Hydr-eau

Vous souhaitez savoir tout ce qu’il faut connaître sur les usines marémotrices, leurs spécificités et leur fonctionnement ? Nous sommes là pour tout vous raconter.

Au sommaire :

1. Qu’est-ce qu’une usine marémotrice ?
2. Comment fonctionnent les différentes usines marémotrices ?
3. Quels sont les avantages et les inconvénients des usines marémotrices ?
4. Quels sont les principaux exemples d’usines marémotrices dans le monde ?

Qu’est-ce qu’une usine marémotrice ?

Une usine marémotrice est une forme de centrale électrique utilisant l’énergie des marées pour produire du courant.

La définition d’une usine marémotrice

Une usine marémotrice est un type de centrale électrique utilisant l’énergie des marées pour produire de l’électricité. La technologie utilisée dans les usines marémotrices exploite l’énergie potentielle de la différence de hauteur, ou de charge, entre les marées hautes et basses.

Cela est rendu possible grâce à des barrages installés à travers un estuaire ou une baie dans une zone possédant une grande amplitude de marée. Ces barrages intègrent des turbines qui sont entraînées par le flux d’eau entre deux bassins à des niveaux différents. 

Une brève histoire des usines marémotrices

L’exploitation de l’énergie marémotrice est ancienne, puisque les tout premiers moulins à marée datent de l’Antiquité. Ils ont été construits sur la rivière Fleet, dans la Londres romaine. Des moulins à mer apparaissent à travers toute l’Europe durant le Moyen Âge, comme ceux sur l’Adour, construits au XIIe siècle. 

La première usine marémotrice moderne destinée à produire de l’électricité par la force des marées est l’usine marémotrice de la Rance, mise en service en 1966. Cette centrale a été la pendant 45 ans la centrale la plus puissante du monde, avec une capacité installée de 240 MW. Depuis lors, d’autres usines marémotrices ont été construites partout dans le monde, afin d’exploiter cette source d’énergie renouvelable.

Comment fonctionnent les différentes usines marémotrices ?

Différentes technologies existent permettant aux énergies marémotrices de fonctionner et de générer de l’électricité.

Les différentes technologie utilisée pour faire fonctionner les usines marémotrices

Différentes technologies sont utilisées pour faire fonctionner les usines marémotrices. La méthode la plus courante consiste à construire un grand barrage à travers un estuaire ou une baie, dans une zone maritime possédant une grande amplitude de marée. Ce barrage est équipé de turbines, qui sont entraînées par le flux d’eau entre deux bassins lorsque les niveaux des eaux sont différents.

Le fonctionnement d’une usine marémotrice peut se faire en deux cycles : simple effet ou double effet. Ce choix se fait en fonction de la hauteur d’eau disponible et des prévisions d’amplitude des marées.L’objectif des ingénieurs est d’obtenir une efficacité optimale une fois le programme lancé.

Durant le cycle simple effet, le barrage est ouvert lorsque la mer se trouve à marée haute. Cela permet de remplir le bassin de rétention, jusqu’à ce qu’il atteigne son niveau le plus élevé. 

Dès que la marée commence à descendre, le barrage est refermé. Une fois que le niveau de la mer a suffisamment baissé, l’eau stockée dans le bassin est alors libérée. Son flux entraîne alors les turbines hydroélectriques, qui produisent de l’électricité.

Dans le cadre du cycle double effet, les turbines installées sur le barrage sont réversibles. Cela signifie qu’elles peuvent fonctionner dans les deux sens.

Pendant la marée haute, les vannes sont fermées. Une fois que le différentiel entre le niveau du bassin (au plus bas) et la mer (au plus haut) atteint son niveau optimal, les vannes sont ouvertes. Le bassin se remplit alors et la chute d’eau importante génère de l’électricité.

Pendant la période de marée basse, l’opération est identique que dans le cas du cycle simple effet : l’eau stockée dans le bassin est libérée dans la mer, entraînant des turbines hydroélectriques.

En cas de besoin, un système de pompage peut être activé afin d’augmenter le niveau du bassin. Cela permet d’amplifier la production afin de pouvoir répondre au mieux aux besoins en électricité du réseau. Lorsque le niveau de la mer et celui du bassin sont très proches, le remplissage de ce dernier est accéléré par pompage. Ce complément augmente le volume d’eau du bassin et augmente ainsi le temps de fonctionnement et l’efficacité de l’usine.

La façon dont l’énergie des marées est transformée en électricité

Les usines marémotrices utilisent la force de chute de l’eau entre deux bassins, dont le niveau évolue en fonction du niveau de la marée. Le flux de l’eau contenu dans le bassin le plus haut passe par une turbine reliée à un alternateur, et dont le mouvement produit de l’électricité. Une fois que le niveau d’eau se stabilise, les vannes du barrage sont refermées, afin de permettre de recommencer l’opération lors de la prochaine phase du cycle de la marée.

L’énergie des marées est une source d’énergie intermittente mais hautement prévisible. En combinant la production et le pompage, une usine marémotrice peut également servir de moyen de stockage d’énergie, en vue d’être déployé spécifiquement lorsque les besoins sont plus importants.

