L’énergie hydrocinétique : l’énergie provenant de l’eau en mouvement
La génération d’énergie électrique à partir de l’eau n’est pas une nouveauté. Des vagues qui se brisent sur la plage aux longs fleuves s’écoulant à travers un étroit chenal, l’énergie hydrocinétique de l’eau en mouvement peut constituer une source abondante d’énergie renouvelable.
Les technologies basées sur l’hydrocinétique produisent une source d’énergie propre et renouvelable en exploitant l’énergie cinétique d’un corps d’eau en mouvement. L’hydrocinétique se réfère souvent à la génération d’énergie dans les rivières, mais peut également décrire des technologies basées sur les courants marins et les marées.
L’énergie hydrocinétique utilise la force de l’eau en mouvement (courant) pour faire tourner des turbines placées directement dans des rivières domestiques, des estuaires, des eaux côtières ou des courants de marée, ce qui entraîne des générateurs électriques convertissant l’énergie cinétique de l’eau en mouvement (d’où son nom “énergie hydrocinétique”) en énergie électrique. L’électricité produite peut ensuite être transformée en une tension appropriée et envoyée par les lignes de transmission des réseaux de distribution aux consommateurs.
La disponibilité de l’énergie générée par hydrocinétique dépend de la vitesse du fleuve, de l’océan ou du courant de marée, qui est exprimée comme une fonction de la densité de l’eau multipliée par la vitesse du courant d’eau au cube.
Alors que le besoin de sources fiables de production d’énergie continue d’augmenter, des études suggèrent que les projets d’énergie hydrocinétique basés sur les rivières et les océans pourraient un jour compléter plus de dix pour cent de nos besoins énergétiques. Ainsi, des projets sont en cours dans le monde entier pour évaluer le potentiel de cette source d’énergie à base d’eau apparemment illimitée.
Contrairement aux projets de production d’hydroélectricité plus traditionnels, les projets d’énergie hydrocinétique ne nécessitent pas de grands barrages, de retenues d’eau ni de canaux et de déviations de l’eau. Au lieu de cela, les projets hydrocinétiques produisent de l’électricité en exploitant la puissance de l’eau en mouvement dans les vagues, les courants fluviaux et les canaux de marée. Les technologies hydrocinétiques peuvent être classées en fonction des principales manières dont elles exploitent l’énergie hydrocinétique et de leur emplacement.
Dispositifs d’énergie hydrocinétique basés sur l’océan
Les dispositifs d’énergie hydrocinétique marine et océanique capturent l’énergie contenue dans les vagues de côte, près du rivage et au large, qui incluent des atténuateurs, des absorbeurs de point et des colonnes d’eau oscillantes. Les atténuateurs sont des structures flottantes segmentées ressemblant à un serpent comme le dispositif Pelamis Wave Power. Le mouvement de va-et-vient des vagues génère de l’énergie à leurs charnières segmentées, pressurisant un piston hydraulique qui pompe de l’huile à travers un moteur hydraulique, entraînant à son tour un générateur électrique produisant de l’énergie.
Les absorbeurs de point sont une autre technologie océanique similaire à des bouées flottantes ancrées au fond marin. Les absorbeurs de point peuvent être entièrement ou partiellement submergés et, en flottant, ils absorbent l’énergie de toutes les directions. Le système de prise de puissance peut prendre diverses formes selon la conception des absorbeurs, mais généralement, ils collectent l’énergie des océans en utilisant une pompe qui monte et descend avec le mouvement des vagues, comprimant l’eau de mer qui entraîne une turbine hydraulique.
Les colonnes d’eau oscillantes sont des dispositifs d’énergie situés sur le rivage qui fonctionnent en permettant aux vagues d’entrer et de sortir à travers une chambre creuse partiellement submergée. L’air piégé à l’intérieur de cette chambre est pressurisé par la montée et la descente constantes de l’eau de mer à l’intérieur de la structure. Lorsque l’air est comprimé, il est forcé dans une turbine de puits, produisant de l’électricité.
