Qu’est-ce que l’énergie des vagues et comment l’énergie des vagues est-elle convertie en électricité ?

Le thème des énergies renouvelables est un sujet toujours d’actualité, surtout dans un monde dominé par les combustibles fossiles. On parle beaucoup des énergies renouvelables dans le monde contemporain parce qu’elles sont illimitées, ce qui signifie qu’elles sont durables et qu’elles n’émettent pas de gaz à effet de serre préjudiciables à l’environnement et à la santé humaine. L’énergie des vagues est un exemple classique d’énergie renouvelable.

L’exploitation de l’énergie des vagues remonte à 1799, lorsque Girard et ses fils ont déposé un brevet pour l’utilisation de l’énergie des vagues à Paris. L’exploitation moderne de l’énergie des vagues remonte à l’Empire du Japon, en 1940, lorsqu’elle a été développée par Yoshio Masuda, un ancien commandant de la marine japonaise, considéré comme le père de la technologie moderne de l’énergie des vagues. L’énergie des vagues n’a gagné en popularité qu’après la crise pétrolière de 1963, lorsque le professeur Stephen Hugh Salter a inventé le dispositif d’énergie des vagues éponyme, le « Salter duck », capable de convertir 90 % du mouvement des vagues en électricité, avec un rendement de 80 %.

L’énergie des vagues, également connue sous le nom d’énergie océanique ou d’énergie des vagues de la mer, est l’énergie tirée de l’océan ou des vagues de la mer. Le mouvement vertical rigoureux des vagues océaniques de surface contient une grande quantité d’énergie cinétique (mouvement) qui est captée par les technologies de l’énergie des vagues pour effectuer des tâches utiles, par exemple la production d’électricité, la désalinisation de l’eau et le pompage de l’eau dans des réservoirs.

L’énergie des vagues ou énergie houlomotrice est essentiellement l’énergie tirée des vagues. Lorsque le vent souffle à la surface de la mer, il transfère l’énergie aux vagues. Celles-ci sont de puissantes sources d’énergie. La production d’énergie est mesurée par la vitesse et la hauteur des vagues, la longueur d’onde et la densité de l’eau.

Plus les vagues sont fortes, plus elles sont capables de produire de l’énergie. L’énergie captée peut alors être utilisée pour la production d’électricité, les centrales électriques ou le pompage de l’eau. Il n’est pas facile d’exploiter l’énergie des centrales houlomotrices et c’est la raison pour laquelle il y a très peu de centrales houlomotrices dans le monde.

Lorsque vous regardez une plage et que vous voyez les vagues s’écraser contre le rivage, vous êtes en présence de l’énergie des vagues. Elle n’est pas exploitée ou utilisée au profit de qui que ce soit dans cet État, mais elle produit de l’énergie. Et certaines personnes entreprenantes diraient qu’elle ne demande qu’à être utilisée pour améliorer nos vies et rendre notre consommation d’énergie plus propre et moins chère. L’énergie houlomotrice est souvent associée à l’énergie marémotrice, qui est tout à fait différente.

Mais comment ces vagues se forment-elles ? Lorsque le vent souffle suffisamment fort à la surface de l’eau, il crée des vagues. C’est sur les océans que ce phénomène se produit le plus souvent et avec le plus de force, car il n’y a pas de terre pour résister à la puissance du vent.

Les types de vagues qui se forment dépendent de l’endroit où elles sont influencées. Les vagues longues et régulières qui s’écoulent sans fin contre la plage sont probablement formées par des tempêtes et des conditions météorologiques extrêmes très éloignées. La puissance des tempêtes et leur influence sur la surface de l’eau sont telles qu’elles peuvent provoquer des vagues sur les côtes d’un autre hémisphère. Par exemple, le tsunami massif qui a frappé le Japon en 2011 a créé de puissantes vagues sur la côte d’Hawaï et même jusqu’aux plages de l’État de Washington.

Lorsque vous voyez des vagues hautes et agitées qui montent et descendent très rapidement, il s’agit probablement de vagues créées par un système météorologique proche. Ces vagues sont généralement de formation récente. L’énergie de ces vagues peut ensuite être exploitée par un convertisseur d’énergie houlomotrice (CEH).

Comment l’énergie des vagues est-elle convertie en électricité ?

Pour exploiter l’énergie des vagues et la transformer en énergie, il faut aller là où se trouvent les vagues. L’utilisation réussie et rentable de l’énergie des vagues à grande échelle n’a lieu que dans quelques régions du monde. Il s’agit des États de Washington, de l’Oregon et de la Californie, ainsi que d’autres régions situées le long de la côte ouest de l’Amérique du Nord. Les côtes d’Écosse, d’Afrique et d’Australie sont également concernées.

