Des technologies qui exploitent l'énergie de l'eau en mouvement ou les écarts de température
dans les océans promettent de fournir une électricité abondante sans carbone.
Bien avant que les humains ne deviennent dépendants des combustibles fossiles, nous avons appris comment exploiter le pouvoir de l'eau pour faire du travail. Les rivières utilisaient des moulins à farine, des grumes sciées ou des métiers à tisser qui transformaient les fibres en textiles. Les générations suivantes se sont rendu compte que l'eau en mouvement pouvait également être utilisée pour transformer des turbines génératrices d'électricité. Mais les barrages érigés avec des turbines électriques ont bloqué les cours d'eau, compromettant les écosystèmes fluviaux pour fournir de l'énergie aux villes en croissance.
Les dispositifs en cours de développement au Royaume-Uni, aux États-Unis et ailleurs génèrent de l'électricité en exploitant le mouvement des vagues et des marées ou les différences de température de l'eau entre la surface et les profondeurs d'un océan. Le secteur est prometteur, mais pour atteindre son potentiel, les ingénieurs, les entrepreneurs et les décideurs qui s'efforcent d'extraire l'électricité sans carbone de l'eau en mouvement et des gradients thermiques doivent surmonter d'énormes obstacles réglementaires et financiers.
L'énergie de l'eau a un grand potentiel
Les estimations gouvernementales et universitaires prévoient que l'énergie renouvelable marine pourrait fournir une part importante de l'électricité utilisée dans les zones côtières. Les hydrobinétiques marines ou conversion de l'énergie thermique des océans Il est souvent à noter que les technologies fournissent de l'électricité à la fois fiable et au bon endroit. Après tout, les vagues et les marées peuvent être prédites. Et les humains ont tendance à se regrouper près de l'eau: Près de 40 pour cent des Américains vivre dans les comtés directement sur un rivage, et plus de la moitié de la population mondiale vit dans 125 miles d'une côte.
Les estimations du gouvernement et des universitaires prévoient que l'énergie renouvelable marine pourrait fournir une part importante de l'électricité utilisée dans les zones côtières. Les évaluations commandées par le ministère américain de l'Énergie ont révélé que «le maximum de production électrique théorique» qui pourrait être produit par les vagues, les courants de marée et de rivière et les gradients thermiques des océans dans les eaux américaines est 2,116 terawattheures par annéeun un peu plus de la moitié de l'électricité consommée dans le pays chaque année. Un TWh d'électricité peut alimenter les maisons 85,000. Selon la California Energy Commission, le potentiel de production d'énergie de l'océan océanique exploitable est à propos des mégawatts 7,400, équivalent à 17 pour cent de la charge de pointe gérée par l'exploitant du réseau californien au cours des dernières années.
Une étude publiée par des ingénieurs de l'université d'Oxford et de l'université d'Edimbourg en janvier 2014 a découvert que des turbines marémotrices placées dans le Pentland Firth, une étroite bande d'eau séparant la côte nord de l'Écosse continentale des îles Orkney, pourraient générer 43 pour cent de l'électricité de l'Ecosse. Selon RenewableUK, une association commerciale, le potentiel d'énergie houlomotrice dans les eaux britanniques et irlandaises est de 840 TWh chaque année, ce qui équivaut à la moitié de la ressource énergétique houlomotrice européenne et près de deux fois et demie la demande annuelle actuelle du Royaume-Uni.
Les énergies marines renouvelables sont une industrie en développement rapide
À une énergie de l'océan panneau convoqué à l'Université de Californie, Berkeley, Faculté de droit en Septembre 2012, Bill Toman, alors chef de projet à la division des systèmes océaniques et marins de Science Applications International Corporation, a noté l'épanouissement de l'innovation dans le secteur. Toman, désormais directeur de Pacific Marine Renewables, a estimé que certaines technologies d'énergie marine renouvelable 80 étaient en cours de développement dans le monde entier, avec une douzaine d'entreprises arrivant à maturité.
«La vitesse d'avancement du vent est supérieure à celle du vent 30 il y a quelques années», a déclaré Paul Jacobson, leader de l'énergie océanique à l'Electric Power Research Institute. Jacobson a déclaré qu'il ne pensait pas que l'industrie des énergies marines renouvelables aurait besoin de plusieurs années 30 pour atteindre le niveau actuel du secteur éolien, car l'ingénierie de conception a énormément progressé ces dernières années.