Contrairement aux dispositifs de conversion de l’énergie des vagues qui extraient l’énergie directement des vagues de surface, les technologies de courant de marée exploitent l’énergie des courants de marée s’écoulant sous la surface de l’eau. De grandes pales de turbine sous-marines sont entraînées par l’eau de mer en mouvement, faisant tourner les pales du rotor d’un générateur. Ces turbines hydrocinétiques sous-marines peuvent extraire plus d’énergie à des vitesses plus faibles que les éoliennes, car l’eau de mer est plus dense que l’air. En fait, les turbines hydrokinétiques ont le potentiel de produire quarante fois plus d’énergie qu’une éolienne de taille similaire.
Dispositifs hydrocinétiques basés sur les rivières
Les turbines hydrocinétiques en rivière impliquent généralement des turbines à axe horizontal ou vertical, selon l’alignement de l’axe du rotor par rapport au flux d’eau. Les turbines hydrocinétiques de voies navigables intérieures et de rivières fonctionnent sous l’influence de quantités variables d’eau s’écoulant à travers une rivière, qui dépendent elles-mêmes de la quantité de précipitations et du ruissellement des montagnes. L’eau des rivières est moins dense que l’eau de mer car il s’agit d’eau douce contenant moins de sels dissous et de débris, et donc elle a une densité énergétique plus faible.
La capacité d’installer des dispositifs d’énergie hydrocinétique dans les rivières et le long des côtes des grandes zones peuplées permet aux dispositifs d’énergie hydrocinétique de se connecter facilement aux services publics et à l’infrastructure existants, sans avoir à transférer l’énergie générée sur de vastes distances à travers des câbles sous-marins. Ainsi, un projet d’énergie hydrocinétique facilement accessible pourrait garantir que les communautés locales bénéficient d’un accès ininterrompu à une source d’énergie propre et renouvelable.
L’énergie hydrocinétique est également une source d’énergie attractive car les projets d’hydrokinétique ne contribuent pas aux émissions de gaz à effet de serre et ont très peu d’effets sur l’environnement local, selon la géographie d’un site.
De plus, les projets hydrocinétiques ont moins d’impact esthétique visuel sur l’environnement environnant que les éoliennes, car généralement, la plupart des composants mécaniques des divers dispositifs hydrocinétiques sont situés sous l’eau. Cependant, les générateurs hydrocinétiques dans les rivières de marée et non-marée peuvent avoir des impacts à la fois positifs ou négatifs sur l’environnement marin.
Contrairement à la nature intermittente d’autres types de sources d’énergie renouvelables, les sources naturelles d’énergie hydrocinétique sont généralement prévisibles et non affectées par les variations météorologiques. Les motifs de vagues pour les systèmes hydrocinétiques marins peuvent être prévus avec précision plusieurs jours, voire plusieurs semaines à l’avance, et les marées des océans se produiront toujours tous les douze heures environ car elles sont liées à l’attraction gravitationnelle de la lune.
Les courants fluviaux, en revanche, sont connus pour fluctuer saisonnièrement et être sensibles aux années humides et sèches, rendant difficile la prévision des niveaux de rivière et des flux d’une année à l’autre. De plus, le choix des dispositifs de génération hydrocinétique pourrait devenir plus strict dans les canaux fluviaux et les voies navigables intérieures alors que l’espace utilisable est limité, et le transport fluvial pourrait également restreindre davantage l’utilisabilité des sites.
L’énergie marine et l’énergie hydrocinétique représentent une grande source de pouvoir, mais elle comporte encore de nombreux avantages et inconvénients à surmonter. Les principaux avantages sont que les ressources sont renouvelables et produisent peu ou pas de pollution. Les principaux inconvénients sont que les systèmes d’énergie basés sur les rivières ne fournissent pas un flux d’énergie constant, tandis que les systèmes d’énergie basés sur l’océan peuvent avoir des effets indésirables sur les mammifères, la migration des poissons et l’écosystème marin en général. Mais la production d’énergie hydrocinétique représente l’une des plateformes d’énergie les plus propres et efficaces disponibles aujourd’hui, donc son développement continuera à croître.
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