Énergie marémotrice

L’énergie marémotrice est une source d’énergie renouvelable largement sous-exploitée qui repose principalement sur la force de gravitation de la lune.

Usine marémotrice
L'usine marémotrice d'Annapolis est la premi\u00e8re usine \u00e0 avoir produit de l'électricité \u00e0 partir de l'énergie marémotrice (avec la permission de Tidal Power Corp.).

Énergie marémotrice

L’énergie marémotrice est une source d’ÉNERGIE renouvelable largement sous-exploitée qui repose principalement sur la force de gravitation de la lune. On connaît depuis longtemps le potentiel énergétique de l’énergie HYDROÉLECTRIQUE marémotrice, les projets permettant sa production, contrairement à ceux des barrages fluviaux, sont colossaux en raison des difficultés liées à la construction d’immenses structures dans l’environnement hostile que représente l’eau salée. La seule usine marémotrice d’Amérique du Nord se situe à ANNAPOLIS ROYAL, en Nouvelle-Écosse. En raison de ses marées, les plus importantes du monde, la BAIE DE FUNDY ouvre de nouvelles perspectives de construction de grandes centrales marémotrices au Canada.

Technologie

L’un des moyens les plus simples d’exploiter l’énergie marémotrice est de faire appel au vieux principe du moulin à marée : isoler un estuaire ou un bassin de marée de la mer à l’aide d’une structure formée d’une centrale électrique, d’un système de vannes et d’une digue résistante. Ce dernier est constitué de canaux équipés de vannes qui se ferment à marée haute, ce qui crée une hauteur différentielle entre le niveau de l’eau dans le bassin et celui de la mer. Lorsque cette différence de niveau est suffisante, les vannes s’ouvrent et l’eau s’écoule à travers les turbines génératrices jusqu’à ce que la différence de niveau de l’eau entre la mer et le bassin soit insuffisante pour faire tourner celles-ci. Quand la marée remonte, et le niveau de la mer par le fait même, les vannes sont rouvertes de sorte que le bassin se remplit pour permettre un nouveau cycle de production électrique. Ces cycles sont au nombre d’environ deux par jour (deux marées montantes et deux marées descendantes par jour lunaire). Grâce à une nouvelle technologie, les turbines peuvent produire de l’électricité dans les deux directions d’écoulement de l’eau et peuvent également servir de pompes réversibles.

De nos jours, les vastes réseaux d’électricité peuvent être alimentés par la production intermittente des usines marémotrices. Ainsi, on peut réduire la part d’électricité produite par les centrales fonctionnant aux combustibles fossiles lorsque les usines marémotrices commencent à fonctionner et la réintégrer dans le système durant les quelques heures d’arrêt des centrales marémotrices. Cela réduit les quantités de charbon et de carburant utilisées et par la même occasion l’émission des polluants qui en résulte.

Enjeux

La force hydraulique relativement faible qui actionne les turbines limite la capacité de production de chacune d’elle à environ 25 à 50 mégawatts (MW). Il en faut donc de nombreuses pour produire un bloc d’énergie conséquent. En outre, ces turbines doivent résister aux rudes conditions de fonctionnement en raison de la salinité de l’eau.

En contrepartie d’un investissement important, la production électrique moyenne est très réduite du fait du nombre des marées, limité à deux par jour. La quantité moyenne d’énergie électrique marémotrice produite ne représente que 40 % de la capacité totale de production d’une installation. À titre de comparaison, les barrages fluviaux génèrent habituellement en moyenne 70 à 100 % de l’énergie électrique qu’ils peuvent produire. Enfin, en raison du cycle lunaire d’une durée de 24 heures et 50 minutes, la production totale d’énergie électrique marémotrice ne coïncide jamais parfaitement avec les courbes de consommation quotidienne normale d’électricité, qui dépendent elles-mêmes du soleil. Contrairement à la production électrique des barrages fluviaux, la disponibilité quotidienne, mensuelle et annuelle de l’énergie électrique marémotrice est entièrement prévisible, mais celle-ci doit être soit emmagasinée soit associée à d’autres sources de production électrique pouvant être régulées en fonction des fluctuations de la production marémotrice.

Lieux des installations

Il y relativement peu de lieux dans le monde où l’amplitude des marées (c.-à-d. la différence entre les marées haute et basse) est suffisamment élevée pour permettre l’exploitation de l’énergie marémotrice disponible. L’amplitude des marées doit être suffisante (minimum de 5 m) pour que la construction d’une usine soit économiquement viable. L’emplacement de la centrale doit également comporter une baie naturelle pouvant contenir un large volume d’eau de mer à marée haute et doit être situé à l’intérieur d’un estuaire de sorte que le fonctionnement de l’installation ne perturbe pas trop le phénomène de résonance des marées (voir MARÉE).