Quels sont les avantages et les inconvénients des usines marémotrices ?

Comme toutes les sources d’énergies, les usines marémotrices possèdent des avantages mais également des inconvénients dans le cadre de leur fonctionnement.

Les avantages environnementaux de l’utilisation de l’énergie des marées

L’utilisation d’usines marémotrices pour générer de l’énergie possède de nombreux avantages environnementaux. 

Il s’agit d’abord d’une source d’énergie renouvelable, puisque les marées sont le résultat de l’attraction gravitationnelle de la lune et du soleil sur la Terre. Cette source d’énergie est donc illimitée et peut être obtenue tout au long de l’année.

De plus, il s’agit d’une énergie propre car son utilisation n’émet pas de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. De plus, les usines marémotrices sont silencieuses, ce qui réduit les risques liés à la génération de pollution sonore.

Enfin, il s’agit d’une source d’énergie prévisible, puisqu’en s’appuyant sur les avancées scientifiques, il est possible de prévoir à l’avance les apparitions des marées hautes et basses, ce qui permet de savoir exactement quelle quantité d’énergie pourra être produite.

Les avantages économiques et les défis liés à la construction ainsi qu’à l’exploitation des usines marémotrices

Une fois qu’elles ont été construites, les usines marémotrices ont des coûts d’exploitation relativement faibles et une durée de vie longue, ce qui peut en faire un investissement rentable à long terme. 

Mais la construction d’usines marémotrices peut être relativement coûteuse et complexe. Les sites appropriés pour la construction d’usines marémotrices sont limités et souvent situés dans des zones éloignées, ce qui entraîne souvent une augmentation des coûts de construction et de transport.

Les impacts potentiels sur les écosystèmes locaux

La construction d’usines marémotrices a un impact sur l’environnement local, notamment sur les écosystèmes marins et côtiers. Des études d’impact environnemental doivent donc être réalisées avant que la construction d’une usine marémotrice ne soit lancée, afin de quantifier les impacts éventuels.

Quels sont les principaux exemples d’usines marémotrices dans le monde ?

Il existe de par le monde différentes usines marémotrices, plus ou moins imposantes et plus ou moins puissantes.

L’usine marémotrice de la Rance

L’usine marémotrice de la Rance est une centrale électrique française qui utilise l’énergie des marées pour produire de l’électricité. Elle est implantée dans l’estuaire de la Rance, entre les communes de La Richardais et de Saint-Malo, en Ille-et-Vilaine.

Avec une capacité installée de 240 MW, elle est restée la plus grande usine marémotrice au monde pendant 45 ans, de sa mise en service en 1966 jusqu’au 4 août 2011.

L’usine produit environ 500 GWh d’électricité par an, soit la consommation électrique de 225 000 habitants. Elle emploie 65 salariés et a investi 30 millions d’euros sur la période 2021-2026 pour continuer à produire de l’électricité en toute sûreté. Selon une étude de 2016, l’usine génère des retombées économiques de 25 millions d’euros par an pour le territoire et des retombées fiscales de 3,5 millions d’euros par an.

L’usine marémotrice de la Rance est aussi un site touristique populaire, avec plus de 30 000 visiteurs par an, dont 15% de scolaires en 2022. Une visite virtuelle et un podcast vous permettent de découvrir l’usine marémotrice de la Rance ainsi que son fonctionnement.

L’usine marémotrice du lac Sihwa en Corée du Sud

L’usine marémotrice de Sihwa, en Corée du Sud, est l’usine marémotrice la plus puissante au monde, avec une puissance installée de 254 MW. Mise en service en août 2011, elle dépasse désormais l’usine marémotrice de la Rance française.

Le projet a coûté 313,5 milliards de wons, soit près de 220 millions d’euros. Le marnage au niveau de la centrale est de 5,6 mètres en moyenne, et il peut atteindre 7,8 mètres lors des marées de vives-eaux. Le bassin de retenue devait initialement couvrir 42 km2, mais les réclamations de terres et la construction de digues devraient finalement réduire sa superficie à environ 30 km2. Sa production annuelle d’électricité est légèrement supérieure à 540 GWh.

D’autres usines marémotrices installées dans le monde

Il existe bien d’autres usines marémotrices dans le monde en dehors de celles de la Rance en France et de Sihwa Lake en Corée du Sud. Parmi les principales usines marémotrices, on peut citer :

• L’usine d’Annapolis, au Canada, avec une puissance de 20 millions de watts.
• L’usine marémotrice installée à l’embouchure du fleuve Yalu, en Chine, avec une puissance de 5 MW.
• L’usine du bassin de Kislogubskaya, en Russie, avec une puissance de 0,4 MW.

D’autres projets d’usines marémotrices ont été abandonnés ou sont à l’étude dans un grand nombre de pays. Les usines marémotrices étant une technologie encore en développement, aucun standard ne s’est imposé et une variété de concepts ont été déployés au fil des projets.

Image by wirestock on Freepik

Pour aller plus loin :