Eoliennes : Floatgen ouvre la voie de l’éolien en mers profondes

Dans Communication, Entreprise, Éolienne, Hydraulique, Hydrolien par le 19 novembre 2015Pas de commentaire

floatgenLe projet FLOATGEN se reconfigure et ouvre la voie de l’éolien en mers profondes avec la première éolienne flottante testée au large des côtes françaises. Sept partenaires, venant de quatre pays Européens, se sont réunis à l’Ecole Centrale de Nantes le 24 juin pour inaugurer la nouvelle configuration de ce projet de recherche sur les éoliennes en mer flottantes. La première éolienne flottante en France, FLOATGEN, sera ainsi testée au large du Croisic sur le site d’expérimentation en mer SEM-REV, avec une turbine de 2 MW.

Quel est l’objectif de FLOATGEN ?

L’objectif du projet FLOATGEN est de démontrer la faisabilité technique et la viabilité économique de l’éolien flottant, dans le but d’étendre le potentiel de développement de parcs éoliens en mer aux eaux profondes et disposant d’un meilleur gisement de vent. Le projet a également pour objectif de démontrer le fort potentiel de diminution des coûts de l’électricité produite par des parcs éoliens flottants.
Le projet évaluera la performance de la combinaison de l’éolienne et de la fondation flottante afin d’accumuler suffisamment d’expérience pour optimiser la performance de futurs projets utilisant cette technologie.
“ Le projet a subi plusieurs changements, mais il est désormais prêt à tester le premier démonstrateur d’éolien flottant reposant sur une technologie 100% européenne” souligne Mauro Villanueva, Directeur du Développement Technologique de GAMESA et coordinateur de FLOATGEN.

eolienne-flottante

Lancé en janvier 2013, le projet FLOATGEN inclut maintenant l’Ecole Centrale de Nantes et son site d’expérimentation en mer SEM-REV dans le consortium. “ SEM-REV est une zone offshore de 1km² disposant de moyens de mesures océanographiques, d’un centre de recherche à terre, d’un câble électrique sous-marin à haute tension, d’un système de connexion sous-marin et d’une sous-station électrique connectée au réseau national. Aujourd’hui, le site SEM-REV est complètement opérationnel en termes d’autorisations, ce qui correspond parfaitement au planning du projet FLOATGEN ” explique Christian Berhault, directeur de SEM-REV. Le financement de ce projet a été assuré dans le cadre du Contrat de Projets Etat Région 2007-2013, avec une forte contribution de la Région Pays de la Loire.

Le consortium compte désormais 7 partenaires européens, composé au niveau industriel par GAMESA, un fabricant mondial de turbines éoliennes, en coopération étroite avec IDEOL, le fournisseur de la fondation flottante, la contribution de l’Université de Stuttgart soutenue pour les activités de monitoring, pour les études d’impact environnemental et la communication par FRAUNHOFER-IWES et le GROUPE RSK, (biologie marine), ZABALA, société de conseil ainsi que l’Ecole Centrale de Nantes pour la réalisation des tests en mer sur son site d’expérimentation SEM-REV.


Le démonstrateur de 2MW utilisera la technologie « Damping Pool® » brevetée et développée par la société française IDEOL. Il s’agit d’un flotteur de surface, en forme d’anneau rectangulaire, relativement compact, à faible tirant d’eau et au comportement hydrodynamique extrêmement performant, permettant de réduire significativement le coût de l’éolien flottant. Le puits central situé à l’intérieur du flotteur est conçu et dimensionné pour permettre l’amortissement des mouvements du flotteur, grâce aux phénomènes de ballotement de l’eau retenue à l’intérieur, et ainsi de réduire les mouvements induits sur la turbine.

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L’hydroélectricité

Dans Hydraulique par le 18 mai 20091 Commentaire

L’heure est à la réduction drastique des émissions de gaz à effet de serre. Le plan ambitieux Européen, (accepté par la France), de réduire les émissions de gaz à effet de serre, implique la production d’énergies renouvelables à hauteur de 23% de sa production de gaz

Depuis longtemps la France possède une production propre via l’exploitation de barrages hydroélectriques. Cette ressource représente 8% de l’énergie totale produite.

