L’énergie houlomotrice : les vagues au service de la production électrique

Les grosses vagues font toujours le bonheur des surfeurs ou des amateurs de wakeboard, et elles pourraient aussi faire celui de vos factures électriques. L’énergie des vagues (dite énergie houlomotrice) est une force puissante et illimitée mais peu exploitée malgré ses nombreux avantages car elle représente un défi technique considérable. 

Pour faire face aux enjeux du changement climatique et réduire l’empreinte carbone des activités humaines, toutes les énergies renouvelables sont bonnes à prendre, et la houle ne fait pas exception. Qu’est-ce que l’énergie houlomotrice exactement ? Quels sont ses avantages, ses limites et comment l’exploiter ? Big média plonge dans le vif du sujet.

Qu’est-ce que l’énergie houlomotrice ?

La Terre est recouverte à 71 % d’eau, qu’il s’agisse de mers ou d’océans. Cette ressource disponible en abondance est également une source d’énergie sous-exploitée. Mais comment dompter l’océan pour produire de l’électricité ?

La solution : l’énergie houlomotrice, qui exploite l’énergie motrice de la houle et des vagues. La houle désigne le mouvement d’ondulation de la surface de l’eau, qui se crée indépendamment du vent et diffuse une onde. Les vagues, elles, sont produites par le souffle du vent et leur formation (hauteur, puissance) dépend de la vitesse du vent, du temps et de la distance sur lesquels il souffle. L’énergie houlomotrice est une énergie renouvelable et disponible de manière illimitée.

Comment fonctionne l’énergie houlomotrice ?

Comment exploiter l’énergie des vagues dans l’océan ? Il existe plusieurs solutions d’exploitation de l’énergie houlomotrice : immergées ou en surface, au large ou près du rivage. Ces systèmes exploitent soit les ondulations (mouvements en surface), soit les mouvements orbitaux (sous-marins). 

La technologie la plus répandue consiste en une série de flotteurs ancrés au fond marin et reliés entre eux, équipés de vérins hydrauliques qui transforment l’énergie motrice de la houle et des vagues en électricité grâce à un générateur. L’installation des équipements houlomoteurs est complexe et demande une longue période d’étude et d’essais. En Europe, l’EMEC propose des sites de test pour les prototypes développés par les entreprises.

Les 6 types d’exploitation de l’énergie houlomotrice

Amarrées au fond marin pour récupérer l’énergie en surface ou immergées pour profiter des courants profonds, les installations houlomotrices prennent des formes différentes selon l’endroit où elles sont implantées (au large ou près des côtes). Il existe actuellement 6 systèmes houlomoteurs connus et testés.

Le « serpent de mer »

Le système de la chaîne flottante articulée, aussi appelée « serpent de mer », est constitué de flotteurs perpendiculaires aux vagues et alignés dans le sens du vent. Ils sont ancrés au fond marin et oscillent au gré des vagues et de la houle. Cette oscillation comprime, via un piston, un fluide hydraulique qui entraîne une turbine, et l’énergie motrice est convertie en électricité via un générateur.

La paroi oscillante immergée

Il s’agit d’une paroi montée sur une tige fixée au fond marin. La paroi oscille grâce aux mouvements orbitaux (sous-marins) et actionne ainsi une turbine qui fait tourner un alternateur. 

La colonne à oscillation verticale

Cette colonne est un système flottant composé de masselottes (éléments métalliques qui fonctionnent par force centrifuge) qui utilisent les mouvements horizontaux et verticaux pour activer une pompe. La pompe met un fluide hydraulique sous pression, ce qui entraîne une turbine qui active à son tour un alternateur.

La colonne d’eau

La colonne d’eau est une structure flottante en acier ou en béton, ouverte à la base afin de laisser l’eau rentrer. Le mouvement provoqué par les vagues fait monter et descendre le niveau d’eau dans la colonne, ce qui comprime l’air situé dans la partie supérieure et active une turbine qui produit de l’électricité.

Les plateformes à déferlement

Aussi appelées absorbeurs à déferlement, ce système piège l’eau de la crête des vagues afin de créer une surpression dans un réservoir d’eau, ce qui active une turbine qui fait tourner le générateur. 

