« hydrolienne » : différence entre les versions

Une '''hydrolienne''' est une turbine sous-marine (ou subaquatique, ou posée sur l'eau et à demi -immergée) qui utilise l'[[énergie cinétique]] des [[courant marin|courants marins]] ou de cours d'eau, comme une [[éolienne]] utilise l'énergie cinétique de l'air.

:: <math>\rho \, </math> : masse volumique du fluide (eau douce {{Unité/2|1000 |kg/||m^|-3}}, eau de mer {{Unité/2|1025 |kg/||m^|-3}})

:: <math> V \, </math> : vitesse du fluide en m/s.

Au niveau de l'hydrolienne, le changement de section est négligeable et donc (paradoxalement) la vitesse du fluide est constante. Après le disque, le fluide est encore ralenti et la veine s'élargit encore.

permet d'évaluer la fraction de la puissance cinétique récupérable au moyen d'un disque perpendiculaire à un fluide en mouvement. C'est la [[limite de Betz]], égale à 16/27 = 59 %. Cette limite peut être dépassée si le courant de fluide est forcé dans une veine de section variable au lieu de circuler librement autour de l'hélice.

Par rapport à une éolienne, les hydroliennes tirent profit de la masse volumique de l'eau, 832 fois plus élevée que celle de l'air (environ {{Unité/2|1,.23 |kg/||m^|-3}} à {{tmp|15 |°C}}).

== Pourquoi l’hydrolienne est-elle récente ? ==

Nous commençons à prendre conscience qu’il faut trouver des énergies inépuisables pour remplacer le [[pétrole]] couramment utilisé, par exemple.

Le milieu marin est un milieu particulièrement exigeant et agressif ([[corrosion]] due au sel, organismes "« encroûtants" »). Le terrestre a donc eu la priorité, mais il ne peut plus répondre à tous nos besoins.

Le développement des nouveaux matériaux (composites, béton composite, alliage métallique, …etc.) apporte des propriétés nouvelles qui favorisent la conquête du milieu marin.

== Avantages et Inconvénientsinconvénients ==

* Les hydroliennes sont beaucoup plus petites que les éoliennes pour une même puissance, cela étant dû à la masse volumique de l'eau environ 800 fois supérieure à celle de l'air.

* Les courants marins sont prévisibles (notamment en consultant les [[Éphéméride (astronomie)|éphémérides]]), on peut donc estimer avec précision la production d'électricité.

* L’hydrolienne utilise une énergie renouvelable (le courant marin) et elle ne pollue pas, en termetermes de déchets issus de combustion tels que CO2CO₂ ou de déchetdéchets radioactifs.

* De nouveaux modèles d'hydroliennes, semi-immergés peuvent être adaptés aux rivières, même modestes, sans avoir les impacts écologiques des turbines classiques dont les pêcheurs craignent qu'elles aient des impacts sous-estimés sur les [[poisson]]s<ref name=nouveau>[http://www.hydro-gen.fr/index.php?option=com_content&task=view&id=2&Itemid=3 Exemple de modèle flottant où la turbine n'est qu'à demi -immergée]</ref>. Ces hydroliennes produisent moins d'électricité que les turbines classiques, mais pourraient être beaucoup plus légères, et demander bien moins d'investissement.

* Des poissons ou mammifères marins peuvent heurter les hélices. Ces dernières peuvent néanmoins tourner très lentement (cela dépend de la résistance opposée par l'alternateur et donc du modèle d'hydrolienne).

* Dans les eaux turbides, du fait de la présence de sable en suspension ([[pas de Calais]] par exemple), l’érosion des pales d’hélice ou des pièces mobiles par le sable est très forte. Ainsi l’entretien doit être très fréquent, mais il est plus difficile qu’à l’air libre puisqu’on ne peut pas l’ouvrir sans que l’eau ne pénètre à l’intérieur et n’endommage tous les systèmes (mécanique et électrique). Pour cette raison, certaines hydroliennes ont une structure émergeant de l’eau, qui peut être gênante pour la navigation. Des systèmes à [[ballast]] pourraient permettre de faire monter ou descendre les unités de production.

