L’énergie des barrières maritimes suit le courant
Les océans du monde sont à la fois vastes et puissants, et chaque jour, d’énormes quantités d’énergie sont générées par le mouvement de l’eau des océans autour de la planète sous forme de courants et de marées. Les systèmes d’énergie marémotrice, qui utilisent des turbines hydrauliques, tirent pleinement parti du mouvement des marées mondiales à travers des dispositifs appelés barrières maritimes.
Les turbines marémotrices ne sont pas novatrices et ressemblent davantage à de petites turbines éoliennes, mais elles peuvent être utilisées dans de nombreuses zones de marées situées partout dans le monde où le flux de marée est suffisamment puissant. Elles sont capables de capturer plus d’énergie gratuite que les turbines éoliennes conventionnelles.
Les marées océaniques sont créées par l’attraction gravitationnelle de la lune sur les eaux de la Terre et, à mesure que les marées montent et descendent, des milliards de gallons d’eau se déplacent autour de notre planète chaque jour. Le mouvement physique de cette quantité d’eau nécessite une grande quantité d’énergie, et c’est cette énergie marémotrice, également appelée énergie marée, qui peut être exploitée pour produire de l’électricité à l’aide de dispositifs connus sous le nom de barrières maritimes.
Il existe deux méthodes principales développées pour utiliser l’énergie des marées afin de produire de l’électricité. La première méthode nécessite un énorme barrage en béton, appelé barrage marémoteur, à construire à travers un estuaire situé dans une baie ou un inlet avec une forte amplitude de marée verticale. Dans ce cas, l’inconvénient des barrages marémoteurs est qu’il s’agit d’un processus lent, car il faut 12 heures pour que la marée atteigne son niveau le plus élevé, atteignant alors la haute mer, et encore six heures environ pour que la marée redescende, atteignant la basse mer.
Le plus grand inconvénient d’un barrage marémoteur est l’effet qu’il peut avoir sur les plantes et les animaux aquatiques vivant dans ces estuaires. De plus, la construction de grands barrages et structures dans les estuaires maritimes est un processus coûteux. Par conséquent, les meilleurs sites pour les barrages marémoteurs sont ceux qui existent là où une baie marémotrice a une ouverture plus étroite, réduisant ainsi la longueur du barrage nécessaire et son impact sur l’environnement.
Un autre type de générateur à courant marémoteur utilise le mouvement des courants, des flux et des ruisseaux créés par ce constant flux et reflux des marées pour générer de l’électricité, et est appelé énergie des barrières maritimes.
Qu’est-ce qu’une barrière maritime ?
Une barrière maritime est essentiellement une rangée continue de turbines hydrauliques à axe vertical montées en tant que clôture (d’où son nom) s’étendant à travers des canaux ou de longues étendues d’eau, tirant parti des courants en mouvement créés par les eaux côtières. En général, les barrières maritimes sont construites entre de grandes masses de terre, telles qu’un estuaire ou une baie, et peuvent être intégrées dans des ponts routiers ou ferroviaires. Elles permettent à l’eau de mer de circuler librement à travers elles et constituent ainsi une alternative à un barrage concret conventionnel.
Puisque l’eau de mer est beaucoup plus dense que l’air, la plupart des eaux marines circulant sous forme de courants côtiers sont détournées à travers les turbines, générant de l’électricité. Comme elles extraient principalement de l’énergie cinétique plutôt que de l’énergie potentielle dans un flux, les flux naturels au sein d’un estuaire seront moins perturbés et auront moins d’impact sur l’environnement que les barrages marémoteurs, bien qu’elles puissent perturber le mouvement des grands animaux marins.
Elles peuvent être construites comme des turbines autonomes ou comme une rangée de turbines avec leurs mécanismes de boîte de vitesses et de générateur situés au-dessus du rotor et hors de l’eau. Cette approche simplifie considérablement leur entretien de routine, les rendant moins coûteuses à installer et à entretenir que les barrages marémoteurs.
Les “barrières maritimes” exploitent donc l’énergie des courants marémoteurs pour générer de l’électricité renouvelable, sans pollution, tant lors des marées descendantes qu’ascendantes. De grandes turbines sous-marines sont utilisées pour capter la puissance marémotrice afin de produire de l’électricité. Ces turbines marémotrices peuvent être des modèles à axe vertical ou horizontal, selon leur orientation sous la mer, faisant tourner un arbre qui entraîne une boîte de vitesses liée à une turbine à l’aide de grandes pales de rotor tournant lentement.
