Energie Marines Renouvables

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Présentation de M. Michel PAILLARD lors du colloque "Les rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies" 2012 organisé par le GIP GERRI

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Energie Marines Renouvables

  1. 1. Energies Marines Renouvelables « Rencontres scientifiques GERRI 2030 » Saint Denis de La Réunion – 28 & 29 novembre 2012lfremer Michel Paillard Chef de projet Énergies Marines Renouvelables Ifremer - Centre de Brest Essais TIDALSTREAM – Bassin de Brest - Ⓒ Ifremer.Olivier Dugornay Courriel : michel.paillard@ifremer.fr
  2. 2. Les énergies marines - Des sources variées d’énergiesPotentiel naturel théorique (dont celui non exploitable techniquement): +100000 TWh/an (GIEC)Potentiel techniquement exploitable (en croisant avec les contraintes environnementales,sociétales et techniques évoluant avec le développement des filières) Énergie houlomotrice Énergie éolienne posée Énergie des marées Vent Vague Marée Énergie hydrolienne Énergie éolienne flottante Une filière industrielle complète à des degrés de maturité échelonnés Vent Courant Énergie osmotique Énergie thermique des mers Énergie thermique PAC & SWAC Sel Température TempératureÉtude sur l’ensemble des filières annoncée le 22/11 (étude intégrant les DOMs). Rapport en mars 2013
  3. 3. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES• Energie marémotrice – Energie localisée mais intérêt par sa prédictibilité – Réalisations : Rance (240MW France), Annapolis (20MW Canada), Sihwa (254MW Corée) – Projets britanniques (Severn, Mersey,…) : abandon ou ajournement (coût, impact) – Futur : nouveaux concepts (tidal lagoon), bassins existants (ex: Boulogne/mer), EMACOP – projets en Corée (mais attente du retour d’expérience de Sihwa) – Contraintes environnementales fortes sur les barrages. – Contraintes environnementales moins fortes sur les lagons artificiels mais coût des digues – Acceptabilité ? – Pas de potentiel à La Réunion
  4. 4. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES• Energie éolienne offshore (technologie posée) – Ressource au large plus régulière. Contraintes bathymétrique (40 à 50 m maxi) – 4620MW en exploitation, 6000 MW en construction, 17000 MW autorisés – Machines de 5 à 7 MW (AREVA, Alstom, Siemens,…). Diamètre 150 m Nacelle à 100 m ! – Contraintes sur les barges de pose, fiabilité à améliorer (besoin de R&D, fatigue…) – Contraintes sur les usages déjà existants – 4 sites retenus suite à 1er AO (180 à 200 €/MWh) Nouvel AO d’ici fin 2012 – Objectifs en France : réduction des coûts à 150 €/MWh en 2020, > 100 en 2025 – Site d’essais Alpha Ventus en Allemagne, projets Win en France et Zephir en Espagne – Maturité de la filière mais R&D pour réduire les coûts – Ressource marine à La Réunion ? Proximité du littoral … – La tenue aux cyclones exigerait des contraintes de dimensionnement sévères… ! Coûts!!!!! – Pas de projets dans ce contexte dans le monde (sauf côte est USA mais non construit) – Développer l’éolien terrestre
  5. 5. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES• Energie éolienne offshore (technologie flottante) – Technologie qui devrait se développer fortement – Permet de développer le potentiel jusqu’à 200m (ensuite, coût ancrages), - de contraintes – Plus de 25 concepts à l’étude (marché mondial très important) – Quelques prototypes en essais depuis 2009 (Hywind, Windfloat, Blue H,…) – 2 projets français cofinancés par les IA (AMI ADEME de 2009) • Winflo (2013 au large du Croisic), Vertiwind (2014 en Méditerranée?) – Des concepts hybrides (vent offshore + houle) – AO DGEC attendu en 2013 ? – Moyens d’essais en France et 2 projets de sites pilotes en France (Groix et Fos/mer) – Filière qui devrait atteindre sa maturité après 2020 – Quelle ressource à La Réunion ? Isobathe – 200 m proche de la côte. – Tenue aux cyclones de la structure flottante (dimensionnement, ancrages, …)! – Coût ? Assurance ? – Modèle économique?