Le captage de l'énergie des courants ralentit la vitesse du fluide dans l'axe de la turbine ce qui provoque une légère accélération des courants de contournement ; ce phénomène se rencontre quand l'eau passe le long d'une roche : les poissons évitent les obstacles en suivant les lignes de plus fortes vitesses ou utilisent les contre -courants des turbulences. D'autre part, le régime de rotation du rotor est limité par la vitesse en bout de pale à cause du phénomène de [[cavitation]]. Ainsi, les grandes hydroliennes ne tourneront qu'au rythme de 10 à 20 tours par minute et leurs effets se limiteraient aux turbulences en aval de l'hydrolienne. Les sédiments ne se déposeraient pas autour de l'hydrolienne, ce qui éviterait l'envasement que connaît l'[[usine marémotrice de la Rance]], et faciliterait l'entretien. De plus, une vitesse de rotation suffisamment faible ne perturberait pas les poissons.

Il faut aussi considérer que les sites préférentiels pour l'installation d'hydroliennes sont des sites de courants forts à très forts (plus de 3 m/s), où les conditions sont peu favorables au développement d'une faune et d'une flore sédentaire et fixée. Les cartes marines montrent que ces zones sont exclusivement composées de roches ou de gravières de gros calibre.<br />

D'après EDF<ref>http://www.edf.com/53971d/Accueilfr/LesenergiesEDF/PDFsEnergiesEDF/pdfhydrolienne</ref>, la France posséderait la deuxième ressource européenne, soit 20 % du potentiel européen, correspondant à 10 TWh pour 3 GW « installables », répartis entre la Bretagne et le Cotentin.

Les courants marins pourraient être exploitables partout dans le monde ; les courants de [[marée]] constituent toutefois pour l'instant le domaine préférentiel de ce type de technologie : les courants de marée présentent en effet, par rapport aux courants généraux (comme le [[Gulf Stream]]), des caractéristiques particulièrement favorables :

* intensité importante (dans certaines zones les courants de marée peuvent atteindre ou dépasser 10 nœuds, soit 5 m/s, alors que les courants généraux dépassent rarement 2 nœuds) ;

== Perspectives ==

[[Image:SeaGen marine current turbine HandW.jpg|right|thumb|300px|Les rotors du SeaGen dans lesaux chantiers [[Harland and Wolff]] à Belfast]]

Plusieurs entreprises britanniques et une française se sont spécialisées dans le domaine ; les projets les plus avancés concernent à ce jour essentiellement la [[Grande-Bretagne]]. La compagnie [[Londres|londonienne]] TidalStream a mis au point en 2006-2007 un système d'hydrolienne adapté aux eaux profondes et aux courants marins rapides, pour la production d'électricité. Le Semi-Submersible Turbine comporte quatre turbines montées sur une bouée tubulaire placée verticalement et amarrée au fond de la mer par un bras pivotant. Ce bras sert à l'installation et la maintenance des turbines et supprime les travaux sous-marins coûteux et dangereux. Le prototype testé à [[Pentland Firth]] comporte quatre turbines de 20 mètres de diamètre pour une puissance maximale de 4 MW. Le coût de l'électricité pourrait atteindre 0,045 euro/kWh. Selon TidalStream, le système sera compétitif avec les [[éolienne]]s offshore et onshore, et opérationnel en [[2010]].

Le projet le plus avancé en France dans ce domaine est le projet HARVEST (Hydrolienne à Axe de Rotation Vertical STabilisé). Ce projet est issu d'un regroupement de plusieurs laboratoires, 3S-R de l'[[université Joseph Fourier]] (UJF), G2ELab et LEGI (de [[Institut polytechnique de Grenoble|Grenoble Institut National Polytechnique]] (G-INP)) et LAMCOS (de l'[[INSA de Lyon]]). L’objectif de ce regroupement est le développement d'un nouveau concept d'hydrolienne pour la récupération de l'énergie des courants marins et fluviaux. Le projet entre dans une seconde phase, où il s’agit d’implanter une première tour à [[Pont-de-Claix|Pont de Claix (Isère)]] dans un canal [[EDF]] pour la fin 2008 ; les turbines seront alors à l’échelle 1/2. L’ultime étape consistera à mettre en commun plusieurs tours pour former un parc, avec l’objectif de tester une telle « [[ferme fluviale]] » en 2010.<br />

==Voir aussiAnnexes ==

===Liens internesArticles connexes ===

* [[ÉnergieHammerfest renouvelableStrøm]]