Qu’est-ce que l’énergie houlomotrice ?

publié le 28/01/2021 | mis à jour le 17/03/2023 | par Laurie Fouché

Qu’est-ce que l’énergie houlomotrice ?

Une définition simple de l’énergie houlomotrice est l’énergie contenue dans le mouvement de la houle, c’est-à-dire les oscillations de l’eau qui se créent sous l’influence du vent au large ; en approchant des côtes, des vagues se forment. Ces mouvements répétés d’une grande quantité d’eau peuvent être utilisés de différentes manières pour actionner des générateurs et ainsi produire de l’électricité.

Fonctionnement d’une usine houlomotrice

Cette énergie renouvelable n’en est encore qu’à ses prémices, et il n’existe à ce jour pas de centrale houlomotrice à grande échelle. Cependant, plusieurs prototypes ont été créés et sont déjà installés pour être testés en conditions réelles. Si tous utilisent l’énergie des vagues pour générer de l’électricité, leurs fonctionnements sont toutefois très différents.

Une part importante de nouvelles technologies utilise les vagues pour mettre un fluide hydraulique sous pression. Celui-ci est ensuite utilisé pour actionner une turbine et ainsi générer de l’électricité. Les principales inventions houlomotrices sont :

• la chaîne flottante articulée, ou « serpent de mer ». Il s’agit d’une succession de plusieurs flotteurs connectés entre eux et installés dans le sens du mouvement des vagues. Ces bouées sont ancrées au sol et le mouvement créé au niveau des articulations comprime un fluide hydraulique ;
• la paroi oscillante immergée est une paroi montée sur un bras articulé fixé au sol océanique. Elle fait face au mouvement des vagues et est donc emportée par les mouvements de va-et-vient. Au niveau de l’articulation, le fluide hydraulique est mis sous pression ;
• la colonne à oscillation verticale est une bouée unique reliée au fond marin par un piston. La houle fait monter et descendre ce flotteur, ce qui actionne le piston et comprime le fluide ;
• le capteur de pression immergé est placé au plus près du sol océanique et est actionné par les variations de pression. Lorsque la quantité d’eau au-dessus du capteur augmente (au passage d’une vague), celui-ci descend, lorsqu’il y a moins d’eau, il remonte. C’est ce mouvement qui actionne le piston.

Parmi les prototypes rencontrant un certain succès, il existe deux autres principes de fonctionnement qui n’utilisent pas de fluide hydraulique, ce sont :

• le piège à déferlement, un système flottant qui s’apparente à un barrage hydraulique. Les vagues se brisent sur la bouée, et une partie de l’eau passe dans le réservoir. Pour en ressortir, l’eau doit passer par des turbines qui produisent alors de l’électricité ;
• la colonne d’eau est une structure flottante qui ressemble à une grande « boîte » fermée de tous côtés, sauf pour une ouverture latérale face aux vagues. Celles-ci s’engouffrent dans la colonne et chassent l’air qui se trouve en haut. Pour s’échapper, l’air doit passer par des turbines qui sont situées dans le plafond. De plus, lorsque la colonne se vide de son eau après le passage de la vague, la baisse de pression dans le piège « aspire » de l’air de l’extérieur et les turbines sont actionnées à nouveau dans l’autre sens.

L’énergie houlomotrice dans le monde

Il n’existe aujourd’hui aucun grand projet d’usine à énergie houlomotrice, car les nouvelles technologies impliquées doivent encore faire leurs preuves. En revanche, plus de 50 projets tests ont déjà été installés dans le monde et ces expériences apportent un éclairage nouveau sur l’utilisation de cette énergie verte.

Plus précisément, l’avenir de l’énergie houlomotrice dépend de :

• la performance des différents prototypes en conditions réelles (résistance à la corrosion, à l’accumulation de dépôts organiques, aux tempêtes, etc.) ;
• la rentabilité de ces projets (coût d’installation, de raccordement et d’entretien face au prix client actuel du kWh) ;
• l’impact environnemental des installations déjà en place.