  6. 6. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES• Energie des courants – Nombreux concepts identifiés (~~ 100) – axe horizontal ou vertical, venturi, oscillant… – Premiers prototypes en essais depuis 2003 (Seaflow, Hammerfest strom,…) – De nombreux prototypes en essais à l’EMEC et à Force au Canada. Des échecs aussi. – Pas de ferme pilote mais plusieurs projets dont celui d’EDF à Bréhat, en UK – Plusieurs projets de démonstration en France dont certains sur des technologies étrangères (avec Alstom, EDF, DCNS, Sabella SAS, LGI, …). – Plusieurs projets adaptables aux estuaires, fleuves, passes des atolls – Vers une simplification des techniques / Maintenance notamment – Moyens d’essais en France, – Sites d’essai en UK (EMEC), site pilote en France (Paimpol - 2014), 2 sites d’essais – Actuellement tarif d’achat 150 €/MWh. Le double en UK – AO attendu en 2013. AMI en Polynésie pour l’équipement d’une passe de l’Atoll de Hao – Maturité de la filière attendue autour de 2020 (intérêt croissant des énergéticiens) – Ressource marine faible à La Réunion incompatible avec les techniques actuelles (V>2m/s) – Il peut exister une ressource très localisée compatible avec les technologies fluviales ou estuariennes (niches)
  7. 7. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES• Energie des vagues – Fort potentiel sur les différents océans. Marché mondial. Sites isolés/énergie chère – Nombreux concepts identifiés (~~ 140) – bouées, systèmes articulés, OWC, oscillants – Des concepts à la côte au large en passant par des concepts « shallow water » – Premiers prototypes en essais en mer à l’échelle 1 depuis plus de 10 ans – De nombreux prototypes en essais (Oysters, Pelamis,AWS, Wave Dragon,.…) – Un échec sur la première ferme pilote au Portugal (Pelamis) en 2009 – Complexité de la filière (tenue aux conditions extrêmes -> coût) + 10 ans de mise au point – Plusieurs projets en France (Bilboquet, S3, GEPS, Hydrocap,…). Pas de démonstrateur – Tarif inadapté (150 €/MWh.) Pas d’AO attendu mais un AMI de l’Ademe EMR en 2013 – Moyens d’essais en France .Sites d’essais en UK , Espagne, en France (SEMREV en 2013) – des projets de parcs pilotes dans le monde mais pas de réalisation à ce jour – AMI en Polynésie pour l’évaluation de la ressource avant AMI démonstrateur – Peu de données disponibles sur les performances des démonstrateurs – Maturité industrielle de la filière probablement après 2020 (intérêt des énergéticiens) – Marché sites insulaires et isolés recherché par les développeurs – Ressource à La Réunion; 2 projets (SEAWATT/stockage, CETO) et étude OWC sur digue) – Adaptation des technologies aux conditions d’environnement locales -> nécessité d’une bonne connaissance de la ressource / au comportement du dispositif – R&D à développer et intérêt d’une veille active sur cette filière
  8. 8. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES• Energie thermique des mers (production électricité) – Energie de base (24/24 et 7/7) - Potentiel élevé – Nécessite une différence de température de l’ordre de 20° entre eaux chaudes et froides – Zone inter tropicale (Polynésie, Martinique La Réunion mais avec un potentiel + faible) – Cycle fermé et cycle ouvert (électricité, eau douce, froid,) – à terre/flottante – Essais de Georges Claude (années 30) qui démontre la faisabilité. Puis EDM/Abidjan – Reprise des études aux USA , Japon, France, années 70 et 80. Projet à Tahiti abandonné – Des proto, sites d’essais, des boucles thermodynamiques pour améliorer les rendements – Valorisation des co-produits – Études de faisabilité en Polynésie (avec DCNS puis par Pacific Otec + Xenesys) – Etude de faisabilité à La Réunion puis installation d’un prototype à terre à l’IUT St Pierre – Actuellement 2 projets (Lockeed-Martin 10MW à Hawaii et DCNS 10 MW Martinique) – 2 à 3 M3 d’eau chaude / MWe et 1 à 2 m3 d’eau froide/ Mwe -> débits élevés – principaux verrous ; – conduite de grands diamètre pour du multi MW + connexion/ déconnexion du support – Amélioration des rendements (cycles thermodynamiques) -> R&D à l’IUT avec DCNS – Nettoyage des salissures dans les échangeurs - rendement – + impact –> modélisation du panaches (R&D) – Nécessité d’un apprentissage dans un zone très favorable au niveau T° – R&D sur les cycles très pertinente
  9. 9. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES• climatisation par pompage d’eau de mer SWAC (Sea Water Air Conditioning) : Pompage d’eau de mer profonde à quelques degrés – Pas une production d’énergie mais économie d’énergie permise par un ressource marine – Réalisation à l’hotel Intercontinental de Bora-Bora (PF) – Projet en cours à Tétiaroa (PF), – Projet de l’Hôpital de Papeete (PF) voire extension réseau d’eau froide – 2 projets à La Réunion – Permet d’économiser l’énergie électrique de la climatisation classique (environ 80%). – seule énergie dépensée – le pompage – Cette technologie n’est pas contrainte par de forts verrous technologiques – Technologie qui va se développer – Politique incitative – Bien adaptée aux nouveaux projets d’aménagement - apprentissage nécessaire également Pompe à chaleur eau de mer pour les zones tempérées – Ex : Monaco, La Seyne sur Mer,…
  10. 10. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES• Energie osmotique (gradients de salinité)• Pression osmotique entre 2 eaux de salinité différente à travers une membrane semi perméable – 3W/m² actuellement - > rentabilité à 5 W /m² (Statkraft) – Pilote de quelques kW en Norvège – HydroQuébec s’y intéresse et collabore avec Statkraft (filtration) – Pas d’industriels français sur la filière (intérêt sur membranes – Veolia) – Quels sites ? Fjords en Norvège, Littoral estuairien ? – Impact à étudier – Étude de faisabilité à La Réunion (Sainte Rose) – très en amont
  11. 11. Les énergies marines Capacités installées en 2012 Éolien offshore Europe : plus de 4000 MWMarée, courants, houledans le MondeSource IEA-OES
  12. 12. Les enjeux du développement des énergies marines renouvelables• CONSTRUIRE LA FILIÈRE INDUSTRIELLE 1er segment des EMR  Marémoteur modernes à avoir atteint  Eolien offshore Maturité le stade commercial posé Segment mature à faibles  Hydrolien perspectives de  développement Eolien offshore  flottant Segments faisant l’objet   d’investissements et de  ETM Houlomoteur développements  technologiques soutenus • Segment très peu mature Pression osmotique • Faible visibilité sur le développement à court  et moyen termes Après 2015 Entre 2005 et 2015 Avant 2005 Date de  Degré de maturité relatif démarrage aux 7 segments des énergies marines Source Indicta 2011 pour France Energies Marines Les 4 phases de développement d’une nouvelle filière énergétique CONCEPT -> DEMONSTRATEUR -> PARC PILOTE -> FERMES INDUSTRIELLES DE PRODUCTION
