ETM à Sainte-Rose, pdf, 6.7 Mo

NOTE D’OPPORTUNITES POUR L’UTILISATION
DE L’ENERGIE THERMIQUE DES MERS ET LA
VALORISATION DE L’EAU FROIDE PROFONDE A
SAINTE ROSE
Filière : Energies de la Mer :
Rédacteurs : ARER, Matthieu HOARAU, Chargé de mission Energies de la Mer, [email protected] et
Mélanie SALOMEZ, Stagiaire microalgues ARER, [email protected]
Référent : Laurent GAUTRET, [email protected] , Directeur technique
Relecture : Matthias VINARD, Chef de projet hydrogène, [email protected]
Secrétariat : Line RIVIERE, [email protected]
Date : Décembre 2008 – Juin 2009
Diffusion : Site web ARER
Version n°1
ARER – EIE Espaces Informations et Conseils - www.arer.org - [email protected] – www.island-news.org
«Promouvoir la maîtrise de l’énergies
l’énergies et l’utilisation rationnelle des énergies renouvelables, et préserver les ressources
naturelles locale dans une perspective de développement durable et d’adaptation aux changements climatiques »
Prenez contact avec notre équipe – Tél. 02 62 257 257
ARER - Agence Régionale Energie Réunion - Association loi 1901 à but non lucratif –Organisme de formation agréé
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Membres de Droits 2009 de l’ARER
Membre associé 2009
2009
Les communes de Cilaos, Mamoudzou, Sainte-Marie, Petite-Ile, Saint-Denis, des Avirons, le SIDELEC, la SAPHIR, la Chambre Des Métiers et de
l’Artisanat, SIDR, le Conservatoire Botanique des Mascarins, Sciences Réunion, EPSMR
Partenaire associé
ADEME
-1
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
REMERCIEMENTS
Nous tenons à remercier de nombreuses personnes et organismes pour le
soutien technique qu’ils ont su apporter à l’ARER lors de la rédaction de cette note
d’opportunités pour l’utilisation de l’eau froide profonde à Sainte Rose. Ces
remerciements s’adressent :
Tout d’abord aux financeurs du projet, la Mairie de Sainte Rose, pour le soutien
financier à cette étude pilotée par l’ARER.
A la Région Réunion, pour son soutien à l’ARER pour le développement et la
veille technologique sur la filière « énergies de la mer ».
A l’équipe de l’ARVAM, partenaire de ce projet, avec M. Jean Pascal QUOD, M.
Jean TURQUET, M. Harold CAMBERT et M. Jean Benoit NICET, qui ont conduit les
prélèvements et les analyses de l’eau profonde au large de Sainte Rose. Ils ont
apporté leurs expertises en rédigeant le rapport sur la caractérisation des masses
d’eaux au large de Sainte Rose.
A M. Bertrand AVICE, responsable du service aménagement de la Mairie de
Sainte Rose, qui a permis l’étroite collaboration entre l’ARER et la Mairie de Sainte
Rose.
Au SHOM et à l’IFREMER, qui nous ont fournis les données bathymétriques de La
Réunion dans le cadre de nos projets de R&D sur les énergies de la mer à La
Réunion.
A Frederick DAMBREVILLE, de la société FORMATIC, qui a participé à la
réalisation des cartes bathymétriques électroniques et au soutien technique.
A l’ensemble des personnes que nous oublions, internes ou externes à l’ARER,
qui directement ou indirectement ont apporté des connaissances techniques pour la
réalisation de ce projet.
Par ailleurs, nous souhaitons remercier et féliciter, Monsieur le Maire de Sainte
Rose, Monsieur Bruno MAMINDY PAJANY pour tous les efforts de la commune de
Sainte Rose dans le domaine des énergies renouvelables, récompensés récemment
par l’obtention d’une Marianne d’Or sur ce thème.
-2
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
INTRODUCTION
Située sur la côte Est de La Réunion, la commune de Sainte Rose s’étend sur
17 830 hectares et possède 25 km de littoral. Son territoire se partage avec environ
14 500 hectares d’espaces naturels, environ 3000 hectares d’espaces à vocation
agricole et 216 hectares d’espace urbanisé.