En France

Possédant le deuxième plus grand espace maritime au monde, la France compte déjà plusieurs installations houlomotrices d’envergure, en particulier :

• le SEAREV (Système électrique autonome de récupération de l’énergie des vagues), un projet lancé par l’École centrale de Nantes en 2003 et qui aboutit à l’installation de la plateforme dite « Wavegem » au large du Croisic en 2019 pour un test de 18 mois ;
• le système Seacap porté par l’entreprise bretonne Hydrocap Energy ;
• le prototype de l’entreprise française D2M couramment appelé le Bilboquet ;
• le projet d’installation en Bretagne du système WaveRoller, développé par la société finlandaise AW Energy ;
• le prototype Wave Energy Converter (WEC) S3 est un projet franco-monégasque lancé par l’entreprise SBM Offshore et dont l’installation dans les eaux territoriales de la principauté a été annoncée fin 2019. À l’heure actuelle, la société n’a pas communiqué de nouvelles informations concernant ce projet, et il est probable que l’installation subisse un contretemps dû à la situation sanitaire mondiale.

À noter également qu’une installation utilisant le procédé CETO de l’entreprise australienne Carnegie et une autre composée de « serpents de mer » Pelamis avaient été mis en place à La Réunion, un territoire qui dépend encore beaucoup des énergies fossiles pour son approvisionnement en électricité. Malheureusement, le cyclone Bejisa (2014) a détruit une grande partie de ces aménagements, et les projets n’ont pas pu reprendre. L’entreprise Pelamis Wave Power a d’ailleurs cessé son activité la même année.

Dans le monde

En Europe, ce sont les Britanniques qui ont le plus d’avance dans l’exploitation de l’énergie houlomotrice avec plusieurs projets en Écosse (une colonne d’eau oscillante Limpet sur l’île d’Islay, une bouée « Penguin » du Finlandais Wello et une paroi oscillante immergée Oyster au large des Orcades ainsi qu’un projet Pelamis) et au Pays de Galles (projet Wave Dragon, une plateforme à déferlement).

Le Portugal s’est aussi lancé dans l’aventure avec plusieurs installations Pelamis mises en place en 2009 au large de Póvoa de Varzim, mais celles-ci n’ont fonctionné que deux mois, la technologie n’étant alors pas assez au point pour faire face aux conditions réelles.

En Australie, où se trouve l’entreprise Carnegie créatrice des bouées immergées CETO, cette technologie a été installée au large de Perth. Il s’agit d’une petite centrale produisant de l’électricité connectée au réseau électrique et elle permet également la dessalinisation d’eau de mer. L’ambition affichée est de créer des bouées plus puissantes, générant plus d’électricité pour passer à une production à grande échelle grâce à la force des vagues.

En chiffres

Nous l’avons vu, les technologies houlomotrices de production de l’électricité ont encore besoin d’améliorations pour s’imposer au niveau industriel. En revanche, cette énergie a la capacité d’occuper une place forte dans le mix énergétique mondial.

Le potentiel total des énergies de la mer théorique au niveau mondial (marémotrice, hydrolienne, houlomotrice, thermique et osmotique confondues) a été estimé en 2018 par l’Agence internationale de l’énergie entre 20 000 et 90 000 TWh par an. La part de l’énergie des vagues dans ce potentiel mondial est estimée entre 8 000 et 80 000 TWh par an. Si l’on compare ces données pour l’énergie houlomotrice à la consommation mondiale d’énergie (115 600 TWh/an en 2018), on constate qu’elle a le potentiel de couvrir 7 à 70 % des besoins mondiaux. La comparaison est encore plus impressionnante avec la consommation planétaire d’électricité (22 300 TWh/an en 2018) : la production houlomotrice pourrait représenter 36 à 360 % ! Attention toutefois, ces chiffres sont hypothétiques et concernent toute l’énergie qui pourrait être recueillie sur la surface de la planète, indépendamment de la faisabilité technique.

Un rapport de 2014 de SI Ocean, l’initiative stratégique de l’UE pour le développement des énergies marines, estimait que l’Europe pourrait avoir un parc de production énergétique marémotrice et houlomotrice produisant 260 TWh/an d’ici 2050, avec environ 150 TWh par an pour l’énergie des vagues uniquement (pour une consommation d’énergie en Europe en 2018 de 13 550 TWh/an). Cependant, le développement des technologies de production d’électricité d’origine maritime ayant été plutôt lent, ces données sont probablement à revoir à la baisse ou l’échéance à repousser dans le temps.

Au Royaume-Uni, le potentiel total de production d’électricité par les vagues des projets actuellement à l’étude est de 50 TWh par an, soit un peu plus de 3 % des 1 510 TWh d’énergie consommés chaque année dans le pays.

