà fait de nombreux travaux dans le domaine a encore été sélectionnée par le "Department Of Energy" pour développer des technologies ETM et SWAC ( climatisation par l'eau froide profonde) économiquement viables.

A suivre.... 

II - L'Énergie Thermique des Mers, une énergie marine renouvelable négligée

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III - Programme de recherches  : Étude des impacts des prises d’eaux et rejets d’effluents  associés á l’exploitation de l’énergie thermique des mers 

IV - Playdoyer pour une contribution européenne  au développement industriel de l“Énergie Thermique des Mers” dans les Régions Ultra Périphériques de l’Union Européenne 

IV - Bibliographie

  Des articles et documents :

Synthèse de travaux  l'IFREMER dans les années 80 : avant-projet d'une station pilote ETM de 5MW 

Un guide pour la sélection des sites d'implantation d'usine ETM

IFREMER, la mer source froide.

Présentation au salon Nautique de décembre 2006 à Paris

Projet OTEC pour l’île de Palau dans le Pacifique. Janvier 2005. En Anglais.