Figure 1 : Carte de La Réunion avec situation de Sainte Rose
Sainte Rose possède de réels atouts touristiques de par son environnement
naturel exceptionnel, fondé sur le volcanisme actif, des topographies de forte pentes,
une pluviométrie abondante et un patrimoine faunistique et floristique marqué par
un fort taux d’endémisme. Habitée par 6680 personnes réparties sur 5 grands
quartiers, Sainte Rose compte environ 150 entreprises et un taux de chômage en
2007 d’environ 43%.
Depuis les années 80, Sainte Rose est un des piliers en termes de production
d’énergie pour La Réunion. En 1984, La Réunion était autosuffisante en énergie
électrique grâce à l’hydroélectricité, et ce en partie grâce à la centrale de 67 MW de
la Rivière de l’Est. En 2005, la première ferme éolienne réunionnaise y a aussi été
mise en route. Aujourd’hui, la plus grande ferme photovoltaïque d’Europe d’une
puissance de 10 MWc est en construction pour un raccordement au réseau
électrique en 2010.
Fort de ses atouts naturels, Sainte Rose a su s’inscrire dans une réelle politique
de développement durable à travers le développement des énergies renouvelables,
pas encore toutes exploitées. La géothermie, l’Energie Thermique des Mers (ETM) et
la valorisation énergétique des microalgues pourraient à l’avenir être des piliers
pour un retour de La Réunion en 2025 vers son autonomie énergétique.
-3
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Au début de l’année 2009, Sainte Rose a été récompensée de ses efforts par
l’obtention de la « Marianne d’or du développement durable et des énergies
renouvelables ». Aujourd’hui, ses actions continuent avec la sensibilisation de la
population au développement durable et des études sur des énergies innovantes,
telles que les microalgues, la biomasse terrestre, l’Energie Thermique des Mers et
l’énergie osmotique.
Dans le cadre d’une convention de partenariat avec l’ARER, la ville de Sainte
Rose a soutenu financièrement un travail piloté par l’ARER sur l’opportunité de
développer l’Energie Thermique des Mers et l’énergie Osmotique à Sainte Rose. Ce
document se concentre uniquement sur le développement de l’ETM à Sainte Rose.
Les raisons de restreindre le champ d’une telle étude sont les suivantes :
-
L’ARER a mené depuis 2002 auprès de La Région Réunion un travail de veille
sur les filières technologiques des Energies Renouvelables Marines (ERM).
Parmi celles-ci une sous filière « Energie Thermique des mers » (ETM) est
apparue pertinente à La Réunion, et à priori valorisable le long des côtes de
Sainte-Rose.
-
L’ETM est décrite à moyen et long terme comme potentiellement le
« nucléaire des zones intertropicales » (production de base, c'est-à-dire
produire de l’énergie 24h/24h). La Réunion est dans une phase
d’expérimentation (projet national GERRI) des énergies du futur.
-
L’ETM on-shore (sur terre) nécessite des déclivités sous-marines
prononcées. Sainte Rose possède les meilleurs tombants de La Réunion (cf.
Figure 2).
-
L’ETM nécessite la présence à terre si possible d’une zone de développement
économique, permettant de valoriser les produits dérivés de l’utilisation de
l’eau froide sous marine.
-
Hawaï est une île à la morphologie similaire à La Réunion et exploite ces
ressources en générant 3 milliards de dollars de CA/an.
-
La montée du prix du Baril de pétrole fait que les projets ETM peuvent
apparaître désormais comme viables économiquement, même en production
pure d’énergie.
-4
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 2 : Sites potentiels pour l’implantation de l’ETM on shore à La Réunion
(Source ARER, Mapinfo, données SHOM)
Le contenu de cette étude a été organisé comme suit :
-
Une mission de prélèvement en mer d’eau froide profonde et d’analyse des
paramètres physico-chimiques de cette eau en lien avec les utilisations
économiques possibles.
