thumb|Usine marémotrice de la Rance. L'énergie marémotrice est issue des mouvements de l'eau créés par les marées et causés par l'effet conjugué des forces de gravitation de la Lune et du Soleil. Elle est utilisée sous forme d'énergie potentielle ou sous forme d'énergie cinétique Les énergies alternatives.
L'exploitation de l'énergie marémotrice est ancienne. Les premiers moulins à marée dateraient de l'Antiquité sur la rivière Fleet dans la Londres romaine . Ils apparaissent à travers l'Europe au Moyen Âge comme ceux sur l'Adour, construits au . La première usine marémotrice produisant de l'électricité par la force des marées est l'usine marémotrice de la Rance, dans le nord-est de la Bretagne, mise en service en 1966.
Principes
Le phénomène de marée est synchronisé par la différence des temps de rotation entre la Terre sur elle-même (24 heures) et la Lune dans son mouvement autour de la Terre (28 jours), avec en outre un effet de la rotation de la Terre autour du Soleil (une année), et il est dû aux forces d'attraction gravitationnelles exercées entre ces trois corps. Il s'ensuit qu'on peut dire que le globe terrestre tourne « à l'intérieur » d'un globe d'eaux océaniques allongé dans les deux sens par l'attraction lunaire (mais aussi, et indépendamment, par l'attraction solaire ; dans une autre direction : celle du soleil).
En toute rigueur, l'énergie dite marémotrice constitue donc une récupération d'énergie faite sur l'énergie cinétique du couple Terre-Lune.
L'énergie correspondante peut être captée sous deux formes :
énergie potentielle (en exploitant les variations du niveau de la mer) : c'est la technique utilisée dans une usine marémotrice ; énergie cinétique (en exploitant les courants de marée, qui peuvent être captés par des turbines, ou hydroliennes).
Les sites adaptés au captage de l'énergie marémotrice sont peu nombreux ; ils se concentrent dans les régions où, du fait notamment des conditions hydrodynamiques, l'amplitude de l'onde de marée (inférieure au mètre loin des côtes) est amplifiée : c'est notamment le cas en France dans la baie du Mont-Saint-Michel, près de laquelle se trouve l'usine de la Rance (estuaire de la Rance, baie de Saint Malo) et au Canada dans la baie de Fundy où le marnage dépasse 10 mètres, ce qui génère des courants de marée intenses pouvant dépasser 5 nœuds, soit près de .
L'exploitation optimale de l'énergie potentielle nécessite des aménagements importants qui modifient notablement les équilibres écologiques dans des zones généralement fragiles.
La construction de deux (ou plusieurs) lagunes à marée avec pompage proposée par MacKay ou sans pompage est un moyen de créer une production constante, avec moins d'impacts environnementaux et d'utiliser les énergies renouvelables excédentaires.
Le captage de l'énergie cinétique des courants de marée par des hydroliennes est actuellement prospecté ; pour être exploitables, les courants doivent dépasser 3 nœuds pendant des durées notables.
Origine de l'énergie des marées
La surface des océans, en raison du gradient d'attraction lunaire entre le côté faisant face à la Lune et le côté opposé, adopte en moyenne, en coupe, une forme elliptique, dont le grand axe est orienté sur la direction Terre-Lune. La Terre tournant sur elle-même en 24 heures (approximativement) alors que la Lune tourne autour de la Terre en 28 jours (approximativement), le mouvement de rotation de la Terre par rapport à l'axe Terre-Lune produit le phénomène des marées.
Impact des marées sur la Terre Les marées freinent de façon infime le mouvement de rotation de la terre, et donc du même coup aussi celui de la Lune article d'universalis voir cet article d'économie solidaire approche mathématique de la grande école enseeiht article scientifique NASA Harvard archive : SAO/NASA Astrophysics Data System (ADS) Title: L'énergie des Marées Authors: Gibrat, R. Journal: L'Astronomie, Vol. 69, p.449 Bibliographic Code: 1955LAstr..69..449G article indiquant un ralentissement fait dans les années 50 Power Generation Using Tidal Energy by Artificial Floating Dam without Turbine Sur le site lged-rein.org Tidal Power: An Effective Method of Generating Power Sur le site ijser.org.
