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Système houlomoteur produisant de l’électricité ou de l’eau douce

SEATURNS

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Descriptif simplifié

SEATURNS a développé et breveté une solution houlomotrice de rupture basée sur un ancrage innovant, elle peut produire de l’eau douce par dessalement d’eau de mer ou de l’électricité. Cette innovation concilie les contraintes techniques et économiques pour faire baisser le coût de captation de l’énergie des vagues et la rendre compétitive dans un grand nombre de sites à travers le monde.

Descriptif détaillé

SEATURNS développe un système houlomoteur innovant (voir illustrations ci-dessous), une solution de rupture technique et économique basée sur un ancrage breveté. D’une puissance unitaire de 100 à 200 kW, ce système permet de produire de l’électricité ou de l’eau douce.

 

Après une phase d’études de faisabilité technique et économique, SEATURNS a développé et breveté une solution houlomotrice de rupture basée sur un ancrage innovant. Par enroulement des lignes (vues en perspective ci-contre et ci-dessous), cet ancrage convertit en tangage le mouvement de cavalement induit par la houle.

 

Un flotteur cylindrique est par ce moyen mis en rotation sous l’action de la houle (illustrations ci-dessous). Le principe du pendule d’eau interne, assimilable à celui d’une colonne d’eau oscillante, induit des cycles de compression / dépression dans deux chambres remplies d’air. Le différentiel de pression entre les deux chambres génère un flux d’air qui actionne une turbine, elle-même couplée selon l’application à :

  • une génératrice pour produire de l’électricité ;
  • une pompe alimentant un équipement de dessalement d’eau de mer par osmose inverse pour produire de l’eau douce.

 

 

 

 

 

 

Liens web : description du système houlomoteur, vidéo du concept

Par son approche de rupture, SEATURNS entend concilier les contraintes techniques et économiques dans toutes les phases de son programme de R&D (voir section suivante). L’évaluation économique du produit a ainsi été réalisée dès la phase 1 du programme de R&D, une fois la preuve de concept achevée.

 

Les tests et les études ont démontré la pertinence technique et économique du concept porté par SEATURNS. Ces prestations ont été réalisées par des structures et des personnes reconnues dans le domaine houlomoteur. Forte de cet appui technique et des conclusions très positives des premières études, SEATURNS s’engage aujourd’hui dans une phase de développement plus ambitieuse et rapide.

Caractère innovant de l’innovation

L’innovation portée par SEATURNS ouvre de nouvelles perspectives.

Beaucoup de concepts houlomoteurs ont été testés dans le passé, certains ont démontré leur capacité technique à capter l’énergie des vagues mais peu sont parvenus à ce jour à prouver une performance économique.

Par rapport aux autres acteurs du secteur houlomoteur, la plus-value de la démarche de SEATURNS réside dans son approche de rupture qui entend concilier les contraintes techniques et économiques pendant toute la phase de conception afin de faire baisser le coût moyen de production de l’énergie (LCOE) et la rendre compétitive dans un grand nombre de sites à travers le monde. Au-delà de l’intérêt écologique du projet porté par SEATURNS, la réduction des coûts de captation de l’énergie est donc un axe primordial.

Sur le plan technique, le concept se distingue notamment par :

  • Une conception centrée sur la simplicité et la robustesse (forme compacte, très peu de pièces en mouvement)
  • Un spectre de fonctionnement large pour maximiser le facteur de charge
  • Des dimensions réduites (quelques mètres de diamètre et de longueur)

SEATURNS a protégé la solution innovante qu’elle a élaborée par un dépôt de brevet d’invention (« Dispositif houlomoteur flottant », demande de brevet rédigée par le cabinet de propriété intellectuelle Aquinov, déposée par SEATURNS le 26/10/2017 sous le numéro FR17-71127 et publiée le 03/05/2019 sous le numéro FR 3 073 013, voir les dessins d’illustration ci-dessous [SEATURNS 2019]). Ce brevet a été étendu à l’internationale en 2018 dans le cadre d’une procédure PCT (publication internationale le 02/05/2019 sous le numéro WO 2019/081659 A1).

Utilité de l’innovation

SEATURNS développe un nouveau système houlomoteur avec l’objectif d’apporter une contribution à la résolution de plusieurs problématiques :

  • Développer une solution bas carbone, robuste et compétitive, de production d’énergie ou d’eau douce à partir d’une ressource considérable disponible près du littoral, à proximité des zones à forte densité de population ;
  • Intégrer les énergies renouvelables, et particulièrement l’énergie houlomotrice, dans le mix énergétique pour répondre à la demande croissante en énergie tout en diversifiant les modes de production.

En cela elle améliore la réponse à un besoin, celui d’avoir accès à l’électricité et à l’eau tout en minimisant l’impact climatique et environnemental.

