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HYDROLIENNE
Une hydrolienne ,qu’est-ce que c’est ?
Au fil des années la recherche scientifique a aboutit à de nouvelles découvertes dans le domaine des énergies renouvelables et non polluantes. C’est alors que le mot "hydrolienne" fit son apparition.
L’hydrolienne est une nouvelle technologie permettant de produire de l'électricité grâce à la force des courants marins. Elle fonctionne sur le principe de l'éolienne, mais sous-marine, qui est très attractive pour plusieurs raisons que nous expliquerons. Le principe des hydroliennes est simple, ce qui fait d’elles des précurseurs d’une nouvelle ère écologique.
Pour capter l’énergie produite par les courants marins, il faut placer des turbines et des pâles dans l’axe de ces courants. Si l’on positionne les pales de sorte à ce qu’elles soient contre la force des courants marins, il se peut qu’elles cassent, ou que le matériel se détériore. Pour le moment, le principe de l’hydrolienne est une nouveauté, mais elle semble très prometteuse pour le futur.
L’intérêt grandissant pour les énergies renouvelables est du aux autres énergies qui sont aujourd’hui polluantes et chères. En effet, les entreprises s’intéressent maintenant aux énergies moins polluantes et rentables à long termes à cause de leur construction coûteuse. Après l’éolienne et les panneaux solaires, les chercheurs s’intéressent maintenant aux hydroliennes, plus rentables mais aussi plus chères que les éoliennes (construction en mer).
Dans cette partie, le fonctionnement du mécanisme hydrolien vous sera divulgué dans la limite de nos connaissances et de nos renseignements (Il y a en effet très peu d’informations).
L’agencement de ce point se fera tout d’abord par l’explication de l’effet des courants marins, puis du fonctionnement des différents moteurs hydroliens et enfin du stockage de l’électricité.
Action des courants marins
L’énergie fournie par les courants marins est une énergie cinétique, elle est fonction de la masse et de la vitesse du volume d’eau. Une hydrolienne fonctionne de la même manière qu’une éolienne c’est-à-dire qu’elle convertit l’énergie cinétique d’un fluide en mouvement en énergie électrique. Mais quelques différences subsistent : comme la vitesse des vents qui est en générale supérieur à celle des courants marins et la masse volumique de l’eau plus importante (environ 800 fois plus importante) que celle de l’air. Donc une hydrolienne peut produire plus d’électricité à dimensions égales.
Les pales sont une partie très importante de l’hydrolienne. En effet, c’est de celles-ci que dépendent le bon fonctionnement, la durée de vie de la machine, ainsi que le rendement du moteur hydrolien. Les pales sont caractérisées par plusieurs éléments permettant la réalisation d’une hydrolienne rentable : la longueur, la largeur, le nombre, le profil, et les matériaux.
Chacun de ces éléments est déterminés par des hypothèses de calcul, de puissance, et de couple. Comme la largeur, qui, ceci dit, n’est pas un élément important dans la réalisation de l’hydrolienne; ou encore la longueur et le profil, qui lui est assez compliqué à expliquer.
Quel que soit le type d’hydrolienne, il est en général conseillé, pour éviter sa destruction lorsque les courants sont trop forts, qu’elle soit équipé d’un système permettant d’amoindrir les contraintes mécaniques sur la machine: comme les systèmes de freinage, les régulateurs à hélice secondaire
Utilisation de l’énergie
L’hydrolienne peut entraîner, soit directement, soit par l’intermédiaire d’un multiplicateur, 3 types de générateurs électriques : une génératrice à courant continu (plus communément appelée dynamo); une génératrice synchrone à courant alternatif (appelée alternateur); et une génératrice asynchrone à courant alternatif.
Un générateur nécessite souvent un multiplicateur car les pales dont le diamètre est supérieur à 5m ont des vitesses de rotation trop faibles (moins de 200 tours/min) pour pouvoir entraîner un alternateur classique.