Ce ralentissement naturel a existé de tous temps, l'eau mise en mouvement par la Lunevoir aussi la marée provoqué par le soleil, frottant sur l'écorce terrestre, et en particulier sur le contour des côtes et des fonds marins, dissipant ainsi de l'énergiele parisien. Il existe des variations, en particulier journalières et annuellessite de recherche de l'observatoire de paris (UMR 8630) du CNRS et aussi locales bien entendu. Il existe aussi des marées terrestres, qui s'appliquent aux continents, et dissipent aussi de l'énergie, mais qui restent bien plus difficilement observables, même si elles sont d'amplitude significative. À la fin du , l'année faisait 365,242196 jours et aujourd'hui 365,242190 jours. Il y a donc un tout petit peu moins de jours pour une année de rotation autour du soleil, donc les jours rallongent, mais ce ralentissement, irréversible, est extrêmement faible à l'échelle humaineL'écrivain H.G. Wells décrit dans un passage de La Machine à explorer le temps une Terre dont la rotation s'est arrêtée parce que le travail des marées y a accompli son œuvre.
Les usines marémotrices prélèvent de l'énergie aux marées et augmentent donc par définition ce ralentissement. Elles utilisent in fine l'énergie cinétique de rotation de la Terre, matérialisant d'une façon nouvelle un vieux rêve exprimé par Gaston de Pawlowski (de l'Institut) et d'Alphonse Allais qui était d'installer une roue dentée sur l'équateur pour récupérer le mouvement de rotation terrestre.
Pour évaluer l'impact énergétique de leur création et leur exploitation, il suffit de comparer l'énergie qu'elles extraient de l'océan à l'énergie de rotation de la Terre. Ces énergies sont incomparables : le prélèvement énergétique des usines marémotrices est infime comparé à l'énergie de rotation de la terre. Donc l'exploitation humaine des forces des marées n'affecte pas de façon mesurable la vitesse de rotation de la terre. Ceci est un impact théorique.
Potentiel de l'énergie marémotrice L'ordre de grandeur de l'énergie naturellement dissipée annuellement par les marées est évalué à soit l'équivalent de la combustion de moins de . Ce chiffre est à comparer à la consommation d'énergie de l'humanité, de l'ordre de .
Seule une très faible fraction de l'énergie des marées étant récupérable, du fait de leur dispersion autour du globe, l’énergie marémotrice potentiellement récupérable pourrait fournir jusqu'à , soit 1,5 à 2 % de la consommation mondiale d'électricité.
Par rapport à la plupart des autres énergies naturelles (pas exactement renouvelables, voir plus bas : d'où vient l'énergie…), l'énergie marémotrice présente l'avantage d'être parfaitement prédictible : en un point donné, l'énergie disponible ne dépend que de la position relative des astres et de la Terre ; de plus, la propagation de l'onde de marée n'est pas instantanée (il y a par exemple plusieurs heures de décalage entre le passage de cette onde à Brest et dans le Pas de Calais) : ceci contribue globalement à « étaler » la production, et à effacer les passages à zéro périodiques de la production en un point.
Histoire de l'exploitation de l'énergie marémotrice
L'une des premières utilisations de l'énergie marémotrice remonte à l'époque romaine A possible Roman Tide Mill Kent Archaeological Society , avec la construction de moulins à marée, utilisant la Fleet à Londres.
On en retrouve le long des côtes et des estuaires d'Europe dès le Moyen Âge.
En France, dans la période 1920-1930, deux projets de production d'électricité par des usines marémotrices, au PaludenL'usine marée-motrice Sur le site paluden.fr sur l'Aber-Wrac'h dans le Finistère et sur l'Arguenon dans les Côtes-d'Armor, virent le jour mais ne furent pas menés à terme. La première usine marémotrice est construite sur l'estuaire de la Rance, dans le nord-est de la Bretagne et mise en service en 1966. Quelques autres usines marémotrices voient le jour au Canada, en Russie et en Corée du Sud. D'autres projets, souvent d'usines de très fortes puissances, ont été abandonnés (projet de la baie du mont-Saint-Michel) ou sont à l'étude comme plusieurs projets en Russie.
