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1 Lucas DEIS Samuel GERMAIN Nina LECLERCQ Antoine MILLE Gustave ROBERT Philomèn

1 Lucas DEIS Samuel GERMAIN Nina LECLERCQ Antoine MILLE Gustave ROBERT Philomène VERGNOL Projet de P6 : Les énergies marines renouvelables M. Vandromme Année 2017 2 Table des matières I. Point historique ......................................................................................................................................................................................... 3 II. Enjeux ............................................................................................................................................................................................................. 4 III. Contexte actuel ....................................................................................................................................................................................... 5 IV. Les différentes énergies marines renouvelables .............................................................................................................. 8 1. L’énergie hydrolienne ..................................................................................................................................................................... 8 2. L’énergie marémotrice ................................................................................................................................................................ 16 3. L’énergie houlomotrice ............................................................................................................................................................... 21 4. L’énergie thermique des mers ............................................................................................................................................... 28 5. L’énergie osmotique ..................................................................................................................................................................... 33 V. Comparaison des différentes énergies .................................................................................................................................. 37 VI. La place des énergies marines renouvelables dans la politique ......................................................................... 38 Conclusion ..................................................................................................................................................................................................... 41 Bibliographie ................................................................................................................................................................................................. 43 3 I. Point historique L’évolution des sociétés humaines à travers le temps a souvent été liée aux différentes révolutions énergétiques qui ont jalonné notre histoire. En effet, l’Homme a connu l’âge de pierre au début de la préhistoire, période comprenant l’apparition de l’humanité, puis l’âge du feu, source d’énergie incontournable pour l’éloignement des prédateurs, la cuisson des aliments ou encore la lutte contre le froid. Puis il y eu l’âge du bronze de 3 000 ans à 1 000 ans av. J.-C., l’âge du fer qui débute à différentes périodes selon les zones géographiques et se termine au cours du 1er siècle av. J.-C., tous deux étant caractérisés par l’usage de la métallurgie du bronze et du fer. Ces différentes périodes, qui ont contribué à l’essor de l’humanité, appartiennent à la préhistoire. S’ensuit alors les différentes révolutions industrielles, périodes historiques cette fois, allant du 18ème au 20ème siècle, notamment la première révolution industrielle, marquée par l’invention de la machine à vapeur par Thomas Newcomen en 1712, et l’exploitation du charbon ou encore la deuxième révolution industrielle, basée sur les premières utilisations du pétrole et de l’électricité. Le charbon, le pétrole, le gaz naturel, tous représentent des énergies sans avenir, non renouvelables, dites « fossiles », qu'il va falloir remplacer en développant de nouvelles méthodes de production d'énergies renouvelables. On connaît aujourd'hui l'énergie utilisant la force du vent, produite par l'intermédiaire d'éoliennes, ou encore l'énergie photovoltaïque, grâce aux panneaux solaires qui captent l'énergie du soleil, afin de la convertir en électricité. Or on remarque parfois que, au vu des différentes implantations d'éoliennes ou de centrales solaires photovoltaïques sur la surface du globe, que celles-ci résultent parfois d'un manque de logique. Il s'agit là d'évoquer le problème de l'éolien, dans le Nord de l'Europe et en Allemagne notamment, où l'on observe de multiples éoliennes produisant de grandes quantités d'électricité, alors que la demande en électricité est beaucoup plus forte dans le Sud. Si l'éolien est le moyen le plus efficace pour produire de l'électricité dans cette zone géographique par exemple, il n'en demeure pas moins que cela implique la création d'un réseau de transport d'électricité, avec une densification et un maillage de lignes électriques à 400.000 volts. Ainsi, dans ce cas précis, cela revient à une empreinte écologique sur terre toute aussi importante que d'installer des éoliennes dans le Nord, alors qu'il s'agit plutôt de la préserver et de produire de l'énergie sans polluer. Il en va de même concernant l'installation de panneaux photovoltaïques dans les régions du Nord de l'Europe, qui n'ont pas de sens puisqu'ils sont moins exposés aux rayons solaires que dans les régions du Sud. Mais il existe également d'autres énergies renouvelables, pour la plupart méconnues du grand public, encore sous-estimées, et encore au stade de développement. Parmi elles, les énergies marines renouvelables (EMR), apparues au cours du 20ème siècle, et qui se développent à travers différentes sources d’énergie d’origine océanographique : l’énergie osmotique, houlomotrice, hydrolienne, l’énergie