  13. 13. Les enjeux du développement des énergies marines renouvelables• DEVELOPPEMENT DURABLE : UN ENJEU ECOLOGIQUE• Energie fossile : réserves – coût – impact climatique• Les engagements à 2020 de réduction d’émission de CO2 • Feuille de route européenne (20/20/20) • Grenelle de l’environnement (23% EnR, 3% marin). En 2010 : 12,8%• CONTRIBUER À L’APPROVISIONNEMENT ÉNERGÉTIQUE• Grenelle de la Mer et ses suites• contribution des EMR au bouquet énergétique à 2020• 6000 MW éolien offshore (et 3% EMR)• Outre-Mer : autonomie à 2030 par les ENR pour la plupart des Territoires• Des ressources mondiales potentielles importantes 3 600 TWh/an techniquement exploitables en 2030 (production électrique totale en France : 600 TWh/an)• CONSTRUIRE LA FILIERE INDUSTRIELLE• Besoins de recherche technologique et non technologiques• Chaine de valeur du prototype – jusqu’au parc (O&M, maintenance, ports)• emplois non délocalisables• des marchés porteurs, Europe et Monde• chiffres sur 2010-2020, pour l’Europe (source EU-OEA) – > 200 Mds € d’investissement éolien posé et flottant et 10 Mds € d’investissement hydrolien et houlomoteur des économies insulaires soulagées sur le volet énergétique
  14. 14. Les enjeux du développement des énergies marines renouvelables• CONSTRUIRE LA FILIÈRE INDUSTRIELLE Investissement Coût d’exploitation (M€/MW) (€/MWh) Coût d’exploitation = • 8 à 10% de l’investissement Eolien posé 2010 : 3 à 3,5 2010 : 150 à 170 • fabrication (plutôt 200 sur AO1) • installation 2025 : < 100 • raccordement Eolien flottant 2015 : 4 2015 : 180 à 200 • démantèlement 2020 : 150 • 5 à 8 % de l’investissement 2030 : < 100 • opération (navires…) Hydrolien 2015 : 4 à 5 2015 : 200 à 250 • maintenance (pièces…) 2020 : 3,5 2020 : 150 • assurance (2%) • facteur de charge Houlomoteur 2015 : 4 à 5 2015 : 200 à 250 • de 30% (éolien) 2020 : 3,5 2020 : 150 • à 90% (ETM) 2030 : 2,5 2030 < 100 • durée de vie • 20 ans ETM 2015 : 20 2015 : 400 2025 : 10 2025 : 250 à comparer au coût du kWh sites isolés Source France Energies Marines De grands acteurs industriels s’impliquent dans la filière EDF, Alstom, AREVA, DCNS, GDF-SUEZ, TECHNIP, D2M, SBM Offshore, STX,…
  15. 15. Les enjeux du développement des énergies marines renouvelables• CONSTRUIRE LA FILIÈRE INDUSTRIELLE : REDUIRE LES COUTSbesoins de recherche (en partenariat public-privé)• Environnement et société – Impact environnemental unitaire et en parc (physique et biologique) – Acceptabilité / usages – Evolution de la réglementation (autorisation) – normes hygiène/sécurité – statut des travailleurs en mer – Modèles économiques des productions d’EMR (optimisation coûts-performances), – Valorisation des co-produits, co-activités• Levée des verrous technologiques – Évaluation de la ressource / optimisation (dont en outre-mer) – Tenue en mer des structures de production (outre-mer -> cyclones,…) – Efficacité énergétique des récupérateurs – Déploiement, maintenance (présence nécessaires d ’O&M en outre-mer) – Cycle de vie des systèmes, démantèlement – Connexion et intégration au réseau (outre-mer -> gestion de l ’intermittence…) – Stockage de l’énergie (dont Step marines ?) – Industrialisation des procédés de construction -> soutien public à la R&D – -> centres d’essais et/ou sites de démonstration – -> soutien aux démonstrateurs (partenariat public/privé avec industriels (AMI) – -> formation (ex:mastère spécialisé EMR à Brest) • -> ANCRE Recherche académique, FEM, Recherche partenariale
  16. 16. Pour informationConvention d’Affaires EMR THETIS 2013 à BrestColloque SHF EMR2013 à BrestEnergies Marines Renouvelables9-10 Octobre 2013 à BrestCo-organisateurs : Ifremer, EDF, France Energies MarinesModalités de soumission des résumés :Date limite d’envoi : 30 Novembre 2012, sur 1 ou 2 pages A4,en français ou en anglaisà adresser via le site de la SHFICOE 2014 à Halifax au CanadaInternational Conference on Ocean Energy28 septembre au 1er octobre 2014 à Halifax (Nova Scotia)

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