Du cerf-volant au cerf-nageant !

En juillet 2013, le journal Russia Today lançait la dernière fausse bonne idée ! En mer de Sibérie Orientale, dès septembre 2016, se déploiera une centrale nucléaire flottante. C’est le MIT (Massachusetts Institute of Technology) qui a développé cette idée ; d’après Jacopo Buongiorno, maître de conférences en sciences nucléaires et en ingénierie, en pleine mer, une centrale nucléaire n’est pas soumise au risque de tremblement de terre ou de tsunami puisque l’océan agit comme un bouclier pour les tremblements de terre et dans les eaux profondes les vagues ne sont pas grandes. Il explique, également, qu’en cas d’accident, la centrale pourra évacuer les gaz radioactifs dans l’océan plutôt que dans l’air. Fantastique !

A l’opposé,  un laboratoire de l’université de Californie indique que l’éolien, tant décrié, n’a sûrement pas dit son dernier mot. En effet, les détracteurs des éoliennes n’ont qu’à bien se tenir, il existe d’autres méthodes pour dompter le vent : les cerfs-volants. Grâce à David Olinger, professeurd’ingénierie mécanique à l’institut polytechnique de Worcester, cette technique s’adapte également aux courants…marins !

A l’avenir, à la place de grandes plateformes d’éoliennes offshore nous verrons, peut-être, s’élever de nombreux cerfs-volants.

Qu’est-ce que cette nouvelle technologie ? Comment fonctionne-elle ? Quels sont ses avantages ?

L’énergie éolienne : notre futur

La revue Nature Climate Change révèle, en 2012, que l’éolien pourrait, théoriquement, couvrir l’ensemble des besoins énergétiques de la planète. Selon Kate Marvel, du laboratoire national Lawrence Livermore (de l’université de Californie), 400 térawatts (TW) pourraient être obtenus grâce aux éoliennes sur terre et en mer tandis que l’éolien d’altitude aurait une capacité de 1800 TW (pour une consommation mondiale actuelle de 18 TW). Les chercheurs de ce laboratoire ajoutent que l’impact de l’extraction d’une quantité d’énergie égale à la consommation mondiale actuelle serait minime, dans la mesure où les éoliennes seraient réparties et non concentrées dans certaines régions.

Petit bémol à cette découverte, ces chiffres représentent le potentiel géophysique de cette source d’énergie renouvelable ; ils ne tiennent pas compte des limitations technologiques ou économiques.

Ainsi, Ken Caldera, co-auteur de l’étude, estime que “les facteurs limitant l’exploitation de l’énergie éolienne seront économiques, technologiques et politiques mais non géophysiques”.

Alors, comment utiliser ce potentiel énergétique sans passer, uniquement, par les éoliennes ?

Cerfs-volants créateurs d’énergie

Demain, des ailes volantes tirées par le vent à 1 000 mètres d’altitude pourraient générer plus d’énergie que les plus grosses éoliennes d’aujourd’hui : voilà le pari de plusieurs chercheurs et industriels dont la société italienne Kitegen.

Les éoliennes se dressent en moyenne à 80 mètres de hauteur, là où le vent souffle à environ 4,6 mètres/seconde. A 800 mètres d’altitude, les vents atteignent 7,2 m/s et deviennent plus réguliers. L’exploitation des courants de haute altitude permettrait de multiplier par quatre le rendement des éoliennes classiques. De plus, ces cerfs-volants peuvent être installés presque n’importe où puisque le niveau des terres n’a aucune influence sur la force des vents d’altitude.

En mer, de simples bouées suffisent pour fixer le ponton du générateur ; sur terre, le montage de l’installation peut être aussi bien stationnaire que mobile.

Selon la configuration imaginée par Kitegen, le cerf-volant fonctionne selon le mécanisme du cycle yoyo : https://www.youtube.com/watch?v=Zl_tqnsN_Tc

kites-Energy-Generators

Cerfs-volants sur une roue

La société italienne étudie à présent un ambitieux dispositif. Son projet : une roue de 3 kilomètres de diamètre à laquelle seraient amarrées des dizaines d’ailes tournant autour de son axe. Le dispositif pourrait comprendre 60 à 70 cerfs-volants, flottant à 800 mètres d’altitude, sur une surface totale de 500 m², produisant plusieurs centaines de mégawatts. Avec ce système, le prix de l’électricité reviendrait à 15 euros le kilowattheure. Installé sur un ancien site nucléaire – déjà protégé par une interdiction de survol –, une roue de cerfs-volants pourrait produire autant d’énergie que la centrale nucléaire précédemment exploitée.