La puissance marémotrice est une forme d’énergie renouvelable beaucoup plus dense que l’énergie éolienne. L’eau des océans est 832 fois plus dense que l’air et, étant un fluide, elle n’est pas compressible. Cela signifie qu’il est possible d’extraire beaucoup plus de puissance par mètre carré de surface en utilisant des barrières maritimes que par des turbines éoliennes offshore. Comme pour l’énergie éolienne, la puissance marémotrice dépend également de la vitesse du flux de courant de marée, au cube (V3).
Alors que le flux de l’eau marémotrice atteint son débit maximal, la puissance extraite par les turbines marémotrices augmente également de manière géométrique. De plus, la densité énergétique de l’eau de mer est augmentée par la taille massive des océans et l’échelle physique des courants marins qu’elle produit lors de la montée et de la descente des marées.
Les turbines de barrières maritimes à axe vertical et horizontal sont alimentées par les forces renouvelables et gratuites des marées, et lorsqu’elles sont exploitées par des turbines de barrières maritimes, les marées sont considérées comme des ressources renouvelables. Bien que l’énergie des barrières maritimes soit intermittente, elle est prévisible avec une précision exceptionnelle de plusieurs années à l’avance, car les marées océaniques se produisent éternellement en raison de l’attraction gravitationnelle de la lune et de la rotation de la Terre qui les fait bouger. Tant que la lune existe et que le monde tourne, la puissance marémotrice peut être exploitée.
De plus, les générateurs de barrières maritimes peuvent être reliés en série pour créer de plus grands champs de barrières maritimes capables de produire de l’électricité à l’échelle comparable aux plus grandes stations de production d’énergie à base d’hydrocarbures, d’hydraulique ou nucléaires existantes. Comparé à d’autres sources d’énergie, la génération d’énergie des barrières maritimes a le potentiel de fournir une source d’énergie tout aussi importante.
Avantages des barrières maritimes
L’avantage d’une barrière marémotrice et d’un générateur à courant marémoteur sur d’autres formes de production d’énergie est qu’il s’agit d’une source d’énergie non polluante. Puisqu’aucun combustible fossile n’est brûlé pour produire de l’énergie, il n’y a pas non plus de produits chimiques impliqués dans la production d’électricité, pas d’émissions d’eaux usées et aucune pollution ou émission de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
Nous avons vu que la génération d’énergie à partir des barrières maritimes et des courants maritimes est classée comme durable, car les marées se produisent quatre fois de manière cohérente dans une période de 24 heures et reviendront même si nous exploitons les courants pour l’énergie. L’énergie des courants maritimes n’est pas affectée par le changement climatique mondial et, étant sous l’eau, elle n’est pas affectée par les tempêtes ou les dégâts causés par les ouragans.
Les estuaires sont généralement des écosystèmes sensibles, donc les bloquer avec de longs barrages marémoteurs peut causer plus de mal que de bien. Cependant, les barrières maritimes et la génération d’énergie marémotrice sont conçues pour suivre le courant de l’eau, permettant une flexibilité dans la livraison d’un équilibre adéquat entre l’impact environnemental et la production d’énergie par rapport à un schéma de type barrage, tout en permettant et en maintenant des canaux ouverts pour la navigation maritime et la navigation de plaisance.
L’énergie océane basée sur les barrières maritimes ne nécessite ni transport ni stockage de combustible. Comme pour d’autres méthodes alternatives de production d’électricité et étant sous l’eau, les turbines impactent peu l’environnement local. De plus, les systèmes de production d’énergie par barrières maritimes envoient généralement leur énergie par un câble sous-marin vers le réseau électrique à terre, ce qui les rend invisibles depuis le rivage, ce qui rend les communautés locales plus réceptives à eux que de grandes installations de projets d’énergie éolienne offshore.
Le coût d’installation des barrières maritimes et des systèmes d’énergie marémotrice peut être assez élevé, car il nécessite généralement un important investissement en capital dans les infrastructures, les turbines et les navires d’assistance, mais une fois qu’une “centrale marémotrice” est construite et en place, l’énergie qu’elle génère est essentiellement gratuite, ce type de système d’énergie renouvelable étant relativement peu coûteux à faire fonctionner et à entretenir.
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