Par Félix Pariset
L’énergie marémotrice est une énergie naturelle renouvelable dont la production est totalement prévisible et donc programmable en fonction des besoins énergétiques. Il est expliqué le principe d’exploitation de cette énergie, ses qualités qui en font une des potentielles énergies propres de demain et étudié en la réalisation française actuelle, l’usine marémotrice de la Rance.
Les marées hydrographiques sont le résultat de l'application de deux forces sur la Terre :
La grande qualité de l’énergie marémotrice par rapport à toutes les énergies dites renouvelables, est la connaissance parfaite de sa disponibilité sans aléas hors l’indisponibilité technique de certaines de ses machines. En effet, l’énergie marémotrice dépend d’une part, des positions relatives de la Terre, de la Lune et du Soleil et d’autre part, de la bathymétrie des fonds marins du site de l’installation. Les positions des trois astres sont bien connues et prévisibles à l’échelle des temps astronomiques ; la topographie et la bathymétrie d’un site côtier sont immuables pour un temps que l’on peut qualifier de géologique.
Le principe de fonctionnement d’une usine marémotrice est connu ; c’est une usine hydroélectrique comprenant un barrage séparant la mer de un ou plusieurs bassins entre lesquels on crée une différence de niveau des eaux utilisée pour mouvoir une ou des turbines générant de l’électricité.
En plus des turbines, le barrage possède des pertuis de vannage, pour éventuellement remplir ou vider rapidement les bassins, et si nécessaire une écluse, comme on peut le voir sur la photo aérienne de la Rance. Dans le cas des usines marémotrices, l’inconvénient apparent à première vue est que le niveau de l’eau des bassins varie alternativement deux fois par jour et que, de ce fait, la production d’énergie électrique ne peut pas être continue toute la journée. Cet inconvénient a pendant longtemps empêché l’énergie marémotrice de se développer, en dehors des moulins à marée ne fonctionnant que quelques heures par jour au rythme des marées.
Heureusement, les innovations des ingénieurs ont rapidement pallié cet inconvénient. Rappelons les principales innovations : les groupes turboalternateurs à axe horizontal fonctionnant d’une part sous faible chute et surtout, quelque soit le sens du courant traversant les turbines. Ces machines permettent une multitude de cycle de fonctionnement alternant turbinage et pompage, avec comme objectif de fournir de l’énergie électrique aux heures où elle est la plus chère. Ces cycles de fonctionnement sont prévisibles sans aléas.
Principe de fonctionnement d’une usine marémotrice
L'énergie dite marémotrice constitue donc une récupération de l'énergie cinétique de rotation de la Terre.
L'énergie correspondante peut être captée sous deux formes :
L'ordre de grandeur de l'énergie naturellement dissipée annuellement par les marées est évalué à 22 000 TWh soit l'équivalent de la combustion de moins de 2 Gtep (gigatonnes équivalent pétrole). Ce chiffre est à comparer à la consommation d'énergie de l'humanité, de l'ordre de 10 Gtep.
Seule une fraction de cette énergie étant récupérable, l'énergie marémotrice ne pourra contribuer pour l'avenir que pour une faible part à la satisfaction des besoins mondiaux.
Par rapport à la plupart des autres énergies naturelles, l'énergie marémotrice présente l'avantage d'être parfaitement prédictible : en un point donné, l'énergie disponible ne dépend que de la position relative des astres et de la Terre ; de plus, la propagation de l'onde de marée n'est pas instantanée (il y a par exemple plusieurs heures de décalage entre le passage de cette onde à Brest et dans le Pas de Calais) : ceci contribue globalement à "étaler" la production, et à effacer les passages à zéro périodiques de la production en un point.
Sa puissance électrique, 240 MW, n’est seulement que le cinquième de celle fournie par un réacteur nucléaire. Mais, cette usine fonctionne depuis 40 ans (elle a été inaugurée le 26 novembre 1968 en présence du Général de Gaulle) en utilisant une énergie renouvelable (600 GWh par an), et de plus programmable pour la fournir quand on en a besoin, à un prix de revient par kWh de 20 centimes à la production, à comparer; à titre d’exemple, le prix de revient de l’énergie électrique d’origine nucléaire est estimé actuellement à 46 centimes le kWh. …
En comparant la production annuelle 600 GWh et la puissance installée 240 MW, on voit que l’usine ne semble fonctionner que 2500 h à pleine puissance par rapport aux 8760 h de l’année. Cela signifie que l’usine de la Rance, et cela sera vrai pour toutes les usines marémotrices, est surtout utilisée au moment des pointes de demande d’énergie.
Mais les usines marémotrices ont alors un avantage sur les usines hydroélectriques au fil de l’eau, leur utilisation peut être programmée avec certitude, mis à part les aléas mécaniques et électriques. Sur les plans du Génie Côtier et scientifiques, la construction du batardeau permettant de « couper » l’estuaire et de mettre à sec les fonds sur lesquels seraient implantées les différentes parties de l’usine, a révélé les problèmes de la détermination des effets des courants et surtout de la houle sur les structures marines, problèmes nouveaux à l’époque pour les ingénieurs. La mise au point de l’acier inoxydable et des peintures capables de résister à la corrosion marine est également à mettre au crédit de l’Usine marémotrice de la Rance.
Ce qui est surtout reproché à l’Usine de la Rance, c’est d’avoir modifié la répartition géographique des sédiments et d’avoir transformé l’estuaire en un « lac d’eau douce ». La modification locale des sédiments est évidente du fait de la modification de la courantologie surtout au voisinage de l’usine. Le reproche du lac d’eau douce est certainement exagéré ; il s’explique par le fait qu’il s’agit d’un estuaire pénétrant profondément dans les terres, dont les estrans ont une surface non négligeable par rapport à la surface du plan d’eau.
Pour palier cet inconvénient environnemental, certains projets marémoteurs modernes envisagent de construire des usines marémotrices au large, en créant des lagons artificiels. Mais, à quel prix ?
