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Une énergie en osmose avec son temps


lundi 19 avril 2010

Bertrand Demolliens et Romain Cariou sont arrivés 2èmes au concours Génération Energies. Dans cet article à quatre mains, les étudiants font l'éloge des centrales osmotiques, technologies propres et renouvelables, parfait rempart contre l'intermittence de production énergétique.


 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 duréseau. 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  n 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 hydraulique, par turbinage, cependant l’eau utilisée est remontée 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’oeuvre 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 semiperméable, les deux volumes se mélangent spontanément pour équilibrer les concentrations en sel. La membrane poreuse ne laisse passer que les molécules d’eau, au détriment du sel. L’eau douce traverse donc la membrane, 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 électrique à l’aide d’une turbine. L’entreprise publique norvégienne Statkraft a ainsi mis en service fin 2009 le premier prototype (Cf illustration).

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 améliorée 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 environnementale et énergétique des membranes s’améliorent de concert, cette énergie renouvelable non intermittente et respectueuse de l’environnement fera incontestablement parti du paysage énergétique de demain.

Vous pourrez également retrouver les articles des neuf lauréats du Concours sur le Blog Energies & Environnement de Sia Conseil, ainsi que le témoignage de deux lauréats du concours sur le blog de RTE : www.audeladeslignes.com

SOURCES :
· Synthèses de la législation de L’UE. Feuille de route pour les sources d'énergie renouvelables :
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-lasurete-
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
· Sciences et Avenir, « La centrale électrique tourne à l’eau salée », janvier 2010, p27 :
· http://sciencesetavenirmensuel.nouvelobs.com/hebdo/parution/p755/articles/a415887-
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