Barrage Hydraulique

Barrage Hydraulique

Les différentes installations hydroélectriques

On distingue deux types d’installations hydroélectriques :

Une hydrolienne est une turbine sous-marine utilisant l’énergie cinétique des courants marins. Cette turbine transforme alors l’énergie hydraulique, captée par les pales, en énergie mécanique grâce à un rotor. Cette énergie mécanique est enfin transformée, à l’aide d’un alternateur, en énergie électrique.

  • Les Barrages

Ces derniers sont composés de différentes technologies, on retrouve donc principalement :

  1. Les installations que l’on qualifie comme « Au fil de l’eau ». On les retrouve majoritairement sur les fleuves et les grandes rivières ayant des courants relativement rapides. Elles ne rejettent ni CO₂ ni déchet dans la nature et ne consomme aucune autre énergie. Le courant du fleuve vient entrainer les turbines, ce qui produit de l’énergie. Ce mode de production produit de façon continue une puissance de 3 000 à 4 000 MW, réinjectée sur le réseau.
  2. Les centrales en éclusées stockent de l’eau dans leurs retenues pendant les périodes de faible demande d’énergie pour la turbiner et produire de l’électricité en période de forte consommation. Ces installations nécessitent le remplissage du réservoir dont la durée varie de 2 à 400 heures.
  3. Les Stations de Transfert d’énergie par Pompage (STEP) : lors des heures creuses de consommation, l’eau en aval de la station est pompée pour être restockée en amont. Lorsque l’on arrive en heures de pointe, l’eau est alors turbinée afin de créer de l’énergie. Cependant, l’énergie produite par les STEP n’est pas considérée comme énergie renouvelable car elle nécessite une consommation d’électricité afin de remonter l’eau en amont de la station.

Le prix de rachat de l’électricité produite à partir de l’énergie hydraulique est variable, mais peut s’avérer très intéressant selon les moments de l’année.

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Les barrages hydroélectriques

Dans Hydraulique par le 18 mai 2009Pas de commentaire

Les barrages hydroélectriques en quelques chiffres

Avec 16 % de la production électrique mondiale, l’hydroélectricité constitue la troisième source de production électrique mondiale, derrière le charbon (40 %) et le gaz (19 %).
En France, l’énergie hydroélectrique est la seconde forme de production derrière l’énergie nucléaire, avec environ 12% de la production électrique française.
En France on compte environ 1.700 petites installations atteignant une puissance avoisinant les 1000 MW. Mais on compte aussi près de 450 concessions qui représentent une puissance de 23 500 MW. A titre de comparaison, la puissance nucléaire installée en France est de 63 000 MW.

Barrage hydroélectrique sur le Yang-Tse-Kiang (Chine)

Barrage hydroélectrique sur le Yang-Tse-Kiang (Chine)

Avantages et inconvénients de l’hydroélectricité

Avantages de l’hydroélectricité

L’hydroélectricité est une énergie renouvelable, non émettrice de gaz à effet de serre. Elle permet surtout de moduler la puissance électrique, selon la demande, grâce à une capacité de stockage importante assurant la stabilité du réseau électrique français.
La France présente l’avantage d’avoir des zones géographiques étendues et diversifiées (nombreux massifs et fleuves) ce qui lui permet de posséder un réseau hydrologique important.
La France a le 2ème parc installé en Europe et produit 70 terawatts-heure (TWh) par an. Si cette même énergie était produite par des centrales à charbon, ceci conduirait à l’émission d’environ 65 millions de tonnes de gaz à effet de serre par an.

Inconvénients de l’hydroélectricité

Les principaux inconvénients liés à cette énergie sont la destruction de milieux naturels, le déplacement fréquent de populations, l’émissions de méthane notamment lors des premières années de mise en eau, et la dégradation de la qualité de l’eau.
Enfin, on constate aussi une érosion des sols et des deltas, en aval des stations hydroélectriques, et la possible utilisation accrue toujours en aval de fertilisants chimiques.

