Une électricité « zéro carbone » en Europe à l`horizon 2050

Projet interdisciplinaire II (ENVI-F-501) Janvier 2013
Cindy Courtois
Groupe 8
Professeurs : T. Bauler, P. Regnier
Assistante : E. Mutombo
Une électricité « zéro carbone » en Europe à l’horizon 2050 :
quelle contribution pour les énergies marines renouvelables
dans les mers du Nord ?
Travail individuel :
Comment la géographie physique des mers du Nord peut-elle être
(dé)favorable à l’installation des technologies des énergies
renouvelables offshores ?

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Table des matières
Introduction ................................................................................................................................ 2
II. Les mers du Nord .................................................................................................................. 3
2.1. Géomorphologie. ............................................................................................................. 3
2.2. Météorologie. .................................................................................................................. 4
III. Les mouvements oscillatoires .............................................................................................. 4
3.1. Les vagues et la houle. .................................................................................................... 4
3.2. Les marées. ...................................................................................................................... 5
IV. Discussion ............................................................................................................................ 6
Annexes ...................................................................................................................................... 9
Bibliographie ............................................................................................................................ 11

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I. Introduction
La Terre est un système ouvert qui reçoit l’énergie du Soleil et qui, en la redistribuant, va
donner naissance aux interactions entre les océans, l’atmosphère et la cryosphère.
En effet, une partie de l’énergie du Soleil arrivant au sol, va être absorbée.
Si nous regardons la distribution de l’énergie en fonction de la latitude, du fait de l’inclinaison
de l’axe de la Terre par rapport au plan contenant le centre du Soleil et le centre de la Terre, la
quantité d’énergie reçue n’est pas partout équivalente. (Tison, 2011). Nous observons un gain
net d’énergie au niveau de l’équateur et 38° de latitude, et une perte d’énergie entre 38° de
latitude et les pôles.
Un transport compensateur de chaleur va s’établir de l’équateur vers les pôles afin de
contrebalancer ce déséquilibre. Il se réalise en majorité via les mouvements atmosphériques,
mais aussi par les mouvements océaniques. (Pattyn, 2009). Ce système planétaire de
circulation des eaux océaniques inclus la circulation des eaux de l’Atlantique Nord dont la
couche superficielle chaude dégage une chaleur équivalente à cent fois la consommation
mondiale d’énergie et permet de réchauffer l’atmosphère de l’Europe. (Web 1). Dans ce
système naturel, diverses formes d’énergies se manifestent, notamment :
• l’énergie du vent (ou énergie éolienne offshore)
• l’énergie des vagues (ou énergie houlomotrice)
• l’énergie des marées (ou énergie marémotrice)
• l’énergie des courants marins (ou énergie hydrolienne)
qui sont autant d’énergies marines renouvelables que nous pouvons exploiter pour la
production d’électricité. D’autant plus dans le contexte de la transition vers une économie bas
carbone à l’horizon 2050. En effet, les énergies renouvelables marines constituent un potentiel
à ne pas négliger dans l’objectif, mis en place à Cancún en 2010, de limiter le réchauffement
planétaire à 2°C au-dessus des niveaux préindustriels.
Le secteur énergétique étant à l’origine de la majeure partie des émissions de gaz à effet de
serre anthropique, le but général que nous avons choisi dans le cadre de ce travail
interdisciplinaire est d’évaluer en quoi les énergies marines renouvelables dans les mers du
Nord sont susceptibles de contribuer à la décarbonisation du secteur de l’électricité en Europe
à l’horizon 2050. Plus particulièrement, ce travail individuel contribuera à l’analyse en
essayant d’apporter une réponse à la question :
« Comment la géographie physique des mers du Nord peut-elle être (dé)favorable à
l’installation des technologies des énergies renouvelables offshores ? »
Cet apport disciplinaire au travail général est intéressant dans le sens où une analyse d’impact
nécessite une connaissance de l’état du milieu étudié. Cette connaissance permet d’une part
d’avoir toujours en tête le périmètre de la zone d’étude, et d’autre part d’identifier les enjeux
socio-économiques et environnementaux de la zone qui sont susceptibles de subir des effets
directs ou indirects des technologies liées aux énergies marines renouvelables.
Je vais commencer ce travail par donner un rapide aperçu des aspects géographiques et
géologiques des mers du Nord, indispensable pour comprendre les différentes conditions qui
permettront d’augmenter ou diminuer l’énergie disponible. Ensuite je parlerai des
mouvements oscillatoires et de la dynamique des vents. Enfin, je terminerai par une
discussion sur la logique des localisations (dé)favorables à l’installation des technologies
renouvelables offshores.