Usines marémotrices en service ou en construction En 2022, les centrales marémotrices ont produit , soit 0,003 % de la production d'électricité mondiale, dont en France, soit 50,7 %, et en Corée du sud (43,8 %) Energy Statistics Data Browser - Electricity generation, World, 1990-2022 (Browse as tables), Agence internationale de l'énergie, 21 décembre 2023..
Usine marémotrice de la Rance
La première installation de production d'électricité utilisant l'énergie marémotrice est l'usine marémotrice de la Rance en France. Elle a été installée sur un site qui, avec des marées dont l'amplitude peut atteindre , avait déjà connu dans l'histoire de nombreux « moulins à marée ». Les travaux du barrage ont démarré en 1961, et l'usine fut définitivement achevée en 1966L'usine marémotrice de la Rance.
Depuis son raccordement au réseau en 1967, l'usine de la Rance dispose de possédant chacun un alternateur de , soit une puissance installée totale de . L'usine produit par an, soit entre de fonctionnement en équivalent à pleine puissance par an.
Centrale marémotrice d'Annapolis Royal
Le Canada possède une usine marémotrice en Nouvelle-Écosse, sur la rivière Annapolis qui se jette dans la baie de Fundy, l'Annapolis Royal Generating Station d'une puissance de et mise en service en 1984. C'est à ce jour, la seule usine marémotrice en Amérique du Nord Power station specifications sur le site www.annapolisbasin.com.
Usine marémotrice de Sihwa Lake
Depuis sa mise en service en , la centrale de Sihwa Lake, dans le nord-ouest de la Corée-du-Sud est la plus puissante usine marémotrice au monde avec une puissance de . Les travaux ont pris plus de . Le bassin de retenue est de . L'usine est composée de 10 turbines, de puissance unitaire de , de 8 vannes de barrage. La production électrique annuelle est à peine supérieure à celle de la Rance ()[Géographie des mers et des océans, ouvrage dirigé par le Professeur Raymond Woessner (Atlande), carte de l'usine marémotrice de Sihwa, page 195.
Usine marémotrice d'Incheon
En 2015, la Corée du Sud devrait mettre en service l'usine marémotrice d'Incheon, dans la baie d'Incheon, dans le nord-ouest du pays, d'une puissance prévue de , soit plus de cinq fois plus que celles de Sihwa ou de la Rance.
Projets La France, dans la suite de la construction du barrage de la Rance avait un projet de la construction d'une énorme usine marémotrice fermant la baie du mont Saint-Michel, avec une digue de de long et 800 turbines.. Plusieurs études préliminaires furent menées mais le projet sera abandonné.
Le Canada a mis en place un atlas des ressources (190 sites identifiés, pour une puissance potentielle totale de plus de , soit près des 2/3 de la demande canadienne moyenne d'électricité en 2008). Trois nouvelles centrales marémotrices pourraient être construites dans la baie de Fundy (Nouvelle-Écosse Nouveau-Brunswick)À l'assaut de l'énergie marémotrice dans la baie de Fundy (Ressources naturelles Canada), sur la côte ouest de l'île de Vancouver (Colombie-Britannique) Vancouver Island project could capture tidal energy Journal of Commerce 7 février 2011 et dans l'estuaire du Saint-Laurent (Québec).
Différents projets existent à travers le monde, les plus importants étant : en Russie avec la centrale marémotrice de Penjina () dans le golfe éponyme, l'usine de Tougourskaya (), toutes deux en Sibérie orientale, en mer d'Okhotsk, et l'usine de Mezenskaya (8 à ) dans la baie de Mezen en mer Blanche (nord-ouest de la Russie) ; en Grande-Bretagne, avec le sur l'estuaire de la Severn, entre l'Angleterre et le Pays-de-Galles ;