L’énergie des vagues est essentiellement une forme condensée d’énergie solaire produite par l’action du vent sur la surface de l’océan, qui peut ensuite être utilisée comme source d’énergie. Lorsque les rayons solaires intenses atteignent l’atmosphère, ils la réchauffent. L’intensité des rayons solaires qui frappent l’atmosphère terrestre varie considérablement selon les régions du monde. Cette disparité de la température atmosphérique dans le monde fait que l’air atmosphérique se déplace des régions les plus chaudes vers les régions les plus fraîches, ce qui donne naissance aux vents.

Lorsque le vent glisse sur la surface de l’océan, une fraction de l’énergie cinétique du vent est transférée à l’eau en dessous, ce qui donne lieu à des vagues. En fait, l’océan pourrait être considéré comme un gigantesque réservoir d’énergie : les rayons du soleil transmettent l’énergie cinétique aux océans, et les vagues transportent cette énergie cinétique à la surface de l’océan. En gardant cela à l’esprit, nous pouvons conclure sans risque que les vagues sont une forme d’énergie et que c’est la même énergie, et non l’eau, qui glisse à la surface de l’océan.

Ces vagues sont capables de se déplacer dans les vastes océans sans perdre beaucoup d’énergie. Cependant, lorsqu’elles atteignent le rivage, où la profondeur de l’eau est considérablement faible, leur vitesse diminue, tandis que leur taille augmente considérablement. En fin de compte, les vagues frappent le rivage, déversant d’énormes quantités d’énergie cinétique.

Le convertisseur d’énergie houlomotrice (WEC)

L’énergie des vagues qui frappe le rivage est convertie en électricité à l’aide d’un convertisseur d’énergie houlomotrice (CEH), c’est-à-dire d’une centrale électrique. Le principe de fonctionnement de cette centrale est à la fois simple et ingénieux. Il s’agit d’une chambre fermée avec une ouverture sous la mer, qui permet aux fortes vagues de la mer d’entrer dans la chambre et d’en ressortir.

Le niveau de l’eau dans la chambre monte et descend au rythme de la vague, et l’air est ainsi poussé vers l’avant et vers l’arrière par les turbines reliées à une ouverture supérieure de la chambre. L’air comprimé et décompressé a suffisamment de puissance pour propulser les turbines. La turbine est propulsée dans la même direction par le flux d’air qui la traverse. La turbine propulsive fait tourner un arbre relié à un générateur.

Le générateur produit de l’électricité, qui est transportée vers les réseaux électriques, puis fournie aux centres de demande et aux lignes de distribution qui relient les maisons individuelles et les industries. L’avantage de ce convertisseur d’énergie houlomotrice est que même des mouvements de vagues très faibles peuvent produire un flux d’air suffisant pour maintenir le mouvement de la turbine et produire de l’énergie.

Pour en savoir plus sur le convertisseur d’énergie houlomotrice, consultez le site de SINN Power.

Avantages de l’énergie houlomotrice

Très prévisible

Le schéma d’arrivée des vagues est hautement prévisible. Elles arrivent jour et nuit et transportent plus d’énergie que d’autres sources renouvelables telles que l’énergie éolienne et solaire. L’énergie éolienne et l’énergie solaire, en revanche, sont très imprévisibles.

La vitesse du vent diminue de manière inattendue, ce qui affecte la production d’électricité. L’énergie solaire dépend de l’exposition au soleil, ce qui signifie que la couverture nuageuse et les heures nocturnes réduisent considérablement cette exposition, d’où une efficacité moindre.

C’est une forme d’énergie renouvelable

Le terme « renouvelable » signifie qu’il s’agit d’une ressource inépuisable. Elle n’a pas besoin de l’intervention de l’homme pour continuer à exister. Personne n’a osé suggérer que les océans et les mers disparaîtraient un jour. L’homme continuera à l’exploiter jusqu’à la fin. Cet aspect fait de l’énergie houlomotrice une ressource énergétique fiable et efficace.

L’énergie des vagues est respectueuse de l’environnement

L’énergie houlomotrice est une source d’énergie totalement propre, ce qui signifie qu’elle n’émet pas de gaz à effet de serre dangereux dans l’atmosphère. Les combustibles fossiles, comme le pétrole, le charbon et le gaz naturel, contribuent fortement à la pollution de l’environnement car ils libèrent dans l’atmosphère des gaz à effet de serre dangereux tels que le dioxyde de carbone, l’oxyde nitreux, le méthane et l’ozone.