Dans 2012, Verdant Power a installé de puissantes turbines sous la surface de East River à New York pour transformer l'énergie marémotrice en énergie électrique. Photo gracieuseté de Verdant Power, Inc.
Une poignée de développeurs au Royaume-Uni, aux États-Unis et en Chine ont obtenu l'approbation ou signé des accords pour construire des projets à l'échelle commerciale. En septembre 2013 le gouvernement écossais a donné le feu vert pour la construction de la première phase du 398 MW MeyGen projet d'énergie marémotrice. Les six premières turbines devraient être installées dans Pentland Firth, en Écosse, à 2015.
Verdant Power a reçu en janvier la première licence commerciale pour un projet d'énergie marémotrice aux États-Unis. La Federal Energy Regulatory Commission a autorisé Verdant à installer des turbines 2012 d'une capacité combinée d'un peu plus de 30 MW à East River, à New York. énergie de l'eau se déplaçant avec les marées. Au cours de sa phase de démonstration, le projet livré 70 mégawattheures d'électricité à deux clients à New York.
Dean Corren, directeur de la technologie des courants marins chez Verdant, affirme que la société prévoit d'installer sur son site sa turbine commerciale de nouvelle génération, Gen5. Le soutien financier du DOE, dit-il, permettra de tester les composants clés - acier, boîte de vitesses et pales - au cours de la prochaine année pour déterminer la fiabilité des nouvelles turbines sous l'eau. Les premières turbines Gen5 devraient être dans l'East River dans 2015.
En octobre 2013, Lockheed Martin a signé un contrat la construction de la plus grande centrale électrique thermale océanique du monde, une installation 10 MW susceptible d'être construite dans le sud de la Chine. Lockheed prévoit construire un système en circuit fermé qui utilise la chaleur des eaux de surface chaudes pour convertir l'ammoniac, qui a un point d'ébullition bas, en un gaz utilisé pour alimenter une turbine à vapeur. L'eau froide profondément sous la surface est ensuite utilisée pour convertir la vapeur en liquide.
Dan Heller, vice-président des nouvelles entreprises pour Lockheed Mission Systems and Training, a déclaré à Reuters Au moment où Lockheed envisageait de commencer à travailler sur une conception 100 MW au cours du projet et devrait être en mesure de commencer à commercialiser les versions 100 MW et 10 MW dans le monde entier dans environ cinq ans.
Défis réglementaires et limites techniques
Même si la technologie progresse, les experts de l'industrie et du gouvernement s'accordent à dire que l'énergie produite par les technologies marines renouvelables doit concurrencer rapidement les prix des énergies fossiles ou des sources d'énergie renouvelable plus matures comme l'énergie solaire, éolienne et éolienne. géothermique. Selon Max Carcas, chargé de liaison externe pour le Centre européen de l'énergie marine, l'énergie marine coûte de 0.42 à 0.50 par kilowatt-heure aujourd'hui, plus de deux fois le prix moyen de l'électricité des parcs éoliens offshore.
Les défis de la réglementation et les limites techniques ont rendu difficile la construction de projets de vagues, d'énergie marémotrice et de thermique des océans. En août 2012, Ocean Power Technologies a reçu la première licence de la Federal Energy Regulatory Commission pour une centrale houlomotrice aux États-Unis, pour une gamme d'appareils 1.5 MW située au large de la côte de Reedsport, dans l'Oregon. Un an plus tard, Le Oregonian rapporté que des obstacles réglementaires et techniques avaient bloqué le projet et que «l’OPT fait maintenant des promesses vagues de tester leur première bouée dans les eaux de l’Oregon au plus tard 2016».
Les promoteurs de projets, dont beaucoup sont des entreprises en démarrage, éprouvent des difficultés à survivre financièrement lorsqu'ils travaillent pour obtenir les permis requis.
Les retards ne se limitent pas aux États-Unis. Wave Hub, une plate-forme d'essai d'énergie renouvelable marine située sur les fonds 10 au large des côtes de Cornwall, au Royaume-Uni, et connectée au réseau terrestre par un câble sous-marin, a été achevée dans 2010 mais doit encore être utilisé. OceanEnergy, une société d'énergie houlomotrice irlandaise, avait prévu de déployer son Bouée OE sur le site à la fin de 2012. En décembre 2013, Wave Hub annoncé la compagnie d'énergie des vagues Seatricity projette de développer un réseau 10 MW sur le site au cours des deux prochaines années.