 

Cerfs-volants sous-marins ou « cerfs-nageants »

En utilisant un mécanisme similaire au cerf-volant décrit ci-dessus, David Olinger a développé un nouveau procédé ; il s’agit d’exploiter l’énergie des courants marins.

Il explique : «de la même façon qu’une turbine éolienne peut transformer les mouvements de l’air en électricité, il existe une possibilité d’exploiter la “brise” marine pour produire de grande quantité d’électricité. Par exemple, il a été évalué que le potentiel du courant de Floride, qui circule du golfe du Mexique à l’océan Atlantique, atteint 20 gigawatts, l’équivalent de 10 centrales nucléaires.»    

 Il ajoute à propos de ces cerfs-volants «qu’au lieu de se déplacer dans les courants aériens, ils se meuvent dans les courants marins et sont dotés d’ailes rigides ».

Ces cerfs-volants sous-marins seraient reliés à une plateforme flottante du type de celles qui servent à l’exploitation offshore du gaz ou du pétrole. Les générateurs électriques pourraient se trouver sur la plateforme ou dans le cerf-volant lui-même. L’électricité est produite par les câbles qui se dévident et de rembobinent sur des enrouleurs.

David Olinger estime que cette solution présente deux avantages importants par rapport aux hydroliennes : d’abord en raison de la taille plus petite des générateurs, les cerfs-volants se déplacent 3 à 5 fois plus vite que le courant marin et permettraient d’obtenir une quantité d’énergie 64 fois plus importante. Ensuite parce que la liaison avec une plateforme flottante rend l’installation et la maintenance nettement moins coûteuse que pour les hydroliennes.

Plusieurs sociétés se sont déjà emparées de l’idée pour la développer

Ainsi le groupe Saab et la société Suédoise MINESTO ont inventé la technologie Deep Green Turbine.

Ce concept est un récupérateur d’énergie des courants marins utilisant une mono turbine de 7 tonnes couplée à un cerf-volant sous-marin. D’après le constructeur, ce système pourrait produire assez d’énergie pour fournir près de 4 millions de foyers chaque année.

Comment ça marche ?

Cerf-volant par MinestoLe cerf-volant tourne dans l’eau en décrivant des huit au gré des courants attaché au fond par un câble qui le laisse libre de ses mouvements. Il est fixé sur un fond marin entre 60 et 120 mètres de profondeur dans un courant dont la vitesse serait de 1 à 2 m/s.

Selon l’estimation du PDG de Minesto, Anders Jansson, de l’énergie électrique pourrait être produite dans une fourchette entre $ 0,09 et $ 0,20 cts par kWh (à peu près l’équivalent en euros).
Cette technologie est déjà financée en partie par les gouvernements britannique et suédois !

 

HydroWing par SeaKineticsLa société SeaKinetics, quant à elle, a commencé à développer et à tester dès 2008 sur le site de l’EMEC (European Marine Energy Centre) en Ecosse, un système plus imposant que Deep Green.

Ce système, appelé « HydroWing », se trouve à des profondeurs variant entre 25 et 150 mètres, c’est-à-dire au-dessous de toute circulation marine, sous le rayon de l’action des vagues mais au-dessus ou dans les courants marins. L’HydroWing ressemble à un gigantesque cerf-volant attaché au fond par plusieurs câbles d’amarrage ; visuellement c’est un biplan, c’est-à-dire qu’il se présente sous la forme de deux ailes montées en parallèle et qui hébergent entre elles plusieurs turbines axiales couvrant toute la longueur.

Les principaux avantages de ce concept consistent dans le fait qu’il est installé à une profondeur assez importante pour obtenir une quantité optimale d’énergie et pour éviter toute interaction avec la navigation ; le fait qu’il est installable sur presque tous les sites mondiaux en raison de sa spécificité à opérer en eaux profondes ; et enfin, le fait que la profondeur d’immersion du système le protège des tempêtes, de la force des vagues et des collisions de déchets.

 

L’innovation, dans le domaine des énergies renouvelables, est en plein essor. L’océan représente un terrain de jeu incroyable, comment en exploiter les ressources tout en le préservant !?

Avec plus de 5000 km de littoral, la France devrait entrer dans cette course à l’invention ; les pouvoirs publics devraient financer et favoriser le développement de recherches dans ce domaine.

Aujourd’hui, le mix énergétique Français est composé à plus de 70% de nucléaire et que l’on soit pour ou contre ce moyen de production d’énergie, une chose est sûre, nous devons élargir notre palette de sources d’énergie.

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