Comment fonctionne une usine marémotrice ?

Dans certains estuaires, les coefficients de marées élevés permettent d'installer des usines marémotrices. Grâce à un barrage, celles-ci régulent le passage de l'eau vers un bassin et utilisent cette force pour créer de l'énergie.

Les différences de rotation de la Terre et de la Lune provoquent le phénomène des marées, faisant changer le niveau de la mer. Utilisant cette différence, l'usine marémotrice permet de produire de l'énergie renouvelable. 

Usine marémotrice : histoire et applications

La force de l'eau et les différences de niveaux entre la marée basse et la marée haute ont été exploitées depuis l'époque romaine, avec les moulins à marées. Ceux-ci sont devenus courants, notamment au niveau des estuaires, durant le Moyen-Age. A cette époque, l'énergie marémotrice n'est récoltée que dans un sens et seulement pendant une partie de la journée. 

Il faudra attendre le début du XXème siècle pour voir émerger l'idée des usines marémotrices, telles qu'on les connaît aujourd'hui. Cependant, seule celle du barrage de la Rance sera construite entre 1961 et 1966, dans l'estuaire de la Rance (entre Dinard et Saint-Malo). D'autres suivront en Corée et au Canada, mais celle de la Rance est la plus importante au niveau mondial, encore aujourd'hui. Avec ses 24 bulbes, elle permet de produire 500 à 600 millions de kWh par an, soit l'énergie annuelle nécessaire à une ville de plus de 200 000 habitants. 

De même, cet emplacement a été choisi pour son amplitude de marées pouvant atteindre 13 à 14 mètres. En effet, il n'est pas possible d'installer ce type d'infrastructures dans tous les océans. Le lieu choisi doit au moins avoir une amplitude de marée supérieure à 5 mètres, une profondeur de 10 à 25 mètres sous les basses mers et un sol rocheux. Par ailleurs, il est indispensable qu'un site constructible soit à disposition à proximité, les bâtiments nécessaires au fonctionnement de l'usine et à la transformation de l'énergie étant très importants. La salle des machines du barrage de la Rance mesure, par exemple, plus de 300 mètres de long.

Composition et fonctionnement de l'usine marémotrice

L'usine marémotrice permet de récupérer l'énergie cinétique de la rotation de la Terre et de la capter sous forme d'énergie potentielle. Celle-ci est ensuite transformée pour devenir de l'électricité. Pour cela, un barrage est installé sur l'estuaire afin de créer un bassin dans lequel l'eau est stockée. Il existe alors deux types de fonctionnement : le cycle simple ou double.

Dans le cas d'un circuit simple, le barrage s'ouvre pour laisser passer l'eau de la mer dans le bassin et se referme dès que le niveau maximal du bassin est atteint. Ainsi, il la bloque jusqu'à la marée descendante. A ce moment là, les vannes s'ouvrent pour laisser l'eau du bassin se déverser dans la mer. Le niveau de chute de l'eau actionne alors les turbines hydroélectriques. 

Dans le cas d'un circuit double, les vannes restent fermées à marée montante jusqu'à ce que le niveau de la mer soit élevé. Elles sont alors ouvertes et la différence entre le niveau de la mer et le bassin vide actionne les turbines. A marée descendante, le système s'inverse pour fonctionner dans l'autre sens. Il est alors nécessaire que les turbines hydrauliques soient réversibles. 

Le barrage

Il permet de laisser passer l'eau ou de la bloquer pour créer la différence de niveau entre la mer et le bassin de stockage.

Les vannes

Elles laissent passer ou bloquent l'eau dans le bassin, en fonction de la marée montante ou descendante. Ainsi, l'eau peut être stockée ou vidée pour créer de l'énergie avec la différence de niveau.

Les turbines hydroélectriques

Egalement appelées « gros bulbes ». Elles s'enclenchent au passage de l'eau pour produire et récupérer de l'énergie. L'écoulement de l'eau entraîne les turbines à l'intérieur desquelles se trouvent un rotor (aimant). Celui-ci tourne à l'intérieur d'un circuit de cuivre entraînant ainsi le mouvement des électrons et donc de l'électricité. Dans le barrage de la Rance, les 24 turbines mesurent plus de 5 mètres de diamètre. Les pales de la turbine sont orientables, ce qui les rend réversibles et utilisables aussi bien en marée descendante que montante.

En résumé

• Le barrage régule le passage de l'eau afin d'augmenter la différence entre le niveau de la mer et celui du bassin de réserve.
• Quand la différence est élevée, les vannes s'ouvrent et laissent passer l'eau du bassin vers la mer, ou dans le sens inverse.
• Le fort mouvement de l'eau actionne les turbines, créant ainsi de l'énergie.

La preuves en images

L'épisode « Énergies de la mer, des océans au courant » de l'émission « C'est pas sorcier » traite entre autres des usines marémotrices. A partir de 4 minutes 44 jusqu'à 12 minutes 55, la vidéo se focalise sur le fonctionnement du barrage de la Rance et de son usine marémotrice. L'impact sur la faune et la flore est également abordé.

Cette vidéo se concentre, quant à elle, sur l'histoire du barrage de la Rance et ces avantages énergétiques.