-
Une note d’opportunité sur le développement à Sainte Rose de l’E
Energie
Thermique des Mers (ETM
ETM)
et
des
technologies
marines
associées
à la
ETM
valorisation de l’E
Eau Froide Profonde (EFP
EFP ou en anglais DOW : Deep Ocean
Water).
Cette eau froide profonde pourrait être utilisée dans des Activités liées à l’E
Eau
Froide Profonde (AEFP
AEFP,
AEFP en anglais DOWA : Deep Ocean Water Applications) telles
que :
- La production d’eau potable,
- La production d’électricité,
- L’irrigation d’espaces verts ou pour l’agriculture,
- L’aquaculture,
- La culture d’algues,
- …
Après une description de l’ETM, de chacune des activités et de la situation de la
ville de Sainte Rose, ce document traitera des réelles opportunités de
développement pour l’ETM et la valorisation de l’EFP avec en annexe une
caractérisation des masses d’eau au large de Sainte Rose.
-5
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS
2
INTRODUCTION
3
TABLE DES MATIERES
6
TABLE DES ILLUSTRATIONS
7
I - Qu’est ce que l’Energie Thermique des Mers ?
10
I - 1 L'alimentation en eau
11
I - 2 L'infrastructure
12
I - 3 Coût de l’ETM
13
I - 4 Impact environnemental de l’ETM
15
II - Analyse de la ressource en eau froide profonde au large de la commune de Sainte Rose 17
II - 1 Mission de prélèvement d’eau froide profonde
17
II-1.1 Description du matériel utilisé
18
II-1.2 Principe de fonctionnement du matériel
18
II - 2 Rapport d’analyses de l’ARVAM
19
III - Accès à la ressource en eau froide profonde
20
III - 1 Bathymétrie des côtes de la ville de Sainte Rose
20
III - 2 Géologie du fond marin
24
La figure précédente est une représentation en 3 dimensions de l’ensemble des structures
géologiques de l’Est de La Réunion et en face de Sainte Rose. Il y apparaît clairement la
zone de sédimentation Est, issue en partie de l’influence de la Rivière de l’Est.
27
III - 3 Nombre de tuyaux nécessaires
28
III - 4 Choix de l’atterrage
29
III - 5 Développement de l’ETM offshore
31
IV - Production d’électricité grâce à l’Energie Thermique des Mers
33
IV - 1 ETM simple
33
IV-1.1 Etats des lieux de la technologie pour la production d’électricité
33
IV-1.2 Principe de fonctionnement pour la production d’électricité d’une centrale ETM
36
IV-1.3 Choix du principe de fonctionnement
38
IV - 2 Température de l’eau
38
IV-2.1 Profil de température (thermocline) au large de Sainte Rose
38
IV-2.2 Température de l’eau de surface
39
IV - 3 Dimensionnement de la centrale ETM
44
V - Climatisation par de l’eau froide sous- marine (Sea Water Air Conditioning)
47
V - 1 Etats des lieux de la technologie
47
V - 2 Besoins en froid à Sainte Rose
48
V - 3 Agriculture
49
V-3.1 Etats des lieux de la technologie
49
V-3.2 Irrigation par condensation de l’eau sur les tuyaux d’eau froide à Sainte Rose 50
VI - Activités liées à l’utilisation de l’Eau Froide Profonde (AEFP)
51
VI - 1 Aquaculture, culture d’algues et mariculture
51
VI-1.1 Etats des lieux de la technologie
51
VI-1.2 L’aquaculture, la mariculture et la culture d’algues à Sainte Rose
55
VI - 2 Thalassothérapie
65
VI-2.1 Etats des lieux de la thalassothérapie
65
VI-2.2 La thalassothérapie à Sainte Rose
66
-6
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VI - 3 Production d’eau douce
67
VI-3.1 Etats des lieux de la technologie
67
VI-3.2 Eau potable à Sainte Rose
68
VI - 4 Production d’eau minérale à forte valeur ajoutée
69
VI-4.1 Etats des lieux de la technologie
69
VII - Etude technique et financière globale d’un projet d’utilisation de l’eau froide profonde à
Sainte Rose
71
VII - 1 Coût d’installation du pipe
71
VII - 2 Coût de la centrale ETM on-shore de 3MW
72
VII - 3 Solaire photovoltaïque équivalent à l’ETM
73
VII - 4 Production d’eau minérale
73
VII - 5 Défiscalisation et les plans PRERURE/GERRI
74
VII - 6 Retour sur investissement
74
VIII - Conclusions
77
IX - Orientation de la valorisation de l’eau froide profonde à Sainte Rose
79
X - Bibliographie référence
80
1. Renewable Energy from the Ocean - A Guide to OTEC
80
2. Ocean Thermal Energy Conversion
80
3. OTEC Océanothermie
80
4. Energie Thermique des Mers. Le Programme français jusqu’au milieu des années 80,
(Le projet ETM 5MW Tahiti)
80