La production d’électricité d’origine renouvelable ne repose pas sur une technologie unique mais sur un mix de solutions tenant compte des ressources disponibles. La récupération de l’énergie des vagues est une solution bas-carbone, elle aura un impact climatique positif. Cette ressource énergétique importante trouvera naturellement sa place dans le mix énergétique, contribuant ainsi à dynamiser la croissance bleue.

La proposition de valeur apportée par SEATURNS se décline en plusieurs points :

  • Réduire les dépenses énergétiques (pour les zones non interconnectées par exemple) ;
  • Apporter une plus grande maîtrise de l’évolution du coût moyen de production de l’énergie ;
  • Favoriser l’atteinte des objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre (pour les États) ;
  • Procurer un gain en termes d’image (pour des sites de villégiature par exemple) ;
  • Contribuer à la RSE (pour les entreprises) ;
  • Proposer un accompagnement sur le long terme par la formation et le suivi technique.

Portée de l’innovation

Dans le monde :

  • « Selon le Conseil Mondial de l’Énergie, environ 10 % de la demande annuelle mondiale en électricité pourrait être couverte par la production houlomotrice, soit un potentiel techniquement exploitable de 1 400 TWh/an. » [Ifremer 2009]
  • PTE du secteur houlomoteur dans le monde : 1 000 à 1 500 GW, comparable à celui de l’éolien offshore posé [Rabain 2016] (valeur : 1 000 à 1 500 Md€ d’investissement).
  • Carte mondiale de la ressource houlomotrice [Gunn et al. 2012]

 

 

 

 

 

 

 

 

En France :

  • « En France métropolitaine, le potentiel techniquement exploitable peut être estimé à 10 % au moins de la ressource théorique (400 TWh/an) soit 40 TWh/an que pourraient produire quelques 10 à 15 GW situés principalement sur la façade atlantique. Dans les DOM-POM, un fort potentiel est identifié à la Réunion, en Polynésie et Nouvelle-Calédonie ainsi que localement en Martinique et Guadeloupe. » [Ifremer 2009] (valeur : 10 à 15 Md€ d’investissement)
  • À titre de comparaison, la consommation annuelle d’électricité de la France métropolitaine s’élève à 470-480 TWh.
  • La programmation pluriannuelle de l’énergie fixe dans sa dernière version un objectif de production d’électricité d’origine renouvelable de 27 % en 2023 et 36 % en 2028.

En région Nouvelle-Aquitaine :

  • « Le houlomoteur a un très fort potentiel de développement sur la côte Aquitaine. » [GIP Littoral Aquitain 2013]
  • « Nous remarquons que de très larges parties du globe ont des densités de puissance houlomotrice supérieures à 20 kW/m, ce qui est une valeur généralement admise comme seuil de rentabilité économique pour les houlogénérateurs. […] En France, [la puissance annuelle moyenne] est d’environ 40 kW/m dans le golfe de Gascogne. » [Multon 2012]
  • Pour la façade atlantique, le potentiel énergétique est estimé à 4 600 MW pour la seule branche houlomotrice (valeur : 4,6 Md€ d’investissement).

 

Perspectives de croissance

Selon le cabinet INDICTA [Rabain 2016], le secteur houlomoteur présente un fort potentiel de croissance à moyen et long terme (degré d’innovation élevé et fort potentiel techniquement exploitable – PTE).

Le marché de l’énergie électrique d’origine renouvelable est soutenu par l’impératif de réduction des émissions de gaz à effet de serre associé à un besoin en électricité qui reste stable en France mais augmente dans les pays en développement.

Sous l’effet du changement climatique, la demande en eau douce est également en augmentation dans tous les secteurs de production. Au rythme actuel, le monde devra faire face à un déficit hydrique global de 40 % dès 2030 [ONU 2015].

 

Références

[GIP Littoral Aquitain 2013] Potentiels en énergies marines de la façade Aquitaine, GIP Littoral Aquitain, rapport de consultation, 2013

[Gunn et al. 2012] Quantifying the global wave power resource, Kester GUNN et Clym STOCK-WILLIAMS, Renewable Energy, vol. 44, 2012

[Ifremer 2009] Les énergies renouvelables marines – Synthèse d’une étude prospective à l’horizon 2030, Ifremer, rapport d’étude, 2009

[Multon 2012] Energie thermique, houlogénération et technologies de conversion et de transport des énergies marines renouvelables, ouvrage collectif sous la direction de Bernard Multon, 2012

[ONU 2015] Water for a sustainable world – The United Nations World Water Development Report 2015, ONU, rapport annuel, 2015

[Rabain 2016] Les énergies marines renouvelables – Enjeux de développement en France et à l’international, économie des projets, Antoine Rabain, cours de mastère spécialisé énergies marines renouvelables (ENSTA Bretagne, École Navale, TELECOM Bretagne), 2016

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