thermique marine, et enfin l’énergie marémotrice. L'objet de ce rapport est d'évoquer toutes ces énergies marines renouvelables, leurs avantages et inconvénients, leur stade de développement actuel dans un but de déterminer si ces énergies peuvent représenter de nouvelles sources d'énergie afin de répondre aux futurs besoins énergétiques de notre pays. 4 II. Enjeux Les enjeux des énergies marines renouvelables sont considérables, et bien souvent, sous- estimés. Comme on a pu le constater, la question autour de ces énergies renouvelables et plus généralement de la transition énergétique n’est plus au cœur des débats politiques et passe parfois inaperçue. Pourtant, la pression pour assurer la transition énergétique, impliquant la production et la distribution d'énergie n'est pas négligeable. C'est pourquoi, les énergies marines renouvelables viennent s'inscrire parfaitement dans un contexte global où il est nécessaire de moins polluer (GES) et consommer moins d’énergie. Durant de très nombreuses années, et notamment en France, les énergies des mers ont été le plus souvent oubliées des budgets de Recherche & Développement (R&D), elles représentaient 0,1 % sur les 8 % du budget total de la recherche publique, consacré aux énergies renouvelables (période 1987 – 2001).1 La part actuelle dans la production électrique mondiale n'est que de 0,15 % pour les énergies marines renouvelables. Mais celle-ci est appelée à augmenter considérablement puisque ces énergies sont amenées à se développer dans le mix énergétique sur tous les continents. En témoignent les 130 milliards d'euros de projets recensés dans la filière ces vingt prochaines années par Patrick de la Morinerie.2 Selon Manicore, en 2008, « le potentiel de ces énergies souffre de contraintes de localisation et (pour l'éolien offshore) d'un caractère aléatoire et intermittent. Dans les années 2010, des éoliennes flottantes apparaissent et des moyens nouveaux de récupérer l'énergie de la houle sont envisagés ou testés ». La recherche et développement des énergies marines renouvelables se poursuit également bien au-delà de nos frontières. Au Japon notamment, où l’on retrouve une centrale offshore représentant un coût de 13 milliards de yens, soit 121M d’euros, qui visent à tester plusieurs formes d’énergie marine (énergie marémotrice, houlomotrice et exploitant le différentiel de température entre surface et profondeur). En Europe également, où le Conseil européen a validé depuis décembre 2008, le paquet énergie/changement climatique favorisant la R&D en matière d’énergies marines, via notamment un centre Européen pour les énergies marines. C'est pourquoi l'avenir du mix énergétique mondial suppose une meilleure exploitation des ressources maritimes. 1Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_marine 2Source : http://www.lantenne.com/Les-EMR-un-marche-a-fort-potentiel_a18202.html 5 III. Contexte actuel En 2013, la production mondiale d’électricité s’élève à 23 405,7 TWh. Elle est en majorité issue de la thermique à flamme. Le principe de ce type de production d’énergie est la combustion d’un gaz, de fioul ou de charbon, dont la chaleur dégagée est utilisée pour créer de la vapeur d’eau sous haute pression, et de là, qui actionne une turbine produisant de l’électricité. La répartition ci- dessous de l’origine de l’énergie mondiale peut s’expliquer par le développement industriel de pays comme la Chine disposant d’importantes réserves en charbon. Les énergies renouvelables constituent donc une part moindre de l’énergie électrique créée à l’échelle mondiale. On remarque que le secteur marin est pour l’instant le moins développé des énergies renouvelables. À ce jour, les seules énergies marines dont la technologie est exploitée au niveau industriel sont l’éolien offshore et les usines marémotrices. Dans le monde on compte sept usines marémotrices au stade d’exploitation qui fournissent à elles toutes 522 MW (94% de cette énergie est produite par les usines de la Rance et de Sihwa en Corée du Sud), une dizaine au stade d’étude ou de construction. La France a été pionnière dans le domaine de l’énergie marémotrice grâce à l’usine de La Rance, mise en service en 1969. A ce jour, elle produit 240 MW, une quantité d’énergie permettant d’alimenter une ville de la taille de Rennes, soit 4% de l’électricité consommée en Bretagne. En 2011, la plus grande usine marémotrice est mise en service avec une puissance de 254 MW. C’est la centrale de Sihwa située en Corée du Sud. La puissance énergétique marémotrice arrive loin derrière celle de l’éolien offshore, qui produit quant à elle 12 GW à l’échelle mondiale en 2015. Les pays les plus avancés dans ce domaine sont dans l’ordre décroissant le Royaume-Uni, l’Allemagne, le Danemark, la Chine et la Belgique. Une trentaine de projets d'exploitation d'hydroliennes sont actuellement testés dans le monde, notamment au Royaume-Uni, en Norvège, en Irlande du Nord et aux États-Unis. 6 Voici un état des lieux des énergies marines en 2011, capacité installée à travers le Monde. En 2012, figurait parmi les 60 engagements pour la France de François Hollande : « Je ferai de notre pays le leader européen des énergies marines renouvelables ». Quatre ans plus tard, on en est encore loin. La France a un potentiel remarquable grâce à son domaine marin impressionnant (11 millions de km² d’eaux sous sa juridiction en comptant la métropole et l’Outre-mer), qui est le deuxième meilleur du monde, celui des États-Unis étant le premier. Malgré ce potentiel, la France a pris du retard dans cette filière prometteuse : Pour l’instant, le seul site français de grande envergure produisant de l’électricité à l’aide des énergies marines renouvelables est encore l’usine marémotrice de la Rance évoqué un peu plus tôt. Le parc hydropilote de Paimpol-Bréhat, situé au large des Côtes-d’Armor, devrait être mis en service d’ici 2017 et produire 1 MW d’électricité en continu grâce à deux hydroliennes. On projette uploads/Industriel/ rapport-p6-2017-17.pdf