En ce qui concerne la France, sa façade atlantique a un potentiel technologiquement utilisable similaire à celui du Royaume-Uni, pour une consommation annuelle totale légèrement supérieure (1 800 TWh/an en 2018). La différence notoire réside dans les DROM-COM qui disposent pour leur part d’un potentiel très élevé par rapport à leur consommation. De plus, ce sont pour la plupart des territoires isolés (car insulaires) pour lesquels l’approvisionnement en énergie est compliqué et coûteux, l’énergie houlomotrice pourrait être un chemin d’accès à l’autonomie énergétique.

Avantages et inconvénients de l’énergie houlomotrice

En tant qu’énergie renouvelable, celle provenant des vagues présente plusieurs atouts :

• les vagues et leur amplitude, et donc la production houlomotrice, sont prévisibles environ une semaine à l’avance, ce qui présente un fort intérêt, surtout comparé aux autres énergies vertes ;
• il est rare que la houle soit inexistante, ce qui rend la production d’électricité houlomotrice presque continue, contrairement aux sources intermittentes d’énergie comme l’éolien ou le solaire ;
• les variations générales de la houle sont particulièrement adaptées à la production d’électricité, avec une tendance à la hausse en hiver et en soirée, ce qui correspond aux pics de la demande ;
• les zones exploitées dans le cadre de ces installations sont généralement inutilisables pour d’autres activités, contrairement à des fermes de production d’électricité sur la terre ferme ;
• la surface d’exploitation maximale théorique est immense : environ 70 % de la planète est recouverte d’eau. On sait que tout cet espace ne peut être utilisé pour la production d’électricité, mais le potentiel reste très grand.

Il est important de noter qu’il existe également des problématiques liées à l’énergie houlomotrice, notamment :

• les prototypes déjà en place ont encore du mal à résister aux conditions difficiles dans lesquelles ils sont installés, et la plupart ne pourraient pas résister à un événement naturel de grande ampleur (tempête, cyclone, tsunami, etc.) ;
• les coûts d’installation, d’exploitation et d’entretien des installations houlomotrices sont encore très élevés comparativement aux autres énergies actuellement utilisées dans le monde ;
• le passage à l’échelle industrielle, et donc la construction de vraies centrales houlomotrices, ne peut pas encore se faire du fait des incertitudes technologiques et du montant des investissements nécessaires ;
• la rentabilité théorique d’une usine houlomotrice ne peut encore être calculée, car il existe trop d’inconnues ;
• les conséquences environnementales, notamment sur la faune et la flore marine et les écosystèmes côtiers, sont difficiles à estimer.

Histoire de l’énergie des vagues

À l’origine, les utilisations de l’énergie houlomotrice se concentraient sur les changements de conditions météorologiques et de navigation : il s’agissait de prévenir les marins et habitants sur la côte que la houle se faisait plus puissante. Ces systèmes étaient en général composés d’une bouée et d’une clochette, puis d’un sifflet actionné par les vagues. Le premier brevet déposé en France concernant l’utilisation de l’énergie des vagues date de 1799, et le premier appareil connu transformant cette énergie en électricité a été créé en 1910.

Par la suite, cette méthode de production d’électricité a connu différentes périodes d’engouement (dans les années 1940, après le choc pétrolier de 1973 et dans les années 2000 avec la mise en avant de la question environnementale), mais qui n’ont jamais abouti jusque-là à une production industrielle d’électricité. Les avancées technologiques d’envergure qui ont été réalisées ces dernières décennies permettront peut-être à l’énergie houlomotrice d’être l’une des énergies du futur.

Pour les consommateurs qui souhaitent œuvrer pour la transition écologique, il est possible de souscrire un contrat d’électricité d’origine renouvelable. Celle-ci est généralement produite à partir d’énergie hydraulique, éolienne et solaire, mais peut également provenir de sources en développement comme la biomasse ou l’énergie marémotrice.

Que vous ayez déjà un contrat d’électricité ou non, il est possible de changer de fournisseur pour consommer de l’électricité verte sans forcément faire grimper la facture. Pour en savoir plus sur l’électricité renouvelable et pour comparer les prix, vous pouvez utiliser le comparateur d’électricité Choisir.com ou par téléphone vous faire accompagner par un expert énergie. Ces services sont entièrement gratuits et sans engagement.