5. Les déstabilisations de flanc des volcans de l’Île de La Réunion (Océan Indien): Mise
en évidence, implications et origines
80
6. OTEC TEMP
80
7. Sea water district cooling feasibility analysis for the state of Hawaii
80
8. Données Bathymétriques de l’île de La Réunion pour les profondeurs allant de 0 à 300
m 80
9. Données Bathymétriques de l’île de La Réunion pour les profondeurs allant de 300m à
1000m ou plus.
80
10.
Données SIG de la DIREN table Morphocote du dossier Morphologielittoral
80
11.
A Ten-year Period of Daily Sea Surface Temperature at a Coastal Station in
Reunion Island, Indian Ocean (July 1993 – April 2004): Patterns of Variability and
Biological Responses, François Conand, Francis Marsac, Emmanuel Tessier & Chantal
Conand. University of La Reunion, Marine Ecology Laboratory.
80
12.
The state of world fisheries and aquaculture (2008) -FAO
81
13.
Descriptif des espèces pouvant présenter un intérêt pour la filière aquacole des États
et Territoires insulaires océaniens , Worldfish center
81
14.
Aquaculture insulaire et tropicale, Denis Lacroix et Jacques Fuchs - Ifremer
81
15.
Aquaculture en milieu tropical, aquacop - Ifremer
81
MENTION DES DROITS DE PROPRIETE INTELLECTUELLE
82
GLOSSAIRE
83
TABLE DES ILLUSTRATIONS
Figure 1 : Carte de La Réunion avec situation de Sainte Rose .................................................. 3
Figure 2 : Sites potentiels pour l’implantation de l’ETM à La Réunion.................................... 5
Figure 3: Thermocline typique en milieu intertropical ............................................................ 10
Figure 4: Photo d’une station de pompage à Hawaï................................................................. 11
Figure 5 : Photo d’un tuyau de 1,5m de diamètre ancré sur le fond marin .............................. 12
-7
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 6 : Photo sous marine de la conduite (40cm de diamètre, de l’hôtel de luxe à BoraBora, lestée sur le fond à 45 m de profondeur, pompant de l’eau à 5,5°C à 900m de fond.... 13
Figure 7 : Sagar Shakti, centrale ETM d’1MW née de la coopération Indo-Japonaise ........... 14
Figure 8: Plan d’échantillonnage des eaux profondes au large du port de la commune de
Sainte Rose (Carte maritime du Shom).................................................................................... 17
Figure 9 : Photos du bateau et de la sonde utilisés pour les prélèvements............................... 17
Figure 10: Photos de la sonde Andeera et de la bouteille Niskin............................................. 18
Figure 11 : Bathymétrie des côtes de la ville de Sainte Rose (source : ARER, 2008)............. 21
Figure 12 : Comparaison des profils bathymétriques de Sainte Rose à différents sites d’intérêt
pour l’ETM (Sources : références 11, 12 & 30)....................................................................... 22
Figure 13 : Tableau comparatif de la longueur des tuyaux en fonction du point d’atterrage .. 23
Figure 14 : Carte géologique de La Réunion (Thèse de doctorat de Mr. OEHLER de
l’université de Clermont-Ferrand) cf. X, Référence 6............................................................. 24
Figure 15 : Photographie légendée des atterrages de Bonne Espérance et de la Marina/port de
Sainte Rose............................................................................................................................... 25
Figure 16 : Photographie du type d’atterrage........................................................................... 26
Figure 17 : Photographie satellite de la ville de Sainte Rose et représentation des différents
points d’atterrage pour l’ETM on-shore (Source : Carte IGN, Géoportail IGN)..................... 26
Figure 18 : Représentation en 3 dimensions des structures géologiques de l’Est de La Réunion
et en face de Sainte Rose (source : thèse OEHLER, référence X - 5 )..................................... 27
Figure 19 : Nombre de tuyaux nécessaires selon la puissance de la centrale ETM ................. 28
Figure 20 : Carte IGN de la ville de Sainte Rose (source : Géoportail de l’IGN) ................... 30
Figure 21 : Vue du démonstrateur ETM développé par DCNS et la Région Réunion (Source