Principe d'un barrage hydroélectrique

Principe d'un barrage hydroélectrique

Potentiel hydroélectrique

A l’horizon 2020, l’hydroélectricité représentera 10% d’énergies renouvelables supplémentaires sur le réseau électrique français soit 7 TWh/an et 2 500 MW de puissance de pointe.
Néanmoins, un rapport sur les énergies démontrait que l’importance de l’hydroélectricité était sous-estimée au vue de nos ressources potentielles. En 2001, l’hydroélectricité représentait la quasi-totalité de la production électrique d’origine renouvelable (73 TWh sur 77 TWh en 2001).

Détails de production par région en 2007 :

Détails de la production hydroélectrique par région française

Détails de la production hydroélectrique par région française

Quels risques ?

Ces installations disséminées le long des cours d’eau, ne vont pas sans poser problèmes sur le long terme.
La probabilité de rupture d’un barrage est extrêmement faible, selon les rapports successifs des utilisateurs de barrages (tel que EDF). Sur environ 16 000 barrages hydroélectriques à travers le monde (hors Chine), on dénombre environ 1 rupture par année.
La réglementation française est stricte (Décret 92-997 du 15 Septembre 1992 relatif aux plans particuliers d’intervention concernant certains aménagements hydrauliques) et porte une attention particulière aux ouvrages hydrauliques qui comportent à la fois un réservoir d’une capacité égale ou supérieure à quinze millions de mètres cubes et un barrage ou une digue d’une hauteur d’au moins vingt mètres au-dessus du point le plus bas du sol naturel.
La menace principale d’une rupture de l’ouvrage est l’inondation brutale en aval, comparable à un raz de marée, et précédée d’un déferlement (« onde de submersion »).

La prévention et la surveillance des ouvrages

La prévention du risque, liée à l’utilisation de barrages hydroélectriques, passe notamment par la connaissance de l’installation à sa protection et son entretien en passant par une surveillance régulière.
La réglementation française impose un contrôle avant, pendant et après la construction des barrages, avec une surveillance plus spécifique pendant la première année de mise en eau complète.
Cette surveillance est à la charge de l’exploitant qui doit effectuer des visites régulières, et réaliser une analyse périodique des mesures d’auscultation.
Issu d’un rapport confidentiel, le constat est le suivant : sur 450 barrages exploités en France par EDF, 200 présentent des signes inquiétants de vétusté, une centaine font même peser de réels dangers sur leur environnement immédiat : risques d’affaissements de terrain, destructions de routes ou inondations de villages.
Face à ce constat, EDF a mis en place un programme de rénovation de ses barrages sur 5ans, pour un coût estimé à 550 millions d’euros.

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Les Hydroliennes

Dans Hydraulique, Hydrolien par le 18 mai 20093 Commentaires

Une hydrolienne est une turbine sous marine, créant de l’hydroélectricité, énergie électrique produite par l’énergie cinétique des marées ou des courants. Elle peut être assimilée à une éolienne sous marine.

Avantage des hydroliennes

En utilisant l’énergie cinétique du courant, les hydroliennes exploitent une énergie inépuisable, non polluante (pas d’émission de gaz à effet de serre) et prévisible (connaissances des courants en un lieu donné). C’est donc une énergie renouvelable.

Hydrolienne avant son installation

Hydrolienne avant son installation

Inconvénients des hydroliennes

Les hydroliennes n’ont hélas pas que des points positifs.

  • Elles nécessitent la mise en place de la base de l’installation dans la zone de courant. Ceci induit donc un manque d’accessibilité pour sa maintenance (certaines sont dotés de mats permettant de lever le rotor ainsi que les pales).
  • De plus, ces installations ne sont pas sans danger pour l’environnement : on enregistre des perturbations sur la faune et la flore alentours ainsi que sur la sédimentation.