«Les cinq dernières années ont été plutôt brutales pour les promoteurs qui tentaient de mettre en place des projets de vagues océaniques, marémotrices et hybrides», a déclaré Toman, de Pacific Marine Renewables, lors du rassemblement 2012 Berkeley. Les promoteurs de projets, dont beaucoup sont des entreprises en démarrage, éprouvent des difficultés à survivre financièrement lorsqu'ils travaillent pour obtenir les permis requis.
«Beaucoup d'ingénieurs qui voulaient mettre quelque chose à l'eau, une fois qu'ils ont eu un aperçu du cadre réglementaire, ont eu les yeux grands ouverts et ont décidé:« OK, je vais avoir besoin de beaucoup plus d'argent, et je Je vais avoir besoin de parler à d'autres consultants qui en savent quelque chose », a déclaré Laura Engeman, chef de projet au California Ocean Protection Council, au même panel.
Le défi pour les organismes de réglementation, a ajouté M. Engeman, consiste à «trouver un équilibre entre les possibilités d'essais et les précautions environnementales nécessaires. Les développeurs industriels sont financièrement limités. C'est souvent un grand obstacle pour eux de développer le type d'information de base que la plupart des organismes de permis exigent. "
"Parce que ce sont de nouvelles technologies qui sont placées dans des environnements où ce genre de chose n'a pas été fait auparavant, il y a beaucoup d'incertitude environnementale", explique Jacobson de l'EPRI. Un rapport préparé pour le California Ocean Protection Council et la California Energy Commission, publié en novembre 2008, a constaté que «peu d'impacts majeurs des installations de conversion d'énergie houlomotrice sur les oiseaux et les mammifères marins sont anticipés »Les auteurs ont conclu que« même si des problèmes technologiques et économiques importants demeurent, les problèmes écologiques semblent, à ce stade, gérables ».
Un problème domine complètement cette scène et limite le taux de croissance, et c'est la disponibilité du capital. »- Dean Corren, Verdant
Pourtant, les choses semblent mieux à l'horizon. Pour aider les développeurs à naviguer dans le processus de réglementation, le California Ocean Protection Council a publié des directives d'autorisation pour les projets d'énergies renouvelables océaniques en décembre 2011. Et en août 2013, les sénateurs américains Ron Wyden, D-Ore., Et Lisa Murkowski, R-Alaska, introduit la Loi sur les énergies marines et hydroliques de 2013, qui favoriserait le développement et la rationalisation des permis pour les technologies marines renouvelables. Le 20 de janvier, 2014, la Commission européenne a publié un deux-étapes Plan d'action sur l'énergie bleue en vertu de laquelle l'UE convoquera d'abord les parties prenantes pour identifier et proposer des solutions aux défis auxquels fait face l'industrie des énergies marines renouvelables et ensuite développer une feuille de route stratégique par 2016 pour guider le secteur vers la commercialisation.
Montrez-nous l'argent
Ensuite, il y a le financement. "Il faut comprendre qu'un problème domine complètement cette scène et limite le taux de croissance, et c'est la disponibilité du capital", explique Corren de Verdant Power. "Pour les énergies émergentes, le capital-risque n'existe plus."
"Une grande partie de la vague est juste trop tôt pour le capital-risque", a déclaré Toman à son auditoire de Berkeley. "Il a été estimé qu'il en coûte environ $ 100 millions pour passer d'un dessin de serviette cocktail à un dispositif d'onde commerciale. C'est une quantité effroyable de capital à demander à votre inventeur de garage pour arriver avec.
Le PowerBuoy d'Ocean Power Technologies produit de l'électricité en faisant des vagues dans les mers agitées au large des côtes écossaises. Photo gracieuseté de Ocean Power Technologies, Inc.
Là où l'énergie marine prend racine, c'est souvent grâce à l'intervention du gouvernement.
"C'est pourquoi l'Europe mange notre déjeuner", dit Corren. "Notre gouvernement a maintenant la philosophie - la moitié au moins a la philosophie - que le gouvernement ne devrait rien faire."
Les promoteurs reconnaissent l'importance de l'aide gouvernementale fournie à l'industrie - ils souhaitent simplement qu'il y en ait davantage. "Depuis l'élection du président Obama, le ministère de l'Energie a reconstitué son programme hydroélectrique et s'est également engagé en faveur des énergies marines renouvelables, aussi bien marémotrices que marémotrices," dit Corren, "mais c'est encore loin nous voulons être un acteur majeur dans l'industrie mondiale. "
Jacobson, de l'EPRI, fait remarquer que le DOE a parrainé des évaluations des ressources énergétiques et environnementales marines renouvelables (l'EPRI a dirigé les évaluations des vagues et des ressources fluviales), le développement technologique des composants et le développement de projets.
