Qu’est-ce que l’énergie thermique des mers ?
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Utiliser la des eaux des océans pour produire de l' : l'idée de cette « énergie thermique des mers » (ETM) n'est pas nouvelle, mais d’importants obstacles techniques subsistent et les sites susceptibles d'accueillir les installations sont peu nombreux. La thalassothermie et l’utilisation des pompes à chaleur constitue une autre solution, plus modeste, pour mettre à profit les calories de la mer et produire de la chaleur.
© D. MCNEW / AFP - La différence de température entre couches superficielles et profondes de la mer peut être utilisée.
Exploiter la différence de température des océans
Le captage de l'« énergie thermique des mers » (ETM, en anglais OTEC pour Ocean thermal energy conversion) consiste à utiliser la différence de température entre les eaux de surface (22 °C et plus) et les eaux profondes (2-4 °C à 1 000 mètres) pour vaporiser un fluide qui, par son expansion, pourra entraîner un turbogénérateur et produire de l’ .
Pour provoquer cette vaporisation, le fluide choisi doit avoir un point d’ébullition assez bas, compris entre la température de l’eau de mer chaude et celle de l’eau de mer froide. Il peut, par exemple, s'agir d'ammoniac NH3 qui passe à pression normale de l’état liquide à l’état gazeux à 15 °C1.
Sous l’effet de l’eau de mer chaude pompée en surface, le fluide va changer d’état dans un évaporateur. Le gaz actionne alors un turbogénérateur pour produire de l'électricité, puis retourne à l’état liquide dans un condenseur en contact avec l'eau de mer froide pompée en profondeur.
Il existe différentes de technologies pour créer des centrales ETM. Celles-ci peuvent être flottantes sur la mer ou installées sur le rivage.
L’utilisation de l’énergie thermique des océans, une ressource abondante et stable, ne provoque aucune émission directe de gaz à . Mais cette énergie comporte plusieurs inconvénients :
- elle n'est exploitable que dans les zones intertropicales, où les eaux de surface sont suffisamment chaudes et les eaux profondes suffisamment froides pour obtenir un différentiel de température d'au moins 20 °C;
- le rendement (rapport entre l'énergie dépensée pour assurer le fonctionnement de la centrale et l'énergie finalement récupérée) est très faible, de l'ordre de 3 à 5 % (par comparaison, le rendement d’une turbine à gaz est de 40 % environ);
- le coût des installations est très élevé : pour fonctionner, une centrale a besoin d'un très grand débit d'eau, et donc d'immenses canalisations d'un diamètre de 8 à 10 mètres;
Au niveau mondial, le potentiel techniquement exploitable s'élèverait entre 10 et 80 000 TWh/an. Mais, étant donné les investissements en recherche et développement nécessaires et les conditions géographiques requises, seuls quelques pays ont lancé des expérimentations. Précurseurs, les Etats-Unis (à Hawaï) et le Japon, ont été rejoints par d’autres pays, comme l’Inde, Taïwan, ainsi que la France qui a lancé des démonstrateurs à l’île de la Réunion, en Martinique et à Tahiti. Les solutions industrielles ne sont pas attendues avant 2030.
Les pompes à chaleur à l’eau de mer
À une moindre échelle, mais selon le même principe thermodynamique, la thalassothermie utilise les calories apportées par l’eau de mer pour alimenter des systèmes de chauffage et de climatisation, à travers des pompes à chaleur (PAC). Plusieurs villes de la côte méditerranéenne en France ont des installations opérationnelles :
- La Principauté de Monaco a été pionnière en ce domaine dès 1960 et produit 20 % de ses besoins en grâce à plus de 80 PAC qui puisent leur énergie dans la mer, à quelques mètres de profondeur.
- La Seyne-sur-Mer (Var) a lancé en 2007 l’exploitation de l’eau de mer pour chauffer des bâtiments publics (pôle théâtral de 500 places, hôtel de ville…) et 500 nouveaux logements.
- Marseille a mis en place en 2016 le projet Thassalia qui alimente un quartier d’affaires et le projet Massileo qui dessert l’éco-quartier Smartseille depuis 2017.
L’eau des mers plus froides peut aussi être utilisée pour le chauffage ou la climatisation. La bibliothèque de Visby (Suède), dans la mer Baltique, utilise l’eau de mer pour maintenir en permanence une température stable bénéfique à la conservation des livres.
Les eaux froides des lacs peuvent aussi servir à produire de la chaleur. À Zürich (Suisse), une partie du chauffage urbain est assurée par le des eaux du lac (4 °C).
L'énergie thermique des océans, une solution vieille d'un siècle
Dès la fin du XIXe siècle, le physicien français Jacques Arsène d'Arsonval prend conscience des possibilités offertes par l'énergie thermique des océans et met au point des machines réfrigérantes.
Dans les années 1930, un autre Français, Georges Claude, expérimente la production d'électricité en s'appuyant sur la différence de température entre les couches superficielles (chaudes) et profondes (froides) des mers. En 1933, il transforme le cargo La Tunisie en usine de réfrigération et produit 2 000 tonnes de glace par jour !
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