Le capteur de pression immergé

Comme son nom l’indique, cette installation se situe sous l’eau et capte le mouvement orbital des vagues grâce à un ballon. Le mouvement de montée-descente comprime le fluide hydraulique qui est récupéré par un réseau de capteurs et entraîne la turbine chargée de produire l’électricité. 

Quels sont les avantages de l’énergie houlomotrice ?

À première vue, l’énergie houlomotrice est une énergie renouvelable idéale : illimitée, continue et omniprésente, elle pourrait faire l’objet d’une exploitation à grande échelle. Elle est cependant compliquée à exploiter et les systèmes cités précédemment sont pour la plupart encore en cours de développement.

Les vagues, un potentiel d’énergie à exploiter

L’avantage principal de l’énergie houlomotrice est sa disponibilité et sa surface d’exploitation : les mers et les océans ne sont pas des denrées rares et la houle est une constante garantie. Si les vagues varient selon la météo, elles ont l’avantage de pouvoir être prévisibles plusieurs jours à l’avance grâce aux simulations météorologiques des vents, qui permettent d’extraire des données sur leur taille ou leur orientation. L’énergie houlomotrice permet également une production d’électricité correspondant aux demandes énergétiques car les vagues sont plus puissantes en hiver et le soir, lorsque le besoin est au plus haut. 

Il s’agit d’une énergie renouvelable, propre, qui ne produit ni déchet ni gaz à effet de serre et dont l’exploitation n’a que peu d’impact. En pleine mer, pas de conflit avec les zones d’habitation ou de risque de nuisance sonore.

Quelles sont les limites de l’énergie houlomotrice ?

Si sur terre ou en mer, les énergies renouvelables permettent d’avancer vers un futur plus vert, leur développement n’est pas toujours tout rose. L’énergie houlomotrice a également ses limites, à commencer par la météo, peu clémente au milieu de l’océan. En effet, la plupart des technologies houlomotrices actuelles ont du mal à résister aux conditions extrêmes (tempêtes, ouragans) qui sont amenées à être plus régulières avec le changement climatique. 

Autres enjeux de taille : la complexité et le coût de l’installation de ces systèmes. Le raccordement électrique des systèmes offshore est un procédé difficile et l’installation (ainsi que l’entretien) des systèmes houlomoteurs est extrêmement coûteuse. En conséquence, le coût de l'électricité produite est également élevé et se situe en moyenne entre 200 et 300€/MWh (contre 50 à 71€/MWh pour l’éolien, par exemple).

Enfin, l'impact de ces installations sur la faune ou la flore marine est encore peu connu, mais le développement de centrales ou de fermes houlomotrices demande des installations de grande taille qui pourraient avoir un impact négatif sur les écosystèmes marins, en plus de créer une pollution visuelle lorsqu'elles sont trop près des côtes.

Enjeux et projets de développement de l’énergie houlomotrice en France

Plusieurs projets houlomoteurs sont actuellement en cours de développement en France. Le premier à Carros, dans les Alpes-Maritimes, est en phase d’essai. Il s’agit d’un prototype de système houlomoteur de 100 mètres de long et 1 mètre de diamètre testé au bassin de houle l’Ecole Centrale de Nantes afin d’étudier ses effets sur l’écosystème marin et d’assurer la réduction de son impact environnemental.

Le second projet se déroule à Audierne en Bretagne, sous la forme d’une digue à récupération d’énergie. Le projet DIKWE fait la démonstration d’un prototype de digue de protection du littoral équipée d’un système de récupération d’énergie houlomotrice. Il prend la forme d’un système de volet oscillant mis en marche par les vagues, dont l’énergie est ensuite convertie en électricité. Le but de ce projet est de développer des digues « à énergie positive » et de produire une énergie renouvelable pour les ports (électrisation des quais, industrie) tout en limitant les impacts sur la biodiversité locale. 

^{Sources : 
Bilan thématique énergies marines renouvelables, 2022, ADEME
Scaling up investments in ocean energy technology, 2019, Ocean Energy Europe
Energies marines renouvelables, 2018, Ministère de la Transition Écologique
L’énergie houlomotrice surfe sur la vague, IFP Energies Nouvelles}