Du côté de la France

Le potentiel des courants marins en France représente 3 à 5 GW, soit 2 à 3% de la production française. Cette ressource énergétique pourrait être recueillie par 5.000 machines pour un coût du kW entre 0,03 et 0,04 euro (contre 0,028 euro pour le nucléaire).
Pour l’heure, la première hydrolienne française, à titre expérimental, a été baptisée en Mars 2008, dans le Finistère dans l’estuaire de l’Odet. Elle est à l’echelle 1/3 du modèle final. Ce prototype de sept tonnes, repose à 19m de profondeur et a une puissance de 10kW. Elle est exploitée par la société HydroHélix.
Cette phase de test dure depuis quelques mois et aboutira à une version définitive, optimisée. Celle-ci mettra en œuvre 5 hydroliennes de 200kW chacune, totalisant donc 1MW.

Une hydrolienne implantée en fonds marins

Une hydrolienne implantée en fonds marins

Pour l’heure, l’hydrolienne est financée à hauteur de 40 % par la région, le conseil général du Finistère, l’Ademe et les communautés de Brest et Quimper.

Le potentiel hydrolien

Sur le vieux continent, le Royaume Uni présente le plus important gisement électrique hydrolien avec plus de 10GW de puissance à installer, suivi par la France qui aurait le second potentiel avec une puissance de l’ordre de 5GW.
L’hexagone est doté de grands sites de courants de marée emblématiques sur sa façade Atlantique et le long de la Manche.

Dans le monde, le potentiel de l’énergie hydrolienne des marées avoisinerait les 100GW de puissance électrique à installer.

Cette nouvelle source d’énergie pourrait donc, à long terme, contribuer significativement, à la production d’électricité d’origine renouvelable. Elle permettrait ainsi d’atteindre les objectifs fixés par le gouvernement, à savoir, 20% d’énergies renouvelables sur la totalité d’énergie produite.

Et Electricité De France ?

EDF n’est pas en reste sur ce potentiel énergétique. La société souhaite construire un projet pilote de ferme hydrolienne au large de Paimpol (près du barrage à énergie marémotrice de la Rance), dans les Côtes d’Armor. Celui-ci s’étendrait sur 3 hectares au large de Paimpol-Bréhat avec une capacité de 2 à 4 MW. Ces hydroliennes mesureront 16 mètres de diamètre chacune et seront ancrées à 35 mètres de fond.
EDF souhaite produire de l’énergie là où les courants sont les plus importants (3m/s). Les quatre machines, destinées à produire 500 kilowatts chacune, seront construites par OpenHydro, une société irlandaise.
La mise en service du parc est programmée au printemps 2012.

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Tarification de l’énergie hydraulique

Dans Hydraulique par le 18 mai 20091 Commentaire

Le tarif de rachat de l’électricité, issue de l’énergie hydroélectrique, est défini selon l’Arrêté du 1er mars 2007. Il fixe les conditions d’achat de l’électricité produite par les installations, utilisant l’énergie hydraulique issue des barrages sur lacs, cours d’eau et mers, telles que visées au 1° de l’article 2 du décret n° 2000-1196 du 6 décembre 2000. La durée du contrat court sur 20 ans.

Le tarif s’établit donc à 6,07 c€/kWh + prime comprise entre 0,5 et 2,5 pour les petites installations + prime comprise entre 0 et 1,68 c€/kWh en hiver selon la régularité de la production.
Ce prix de rachat peut donc atteindre 10,25c€/kWh dans le cas le plus favorable.

En ce qui concerne les hydroliennes, rien n’a été prévu pour le moment. Le tarif sera fixé une fois que la technologie sera testée, approuvée et que les installations commenceront à se faire. Alors encore un peu de patience…

Mise a jour du 21/03/2013

4 ans après la publication de cet article, la France en est toujours au même stade en ce qui concerne la politique de rachat de l’électricité produite par hydrolienne. En se rendant à Cherbourg (Manche), lundi 25 février, Delphine Batho se savait attendue par tous ceux qui misent sur l’émergence d’une filière industrielle consacrée à l’énergie des courants marins en France. La ministre de l’écologie devait annoncer le lancement d’un appel à manifestation d’intérêt afin de stimuler, dans un premier temps, la recherche, et, dans un second, l’installation de « fermes pilotes » d’hydroliennes immergées en pleine mer. Delphine Batho (la ministre actuelle de l’Ecologie et du développement durable) s’est engagée à ce que le tarif de rachat de l’électricité qui sera produite par des hydroliennes soit fixé et connu avant le mois de juin. Espérons que ces décisions viendront vite sinon la France se fera encore doublé par ses concurrents européens comme çà a été souvent le cas ces dernières années dans le secteur des énergies renouvelables.