Création d’emplois écologiques

Les communautés vivant dans des régions isolées et les industries en déclin, comme la construction navale, sont les plus touchées par le chômage et le manque de viabilité économique dus à la pénurie d’électricité.

Le secteur de l’énergie houlomotrice a le potentiel de créer de nombreuses opportunités écologiques pour les populations éloignées et urbaines, car les zones reculées qui ne peuvent être atteintes par l’approvisionnement en électricité conventionnelle sont bien desservies par l’énergie houlomotrice.

La croissance exponentielle des régions isolées

L’énergie houlomotrice exploitée peut être acheminée vers des régions éloignées, ce qui entraîne la création d’industries et d’entreprises. Ces régions isolées connaîtront une forte croissance économique à l’avenir.

Sécurité de l’approvisionnement en énergie

La mise en place d’une solide infrastructure d’énergie houlomotrice peut grandement aider un pays à se libérer de sa dépendance excessive à l’égard des combustibles fossiles. Le marché des combustibles fossiles est très volatile et pourrait nuire à l’économie d’un pays en cas de pénurie. L’énergie houlomotrice, bon marché, fiable et efficace, est le moyen le plus sûr de combler ce manque de volatilité.

Les terres ne sont pas endommagées

Les centrales à énergie houlomotrice peuvent être situées en mer, ce qui réduit les risques liés aux centrales situées à terre, comme la pollution des sols. En outre, les terres restent dans leur état naturel, contrairement à l’extraction des combustibles fossiles, qui nécessite des niveaux élevés d’excavation qui endommagent fortement les terres.

Inconvénients de l’énergie houlomotrice

Coûts d’investissement initiaux élevés

La construction d’une centrale à énergie houlomotrice nécessite d’énormes dépenses en capital. L’entretien de la centrale, la connexion au réseau électrique, les ressources houlomotrices, la baisse attendue des coûts énergétiques une fois l’infrastructure en place et la durée de vie de la technologie ne sont que quelques-unes des variables qui font grimper le coût de l’énergie houlomotrice. Il est également difficile de déterminer le coût réel car l’énergie houlomotrice n’en est qu’à ses débuts.

La variabilité de l’amplitude des vagues peut endommager l’équipement

La magnitude des vagues est tellement imprévisible dans les mers. Parfois, elle se déchaîne et peut provoquer une forte usure des turbines de production d’énergie houlomotrice. Les dommages causés à ces équipements peuvent être coûteux en termes de réparation. Ils peuvent également entraîner l’interruption de l’approvisionnement en électricité.

Dommages causés à l’écosystème marin

Les projets d’énergie houlomotrice en mer sont beaucoup plus sophistiqués que les projets terrestres. Ils comprennent des plateformes, des câbles, des turbines, des interconnexions, des travaux de dragage et bien plus encore. D’un point de vue écologique, les eaux peu profondes sont des zones de reproduction et de repos fertiles pour la plupart des espèces marines.

Les activités liées à la construction et à l’exploitation de la centrale houlomotrice affectent donc grandement l’écosystème marin. Des fuites ou des déversements accidentels de fluides hydrauliques dans les centrales peuvent potentiellement polluer l’eau et entraîner la mort de la faune et de la flore marines.

Inconvénient de l’emplacement

L’inconvénient de l’énergie houlomotrice est son emplacement. Les personnes ou les villes situées à proximité des océans et des mers profiteront des fruits de l’énergie des vagues. La source d’énergie houlomotrice étant limitée aux océans et aux mers, on ne peut pas compter sur elle pour desservir l’ensemble de la population d’un pays. Cela signifie que les villes et les pays qui ne sont pas situés à proximité de ces masses d’eau ne peuvent pas profiter des fruits de l’énergie des vagues.

Préoccupations environnementales

Bien que l’énergie houlomotrice soit une source d’énergie propre, le bruit produit par les générateurs des centrales peut s’avérer insupportable pour certains résidents locaux. Les plantes nuisent également à l’aspect esthétique naturel de l’océan. Cependant, le bruit des vagues, dans la plupart des cas, égalise le bruit produit par les générateurs.

Lorsque l’on met en parallèle les avantages et les inconvénients de l’énergie houlomotrice, les avantages l’emportent largement sur les inconvénients, surtout à notre époque où tout le monde se concentre sur les formes d’énergie renouvelables. Les combustibles fossiles se sont avérés néfastes pour la santé humaine et l’environnement, et il faut donc s’attendre à ce que la plupart des gouvernements développent la production d’énergie houlomotrice.

Maintenant que vous le savez, la prochaine fois que vous regarderez une plage, vous verrez peut-être autre chose que de simples vagues.