On observe les marées les plus importantes du monde dans la partie supérieure de la BAIE DE FUNDY, où l’amplitude de la marée dépasse fréquemment 16 m. On enregistre également des amplitudes de marée élevées dans la BAIE D’UNGAVA, sur la côte est canadienne, et dans les estuaires bordant la côte de la COLOMBIE-BRITANNIQUE. L’usine de Sihwa Lake, en Corée du Sud, est actuellement la plus grande installation marémotrice du monde en fonctionnement. Il existe aussi de grandes centrales électriques marémotrices en France, sur la rivière Rance, et en Russie, sur la mer Blanche. Les côtes de l’Argentine, du nord-ouest de l’Australie, du Brésil, de l’Inde, de la Corée, du Royaume-Uni et des états du Maine et de l’Alaska présentent aussi les caractéristiques et les amplitudes de marée qui pourraient permettre de produire de grandes quantités d’énergie marémotrice. Le potentiel mondial total de production d’énergie marémotrice est de 450 milliards de kilowatts (kW). En 2010, on estime que le Canada a produit 580 milliards de kilowattheures (kWh) d’électricité. Le potentiel de production d’énergie marémotrice du pays est supérieur à 42 millions de kW.

L’idée d’exploiter l’énergie des marées n’est pas nouvelle. Des moulins à marée furent construits en Grande-Bretagne, en France et en Espagne dès le XIIe siècle. Un moulin partiellement alimenté par l’énergie marémotrice fut bâti à PORT-ROYAL, en Nouvelle-Écosse, en 1607. Ces premiers moulins à marée produisaient l’équivalent de 20 à 75 kW, une quantité d’énergie qui suffirait à alimenter aujourd’hui dix maisons. Quelques-uns de ces moulins sont conservés comme sites patrimoniaux.

Usines au Canada

La seule usine marémotrice d’Amérique du Nord se trouve à Annapolis Royal, en Nouvelle-Écosse. La Nova Scotia Tidal Generating Station, construite à l’embouchure de la rivière Annapolis, commença à fonctionner en 1984. Le projet fut d’abord réalisé pour démontrer le fonctionnement d’un type particulier de turbogénératrice (de marque Straflo) pour la production d’énergie électrique marémotrice ou de faibles quantités d’hydroélectricité. La turbine Straflo diffère des génératrices hydroélectriques traditionnelles par le fait que la turbine et le générateur forment un seul et même composant au lieu d’être séparés. L’amplitude moyenne des marées dans le bassin d’Annapolis est d’environ 6,4 m, mais la centrale, qui ne comporte qu’une grande turbine unique (de 7,6 m de diamètre), produit chaque année approximativement 80 à 100 mégawattheures (MWh), qui alimentent le réseau de distribution électrique de la Nouvelle-Écosse.

Située non loin d’Annapolis Royal, la baie de Fundy pourrait produire jusqu’à 50 000 MW d’énergie. Des études poussées sur les ressources en énergie marémotrice de la baie de Fundy ont mené à la conclusion que le scénario de production le plus efficace consisterait à générer pendant environ cinq heures et deux fois par jour de l’énergie marémotrice à marée descendante. On a déterminé que le projet le plus rentable serait de construire une installation dans le BASSIN MINAS, à l’embouchure de la baie Cobequid, dans le haut de la baie de Fundy (où l’on enregistre des marées moyennes de 14,5 m). Le site dans le passage de Minas, dont l’exploitation pourra commencer en 2015, a la capacité de produire plus de 7 000 MW. Les coûts d’immobilisation nécessaires au démarrage de projets de construction d’usines marémotrices peuvent être colossaux et difficiles à évaluer en raison de la nouveauté du secteur et des besoins en innovations technologiques.

On a proposé un autre projet de construction d’usine marémotrice, plus modeste que le précédent, dans le bassin de Cumberland, à la frontière entre le Nouveau-Brunswick et la Nouvelle-Écosse. Ce site devrait permettre de produire environ 1 400 MW, soit près d’un quart de la capacité du plus gros site. Bien qu’il soit prévu que le réseau électrique local des Maritimes puisse absorber la production électrique du site du bassin de Cumberland, les gigantesques dépenses en immobilisations nécessaires, ne serait-ce que pour ce projet plus modeste, sont décourageants d’un point de vue financier.


En savoir plus

Lecture supplémentaire

  • R.H. Charlier, Tidal Energy (1982).