"Le soutien contractuel du DOE a été incroyablement utile", dit Corren. «L'état de New York a été incroyablement utile depuis les« 80 ». Le DOE a reconnu qu'il devait augmenter la part des coûts de ses subventions pour qu'elle corresponde à ce que les autres pays offraient, dit-il. Auparavant, les contrats étaient accompagnés du partage des coûts 50 / 50; maintenant, les contrats peuvent aller jusqu'à un partage des coûts 80 / 20. En août 2013, DOE attribué 16 millions $ faire avancer les projets 17 qui captent l'énergie des vagues, des marées et des courants.
Les énergies marines renouvelables ont un avenir radieux
Les bailleurs de fonds de l'industrie s'accordent à dire que les énergies renouvelables marines ont un brillant avenir même si, à court terme, elles progressent plus rapidement en dehors des États-Unis. Corren dit que cela signifiera probablement que la plupart des entreprises américaines déménageront à l'étranger. "Soit en Europe, en particulier au Royaume-Uni et en Écosse, soit en Corée du Sud", ajoute-t-il, ajoutant que Verdant possède déjà une société en Angleterre. "Nous avons eu des conversations avec la Chine. Ce sont des pays avec des ressources importantes et des engagements importants à investir dans la technologie pour y arriver », dit-il.
A la conférence de Berkeley, Toman a accepté, disant: "Wave et Tidal vont comme des gangbusters en Europe, en particulier au Royaume-Uni et en Écosse. Je vois que migrer ici aux États-Unis. Ils considèrent le marché californien comme une sorte de Saint-Graal. Nous pouvons être dans une période lente en ce moment, mais je vois les efforts européens qui tentent de nous coloniser. "
Les experts sont convaincus que les énergies renouvelables marines deviendront plus compétitives au fil du temps à mesure que la technologie évoluera.Prototypes de près d'une douzaine d'appareils d'énergie marine fonctionnent aux sites gérés par le European Marine Energy Centre, un centre d'essai connecté au réseau dans les îles Orkney, en Écosse, établi à 2003. D'autres dispositifs d'énergie houlomotrice et marémotrice ont été testés dans l'installation de 59-million, financée par les gouvernements écossais et britannique et par l'UE, mais autofinancée depuis 2011 - par rapport à tout autre site dans le monde. Selon la Commission européenne, certains projets d'énergie renouvelable marine 2 GW sont en cours en Europe.
Les experts sont convaincus que les énergies marines renouvelables deviendront plus compétitives au fil du temps à mesure que la technologie évoluera. "Il y a beaucoup de carnage parmi les premiers projets", a déclaré Toman. "Cependant, une énorme quantité d'expérience a été acquise. Les projets subséquents vont bénéficier du travail acharné qui a été accompli par ces projets antérieurs. "
"Ce n'est pas la façon la moins chère de produire de l'électricité en ce moment", dit Jacobson. "S'il n'y a pas une forme de demande d'énergie renouvelable, il est alors beaucoup plus difficile de faire en sorte que le financement continue à développer la technologie au point qu'elle puisse être compétitive sur le long terme." Des politiques telles que tarif d'achat approuvé récemment en Nouvelle-Écosse Selon lui, des projets d'énergie marémotrice sont nécessaires pour développer l'industrie.
Écrire sur le blog du Centre Européen de l'Energie Marine, Carcas prédit"Il n'est pas inconcevable qu'une fois le premier 1,000 [MW] d'énergies renouvelables marines installé (équivalent à une centrale électrique conventionnelle) les coûts pourraient être similaire à celle du vent offshore. "
"Cette industrie a un avenir. Ce sera un petit mais important élément du puzzle pour rassembler toutes les sources dont nous avons besoin et qui sont à la pointe de la durabilité », explique Corren. "Il a un brillant avenir."
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Cet article a paru sur ensia
A propos de l'auteur
Justin Gerdes est un journaliste indépendant basé dans la région de la baie de San Francisco, spécialisé dans l'énergie et le changement climatique. Son travail est apparu au Gardien, Yale Environnement 360, Forbes.com, MotherJones.com, Smithsonian.com, Chinadialogue, le chrétien Science Monitor et GreenBiz.com, entre autres.
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