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Bilan carbone des énergies renouvelables et fossiles

Dans Bois, Energies, Éolienne, Fossiles, Hydraulique, Photovoltaïque, Pompes à chaleur, Thermique par le 26 avril 200916 Commentaires

Lundi 31 aout 2009, voici les résultats de l’étude que nous avons menée pendant plusieurs semaines. Elle présente le bilan carbone des énergies renouvelables et fossiles. Vous trouvez 2 données importantes : le taux de Co2 ou plutôt les grammes de co2 par kwh produit et le prix de revient par kwh produit.

bilan-carbone

1*: Intègre le coût énergétique du cycle de vie (énergie grise)

Le classement :

Il est établi par notre équipe, en fonction du degré de durabilité de l’énergie. Il prend en compte deux critères : le co2 produit et le coût rapporté au kwh produit.

*** : Energie renouvelable qui combine un prix de revient au kWh très intéressant pour une faible émission de CO2. Ce type est durable, (presque) inépuisable et l’énergie grise qui en découle a un faible impact environnemental.
** : Energie (renouvelable ou fossile) ayant un prix de revient intéressant mais un cycle de vie assez pejoratif pour la planète.
* : Energie fossile. Son impact environnemental est fort dans la mesure où ses stocks sont non renouvelables et nécessitent des transformations et extractions lourdes de conséquences sur notre environnement

Observations :

Nous tenons à signaler les difficultés que nous avons rencontrées pour établir ce tableau.
Quelques études anciennes ont été publiées par ci par là. Les chiffres officiels existent uniquement pour le nucléaire ou presque. On se demande bien pourquoi ?
Par exemple, il est impossible de vérifier l’impact en Co2 sur la destruction et le recyclage d’une usine nucléaire. Ne parlons pas des déchets radioactifs pour lesquels nous n’avons pas encore trouvé de solution. L’enfouissage n’est pas une solution durable mais temporaire. Certaines usines comme ITER sont censées utiliser ces déchets. A voir, la centrale n’est pas terminée. Nous préparons un dossier sur le nucléaire pour la fin de l’année 2009.
Côté nouvelles technologie (solaire, PAC, chaudière à bois etc.) nous ne félicitons pas les fabricants qui ne parlent pas du tout du taux de Co2 émis par kwh produit. Pour des acteurs du développement durable, on se demande pourquoi ils ne communiquent pas leurs chiffres ?
Si on aborde la question des énergies grises, c’est encore pire ! Il faut bien reconnaître que la France n’est pas industriellement prête pour assurer un recyclage performant. Les français découvrent à peine le tri sélectif, difficile de demander aux industriels du recyclage de tout prévoir. Cependant, un gros travail doit être fait au niveau des fabricants, qui devraient bien être un peu plus transparents.
Vous avez un moyen d’agir, votre porte-monnaie ! N’achetez pas des produits qui n’ont pas les labels. N’investissez pas dans des marques qui ne respectent pas les normes de recyclage de leurs produits. Soyez éco citoyen en somme… et n’attendez pas que l’Etat agisse à votre place.

La bonne note revient encore à nos experts qui nous ont bien aidés sur les aspects techniques. Ceci prouve que rien ne remplace la proximité !

