Cet article a obtenu le deuxième prix au Concours étudiant sur le thème Energ’ETHIC, organisé par Sia Conseil, L’Expansion et RTE.

Lorsque l’eau douce d’un fleuve rencontre l’eau salée des mers et océans, une quantité importante d’énergie est libérée. Il est possible de la récupérer pour la convertir en électricité. Cette nouvelle voie de production d’électricité est très prometteuse : renouvelable et respectueuse du climat, elle permet également de s’adapter aux contraintes du réseau électrique.

Energies renouvelables et réseau électrique

Les dirigeants européens se sont engagés à fixer à 20 % la part des sources d’énergies renouvelables dans la consommation d’ici 2020. L’intermittence de ces dernières constitue néanmoins un obstacle de taille à surmonter pour réduire de façon significative les émissions de gaz à effet de serre liées à la production d’électricité. En effet, le vent et le soleil ne peuvent pas être contrôlés, leur prévision est relativement imprécise et l’électricité produite ne peut être efficacement stockée.

Le Danemark possède par exemple la plus grande capacité éolienne d’Europe, mais produit une électricité très carbonée. Lorsque la demande d’électricité par le réseau est trop forte, le Danemark doit effectivement rallumer ses centrales thermiques pour compenser, d’où la pollution constatée.

Les énergies solaires ou éoliennes ne présentent pas suffisamment de souplesse du point de vue de la gestion du réseau. Il serait donc intéressant de disposer d’énergies renouvelables non intermittentes et à faible émission de CO2 (à l’instar de l’hydraulique) qui puissent constituer un appoint en cas de forte hausse de la demande. Les centrales osmotiques pourraient tout à fait convenir à ce cahier des charges contraignant.

Principes et technologie des centrales osmotiques

Les centrales osmotiques permettent de produire de l’électricité de la même manière qu’un barrage hydrau-lique, par turbinage, cependant l’eau utilisée est remon-tée en amont de la turbine par osmose. Cela permet une production régulière d’électricité ou un moyen d’ajustement aux variations du réseau en cas de stockage avant la turbine.

L’osmose est un phénomène physique à l’œuvre dans de nombreux mécanismes biologiques. Son processus inverse peut également servir à dessaler l’eau de mer.
Le principe est le suivant: lorsque deux réservoirs, l’un rempli d’eau douce et l’autre d’eau salée, sont mis en contact par l’intermédiaire d’une membrane semi-perméable, les deux volumes se mélangent spontané-ment pour équilibrer les concentrations en sel. La mem-brane poreuse ne laisse passer que les molécules d’eau, au détriment du sel. L’eau douce traverse donc la mem-brane, ce qui entraine une élévation du niveau côté eau salée.

Ce phénomène est mis à profit pour transformer l’énergie potentielle de l’eau surélevée en énergie élec-trique à l’aide d’une turbine. L’entreprise publique nor-végienne Statkraft a ainsi mis en service fin 2009 le pre-mier prototype (Cf schéma).

Perspectives

Faisant appel à des ressources de base – eau douce & eau salée – cette technologie est neutre pour l’environnement. Elle peut être implantée partout où un cours d’eau se jette dans la mer, en milieu rural ou en sous-sol de sites industriels portuaires par exemple. Ainsi, on pourrait rapprocher la production d’électricité du lieu de consommation. Le couplage osmose/osmose-inverse au sein d’une même usine, permettant au choix de produire de l’électricité ou de dessaler l’eau, constituerait également une solution intéressante pour de nombreux pays en développement.

Cependant, l’efficacité des membranes doit être amélio-rée pour rendre cette énergie compétitive. Statkraft se montre confiant à cet égard : une centrale industrielle de 25 MW est prévue pour 2015, pour un coût de production de 50 à 100 €/MWh. Le potentiel de production mondial est évalué à 1700 TWh par an, soit l’équivalent de la moitié de la production électrique totale de l’Europe. A l’échelle de l’Europe, la capacité théorique est de 200 TWh. Quant à la France, nos estimations s’élèvent à 6 TWh ce qui correspond à la production photovoltaïque et éolienne française de 2008.

La production d’électricité par osmose semble avoir de beaux jours devant elle. Si les performances environne-mentale et énergétique des membranes s’améliorent de concert, cette énergie renouvelable non intermittente et respectueuse de l’environnement fera incontestablement partie du paysage énergétique de demain.

Bertrand Demolliens et Romain Cariou

Sources :
- Feuille de route pour les sources d’énergie renouvelables, Synthèses de la législation de L’UE http://europa.eu/legislation_summaries/energy/renewable_energy/l27065_fr.htm
- Rapport de l’International Energy Agency CO2 emissions, p.103 : http://www.iea.org/co2highlights/co2highlights.pdf
- Dispositif de sécurisation de RTE pour éviter les Black Out :

http://www.rte-france.com/fr/nos-activites/notre-expertise/gestion-du-reseau/securiser-le-reseau/veiller-a-la-surete-du-systeme

- Définition de la pression osmotique :

http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=6671

- Schéma de fonctionnement Centrale Osmotique Statkraft et évaluation du potentiel des centrales osmotiques :
www.statkraft.com/energy-sources/osmotic-power
- L’électricité en France en 2008, Commissariat général au développement durable, N° 40 juin 2009 :

http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/spipwwwmedad/pdf/40_cle76846b.pdf

- Courier International, « Mariage de raison entre deux eaux », 07/12/2009, Olivier Dessibourg, Le Temps :

http://www.courrierinternational.com/article/2009/12/07/mariage-de-raison-entre-deux-eaux

- La centrale électrique tourne à l’eau salée, Sciences et Avenir, janvier 2010, p27

http://sciencesetavenirmensuel.nouvelobs.com/hebdo/parution/p755/articles/a415887-.html?xtmc=centraleelectriquetournealeausalee&xtcr=

Cet article de Bertrand Demolliens et Romain Cariou a obtenu le deuxième prix au Concours étudiant sur le thème Energ’ETHIC, organisé par Sia Conseil, L’Expansion et RTE. Vous pourrez également retrouver les articles des neuf lauréats du Concours sur la Chaine Energie de l’Expansion ainsi que le témoignage de Romain et Bertrand sur le blog de RTE : Au delà des lignes.

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Aucun Commentaire » | 20 avril 2010 | |