Donc pour ces génératrices, il est indispensable d’interposer entre elle et les pales un multiplicateur qui permet d’augmenter (de multiplier) la vitesse de rotation.
Il existe 3 types de multiplicateur utilisable et compatible avec les hydroliennes :
- Le plus simple est le multiplicateur à engrenages à un ou plusieurs trains de roues dentées cylindriques. Cependant, il devient encombrant quand le rapport de multiplication est important.
- L’utilisation de trains planétaires permet de réaliser des multiplications élevées pour un encombrement réduit: c’est le multiplicateur à satellite.
- Le réducteur à couple conique permet une disposition de l’arbre de sortie perpendiculaire à l’arbre d’entrée.
De nombreux constructeurs français et européens ont une excellente maîtrise de l’appareil et fabriquent des multiplicateurs dont le rendement varie entre 95 et 99 % pour des puissances transmises de 200 W à 50 MW.
Sans multiplicateurs : Le générateur électrique est toujours placé dans la partie mobile de l’appareil. L’énergie électrique est transmise au support fixe par l’intermédiaire d’un "ensemble collecteur-balais".
Avec multiplicateurs : Le multiplicateur a alors ses 2 axes (de sortie et d’entrée) à 90°. Mais dans le cas de récupération d’énergie électrique, l’entreprise d’exploitation d’hydrolienne a intérêt à utiliser le "système collecteur-balais" car les problèmes d’étanchéité sur l’arbre vertical sont sérieux.
Composition d’une hydrolienne
La plupart des hydroliennes sont constituées de :
Une turbine (c’est une roue qui transforme l’énergie d'un fluide, eau ou gaz, en un mouvement de rotation).
Un générateur produisant de l'électricité
Un mât ou une ancre (permettant la fixation de l’hydrolienne).
Les Différents Types d’Hydroliennes
Quelques exemples d’hydroliennes:
Bien que les projets d’hydroliennes ne soient pas très nombreux, on remarque une grande diversité chez les constructeurs tant au niveau de l'aspect visuel que du mode d’action des pales de ces hydroliennes.
-L’hydrolienne à axe horizontal (celle qui ressemble à une éolienne) : C’est le modèle d’hydrolienne le plus courant.
Il existe aussi des « variantes » comme l’hydrolienne vue dans "L'énergie des Océans" (Voir la Rubrique Vidéos) qui elle possède une turbine pouvant être remontée à la surface pour faciliter les travaux de maintenance.
Toujours dans le même type, nous pouvons citer des hydroliennes multi turbines comme Seagen de MCT ou le SST de TidalStream
L’hydrolienne à turbines libres
-Les hydroliennes utilisant un système de roues à aubes flottantes
Conclusion
On a démontré que les courants marins sont une source d’énergie inépuisable (les vents et la marée sont immuables), propre (les vents et la marée sont naturels) et prédictible (le sens des courants est constant).
Également, en ce qui concerne le mode de fonctionnement de l’hydrolienne, cette dernière exploite les courants marins pour produire de l’électricité et sa production d'électricité peut être facilement optimisée (par exemple en modifiant la longueur des pales, le type du générateur et de l’accumulateur, …)
Enfin, concernant les différents projets et types d’hydrolienne ainsi que leurs impacts environnementaux, on vous a exposé plusieurs points concernant cette nouvelle technologie : le nombre important de types d'hydrolienne différents révèle la capacité de l’hydrolienne à s’adapter à son environnement (elle peut être en chaîne au fond des fleuves, avec un mât dans les endroits plus profonds) ; la diversité des projets indique que l’hydrolienne peut facilement évoluer et s’améliorer (le projet SeaGen n’est elle pas une amélioration du projet Seaflow ?). Nous avons pu voir enfin que les impacts environnementaux, bien qu’ils soient surtout de l’ordre de l’hypothèse, sont minimes.
Au vu de ces nombreux avantages, l’énergie hydrolienne est donc une énergie qui risque de faire parler d’elle dans les années à venir.