Quelques explications…

  • 1- Energie solaire photovoltaïque

L’énergie solaire photovoltaïque est l’une des rares énergies disponibles à n’avoir aucun coût de fonctionnement pour son utilisateur. En effet, l’énergie solaire étant accessible à tous, on peut l’utiliser librement. Il faut bien sûr, au préalable, s’équiper du matériel nécessaire pour pouvoir capter cette énergie renouvelable.
En termes de pollution, l’énergie grise liée à l’énergie solaire photovoltaïque rejette en moyenne entre 50 et 150 gCO2/kWh. Ce n’est pas une quantité fixe car cela dépend de différents facteurs tels que : la technologie utilisée (polycristallin, monocristallin), le lieu de fabrication (émission de CO2 pour le transport), etc. Mais la principale source d’émission de CO2 est la fabrication des cellules photovoltaïques, très gourmande en CO2. Cette pollution est aussi liée à l’énergie utilisée pour produire les panneaux, variant beaucoup, en termes de rejet de CO2, d’un pays à un autre.
Le recyclage du produit est pour le moment un problème, mais des techniques sont à l’étude. On peut raisonnablement penser que, dans un avenir proche, des solutions seront trouvées.
Mais le kWh produit par des panneaux photovoltaïque peut aussi rapporter de l’argent !
Si vous décidez de vendre la totalité de votre production à EDF, qui plus est à un tarif très intéressant, votre installation photovoltaïque peut vous rapporter de l’argent. En effet, le prix de l’énergie électrique facturé par EDF est inférieur au prix de rachat de votre énergie photovoltaïque.

  • 2- L’énergie éolienne

Cette énergie est la seconde à n’entrainer aucun coût de fonctionnement à son exploitant. Tout comme le soleil, le vent est la propriété de tous et chacun peut l’utiliser comme bon lui semble. Malgré quelques éoliennes domestiques, la majorité de ce type d’installation concerne l’activité industrielle, nommée « Grand Eolien ». Cette activité Grand Eolien réinjecte la totalité de l’énergie produite sur le réseau EDF afin de contribuer à la part dite « énergies renouvelables » dans l’électricité française (ciblée à 20% d’ici 2020).
Comme le solaire, une installation éolienne nécessite un investissement de départ non négligeable mais est amorti au bout de quelques années (7 à 8 ans).

En ce qui concerne les émissions de CO2 de l’énergie éolienne, elles varient là aussi en fonction de différents paramètres comme sa technologie ou son lieu d’implantation. Principalement construite en Europe, le coût en CO2 du transport s’en voit réduit, et ne nécessitant pas de composants coûteux énergetiquement à produire, la quantité de CO2 est relativement faible (~15 g CO2/kWh).
Il faut aussi penser à son coût de recyclage, très peu de chiffres existent aujourd’hui.

  • 3- Pompe à chaleur

L’utilisation d’une pompe à chaleur entraine une dépense liée à l’énergie électrique nécéssaire à son fonctionnement. Ayant un Coefficient de Performance (couramment appelé COP) d’environ 2,3 voire 4 pour les pompes à chaleur à la pointe de la technologie, ces systèmes sont peu couteux. Vous consommez 1 kWh d’électricité qui vous restitue 2,3 voire 4 kWh de chaleur. Le coût en CO2 d’une pompe à chaleur dépend donc du coût en CO2 de l’électricité et du COP de la pompe à chaleur.
En admettant qu’1 kWh électrique soit décomposé comme ceci :
70% d’origine nucléaire / 20% d’origine fossile (gaz, pétrole, charbon, hydraulique) / 10% d’origine renouvelable
70% nucléaire
Rejet de CO2 (g/kWh)
60/100*70 = 42 gCO2/kWh

20% fossile
Moyenne (Gaz Naturel + Gaz de Ville + Charbon + Pétrole + Hydraulique) = (880+450+850+900+4)/5 gCO2/kWh ~ 620 gCO2/kWh
620/100*20= 124gCO2/kWh

10% renouvelable
Moyenne photovoltaïque + Moyenne éolienne
(100 + 15)/2 = 58 g CO2/kWh
D’où : 58/100*10 = 5.8 gCO2/kWh

Total = 5.8+124+42
= 171.8 gCO2/kWh consommés par une pompe à chaleur (pour 2,3 voire 4 kWh produits)

Il faut aussi prendre en considération le recyclage du produit après utilisation. La présence de fluide réfrigérant (hautement nocif pour l’atmosphère) nécessite un recyclage adapté. Ne le jetez pas dans vos poubelles ! Exigez qu’il soit repris lors du remplacement et assurez-vous que l’entrepreneur respecte le cycle de dé-pollution du produit.


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