L'énergie marémotrice

L'énergie marémotrice est issue des mouvements de l'eau créée par les marées, causées par l'effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil. Elle est utilisée soit sous forme d'énergie potentielle - l'élévation du niveau de la mer, soit sous forme d'énergie cinétique - les courants de marée. L'énergie marémotrice n'est pas neuve : les premiers moulins à marée ont été construits au Moyen Âge en Bretagne.

1 Énergie marémotrice

L'énergie marémotrice est issue des mouvements de l'eau créée par les marées, causées par l'effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil. Elle est utilisée soit sous forme d'énergie potentielle - l'élévation du niveau de la mer, soit sous forme d'énergie cinétique - les courants de marée. L'énergie marémotrice n'est pas neuve : les premiers moulins à marée ont été construits au Moyen Âge en Bretagne.

2 Principes

Le phénomène de marée est dû au différentiel de temps de rotation entre la Terre (24 heures) et la Lune (28 jours) qui est donc relativement fixe par rapport à celle-ci. Il s'ensuit que le globe terrestre tourne à l'intérieur d'un globe d'eau de mer allongé dans les deux sens par l'attraction lunaire. On peut utiliser cette énergie de rotation, ce qui a pour effet (dans des proportions infimes, bien que définitives) de ralentir la Terre et d'éloigner la Lune pour des raisons de conservation du moment cinétique de l'ensemble. L'énergie dite marémotrice constitue donc une récupération de l'énergie cinétique de rotation de la Terre. L'énergie correspondante peut être captée sous deux formes : • énergie potentielle (en exploitant les variations du niveau de la mer) : c'est la technique utilisée dans l'usine marémotrice de la Rance • énergie cinétique (en exploitant les courants de marée, qui peuvent être captés par des turbines, ou hydroliennes). Les sites adaptés au captage de l'énergie marémotrice sont peu nombreux ; ils se concentrent dans les régions où, du fait notamment des conditions hydrodynamiques, l'amplitude de l'onde de marée (inférieure au mètre loin des côtes) est amplifiée : c'est notamment le cas en France dans la Baie du Mont-Saint-Michel, près de laquelle se trouve l'usine de la Rance et au Canada dans la Baie de Fundy où le marnage dépasse 10 mètres, ce qui génère des courants de marée intenses pouvant dépasser 5 nœuds, soit près de 10 km/h. L'exploitation optimale de l'énergie potentielle nécessite des aménagements importants, qui modifient notablement les équilibres écologiques dans des zones généralement fragiles ; il est probable que cette voie ne sera plus guère exploitée à l'avenir et que l'usine de la Rance restera une expérience isolée. Le captage de l'énergie cinétique des courants de marée est actuellement prospecté ; pour être exploitables, les courants doivent dépasser 3 nœuds sur des durées notables.

3 Origine de l'énergie des marées

L'eau des océans, en raison du surcroit d'attraction lunaire du côté de la Lune et de sa valeur plus faible du côté opposé à celle-ci a, en coupe, une allure d'ellipse, dont le grand axe est orienté sur la direction Terre-Lune. La Terre tournant en 24 heures (approximativement) tandis que la Lune ne le fait qu'en 28 jours (approximativement), le mouvement de rotation de la Terre dans cette masse d'eau fixe produit le phénomène des marées. Lorsqu'on retient cette eau par un barrage, on en freine le mouvement, et donc du même coup - d'une façon infinitésimale - la Terre. Cela a, en raison de la loi de l'action et de la réaction, un effet sur la Lune, qu'il serait possible d'étudier par une méthode d'éléments finis, mais une astuce pour le faire plus rapidement existe : puisqu'il y a conservation du moment d'inertie et que la Terre ralentit, l'effet du freinage est donc que la Lune s'éloigne (de façon infinitésimale elle aussi par rapport à sa distance). Ce ralentissement existe de toute façon : à la fin du XIXe siècle, l'année faisait 365,242196 jours et aujourd'hui 365,242190 jours (on remarquera que la différence porte déjà sur la 9e décimale, alors que les astronomes travaillent plus volontiers avec 16. Un effet de huit ordres de grandeurs en dessous est donc remarqué par eux s'il se cumule sur plus d'une dizaine d'années, ce qui est le cas pour la Rance). Les usines marémotrices ne font qu'augmenter un peu le freinage. Elles utilisent donc in fine l'énergie cinétique de rotation de la Terre, matérialisant d'une façon nouvelle un vieux rêve exprimé par Gaston de Pawlowski (de l'Institut) et d'Alphonse Allais qui était d'installer une roue dentée sur l'équateur pour récupérer le mouvement de rotation terrestre. Les effets climatiques éventuels d'une baisse - même légère - de la vitesse de rotation de la Terre ne semblent pas à ce jour avoir été étudiés. Qualitativement, on sait qu'un ralentissement significatif : • diminuerait la vitesse du cycle thermique terrestre (périodes diurne et nocturnes plus longues) • augmenterait les écarts de température entre les jours et les nuits, avec pour conséquence une augmentation des mouvements atmosphériques (tempêtes...) On peut toutefois observer qu'il s'agit de capter une énergie qui se dissipe actuellement complètement par frottement dans l'océan, essentiellement au voisinage des côtes.

4 Potentiel

L'ordre de grandeur de l'énergie naturellement dissipée annuellement par les marées est évalué à 22 000 TWh soit l'équivalent de la combustion de moins de 2 Gtep. Ce chiffre est à comparer à la consommation d'énergie de l'humanité, de l'ordre de 10 Gtep. Seule une fraction de cette énergie étant récupérable, l'énergie marémotrice ne pourra contribuer pour l'avenir que pour une faible part à la satisfaction des besoins mondiaux. Par rapport à la plupart des autres énergies naturelles (pas exactement renouvelable, voir plus bas : d'où vient l'énergie...), l'énergie marémotrice présente l'avantage d'être parfaitement prédictible : en un point donné, l'énergie disponible ne dépend que de la position relative des astres et de la Terre ; de plus, la propagation de l'onde de marée n'est pas instantanée (il y a par exemple plusieurs heures de décalage entre le passage de cette onde à Brest et dans le Pas de Calais) : ceci contribue globalement à "étaler" la production, et à effacer les passages à zéro périodiques de la production en un point.

5 Histoire

La première utilisation de l'énergie marémotrice remonte aux années 1120, avec la construction de moulins à marées, utilisant la barre de l'Adour. En France, dans la période 1920-1930, deux projets d'usines marémotrices, au Paluden[1] sur l'Aber-Wrac'h en Finistère et sur l'Arguenon en Côtes-d'Armor, virent le jour mais ne furent pas menés à long terme.