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II. Les mers du Nord
Commençons dans un premier temps par délimiter géographiquement la zone d’étude. Les
mers que nous avons choisies de prendre en compte sont : la mer du Nord, la Manche, la mer
d’Irlande et la mer Celtique.
2.1. Géomorphologie.
La mer du Nord, située au nord-ouest de l’Europe, est bordée par la Grande-Bretagne à
l’ouest, par la Norvège au Nord-Est, par le Danemark à l’Est, et par l’Allemagne, les Pays-
Bas, la Belgique et la France au sud. (Swysen et Seret, 2000).
D’un point de vue géomorphologique, la mer du Nord repose majoritairement sur un plateau
continental. De ce fait, elle possède peu de zones profondes supérieures à 100 m.
En effet, à part les accidents du Haut-fond du Dogger-Bank (profondeur de 15 à 30 m) et la
Fosse Norvégienne (200 à 600 m de profondeur), ainsi que le « Devil’s hole » de plus de 460
m et quelques tranchées dans sa partie occidentale, elle possède la forme d’une grande
dépression en pente douce. Sa partie méridionale est composée de plusieurs hauts-fonds et
bancs de sable et possède des profondeurs d’environ 40 m. (Furnestin, 1997).
La Manche est bordée par le Royaume-Uni au nord, et par les Iles anglo-normandes et la
France au sud. Elle communique avec la mer du Nord via le pas de Calais à l’est, et avec
l’océan Atlantique via la mer Celtique à l’Ouest. (Swysen et Seret, 2000).
La Manche est une mer épicontinentale, c’est-à-dire une partie de l’océan Atlantique qui
couvre une partie de la plate-forme continentale. Elle possède une fosse centrale dont l’axe
peut se situer à une profondeur supérieure à 170 m. Cette fosse contraste avec le reste du fond
de la Manche qui est relativement plat et dont la profondeur se situe entre 70 et 90 m.
(Lericolais and co, 1995).
La mer d’Irlande est un bras de mer séparant l’Irlande de la Grande-Bretagne. Elle est donc
bordée par l’Irlande à l’ouest et par la Grande-Bretagne à l’est. Elle est en relation avec
l’océan Atlantique via le canal du Nord et communique avec la mer Celtique par le canal
Saint-Georges. (Swysen et Seret, 2000). La partie sud du canal Saint-Georges est occupée par
une fosse glaciaire juste au débouché de la mer d’Irlande. (Ifremer, 1991). À part quelques
failles et décrochements depuis le Sud-Ouest de l’Ecosse jusqu’au Sud-Est de l’Irlande, la
mer d’Irlande présente une solidarité structurale entre les deux îles Britanniques. Elle est
compartimentée en divers bassins sédimentaires délimités par des « arches » anticlinoriales
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.
Nous trouvons également des bancs de sable en divers endroits de la mer d’Irlande ainsi que
dans le canal Saint-Georges, qui seraient liés aux courants des marées. (Guilcher, 1982).
La mer Celtique est une étendue marine qui recouvre le plateau continental au sud de l’Irlande
et à l’Ouest de l’entrée de la Manche. Elle est bordée par la Bretagne au sud et l’Irlande au
nord, et la Grande-Bretagne à l’est. Elle communique avec la mer d’Irlande via le canal Saint-
Georges, et est en contact avec la Manche au sud. (Swysen et Seret, 2000).
Géomorphologiquement, elle se situe à la bordure de la remontée des fonds de l’océan
Atlantique et présente une plate-forme profonde. Elle possède des vallées incisées et des
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Pli de forme convexe dont le cœur est occupé par les couches les plus anciennes. (Pomerol and co, 2002).

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grands bancs de sable dans sa partie méridionale, aux approches occidentales de la Manche.
Elle possède des profondeurs de l’ordre de 150 m. (Reynaud and co, 1999).
2.2. Météorologie.
En ce qui concerne la région de notre étude, la circulation thermohaline globale va se charger
dans les eaux de surface en énergie excédentaire et la transporter vers les régions tempérées
par le Gulf Stream. Celui-ci s’évapore et réchauffe les régions à nos latitudes. (Tison, 2011).
Une influence importante exercée par la chaleur des océans concerne les vents. De part sa
plus grande inertie thermique (par rapport au continent), l’eau des océans retient la chaleur
plus longtemps. Les variations de température de l’eau (tout autour de la Terre) font que l’air
se trouvant au-dessus se déplace du chaud vers le froid. (Cosgrove, 2001). En effet, l’air froid
plus dense donc plus lourd détermine une pression atmosphérique importante. Au contraire,
l’air chaud plus légers créé une zone de faible pression en s’élevant. La nature, tendant à
l’équilibre, va combler le déficit des dépressions via un mouvement d’air appelé « vent ». ( Le
Carrer, 2007).
Notre zone d’étude se situe sur la façade occidentale du continent et est donc sous l’influence
d’un climat océanique. Elle est dans la zone des basses pressions tempérées, et de ce fait elle
subit la circulation des vents d’ouest marins toute l’année et est traversée par le front polaire
(associé au jet-stream polaire). (Pattyn, 2009).
Cette enveloppe de vents d’ouest imbrique des cyclones qui se développent le long du front
polaire (car il représente la zone de gradient de température la plus grande dans la région) et
qui traversent la région dans le sens Sud-Ouest Nord-Est. Cette activité est moins intense en
été qu’en hiver. (Web 2).
III. Les mouvements oscillatoires
3.1. Les vagues et la houle.
La surface de la mer est animée de mouvements d’amplitude variable. Parmi ces mouvements,
nous distinguons les vagues et la houle, toutes deux ont pour origine les vents. (Cantillion,
2007).
La houle est un mouvement oscillatoire des couches superficielles d’un corps d’eau
comparable à l’onde provoquée par la chute d’un objet à la surface de l’eau. Elle est
provoquée par le frottement du vent sur la surface. (Web 4).
Cette oscillation sinusoïdale régulière, liée à une dépression mobile, se déplace sur de très
longues distances et sa longueur d’onde est environ proportionnelle au parcours accompli.
(Pomerol and co, 2002). Elle est d’autant plus forte que le vent est fort et frotte sur une grande
distance. Dans le voisinage des côtes, quand la profondeur diminue, les orbites de la houle
s’écrasent en ellipse et, par le frottement sur le fond marin, se transforme en vague déferlante
sur la plage. (Web 4).