DCNS, Juin 2009) .................................................................................................................... 31
Figure 22 : Représentation de la zone d’ETM offshore en face de Sainte Rose (Source :
ARER, 2009)............................................................................................................................ 32
Figure 23 : Usine ETM flottante " La Tunisie, réalisation de G. Claude pour la vente de
glace, Brésil 1935 ..................................................................................................................... 34
Figure 24 : Schéma de fonctionnement d’une centrale ETM en cycle fermé .......................... 36
Figure 25 : Schéma de fonctionnement d’une centrale OTEC à cycle ouvert ......................... 37
Figure 26 : Comparaison de la thermocline de Sainte Rose à d’autres sites mondiaux........... 39
Figure 27 : Graphe des températures au large de Sainte Rose (Rivière de l’Est) et de la
température moyenne au Port aux mois correspondants (Source : Université et DIREN, RNO)
.................................................................................................................................................. 40
Figure 28 : Graphe des températures moyennes mensuelles de 1993 à 2004 de l’eau de surface
(Source des données : article François CONAND de l’Université de La Réunion, cf. X - 11)41
Figure 29 : Variation de température de l’eau de surface au Port durant une journée hivernale
à La Réunion (graphe A) .......................................................................................................... 42
Figure 30 : Variation de la température de l’eau de surface lors du passage du cyclone Dina
(graphe B)................................................................................................................................. 42
Figure 31 : Variation de la différence de température entre l’eau chaude de surface et l’eau
froide profonde à Sainte Rose .................................................................................................. 43
Figure 32 : Variation de la différence de température disponible à Sainte Rose durant une
année......................................................................................................................................... 43
Figure 33 : Variation de la puissance et de la production d’une centrale ETM (de 3 MW nette)
optimisée et d’une autre non optimisée en fonction de la variation de la différence de
température entre l’eau de surface et l’eau profonde (Source : ARER)................................... 45
Figure 34 : Variation de la puissance de la centrale ETM selon l’optimisation de celle-ci ou
pas............................................................................................................................................. 46
Figure 35 : Principe de fonctionnement de la climatisation sous-marine (SWAC) (référence
13)............................................................................................................................................. 47
Figure 36 : Photos extérieure et intérieure de la station d’échange de l’Université de Cornell
(référence 13) ........................................................................................................................... 48
-8
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 37 : Expérience sur les plants de papaye irrigués de façons différentes....................... 50
Figure 38 : Photo des sites d’aquaculture et de culture d’algues du NELHA (source : NELHA
Hawaï) ...................................................................................................................................... 52
Figure 39 : Tableau comparatif de la composition de l’eau froide profonde (-1000 m et -1600
m) avec celle de l’eau de surface à Sainte Rose....................................................................... 52
Figure 40 : Photos de quelques espèces élevées en aquaculture au Nelha à Hawaï (référence
28)............................................................................................................................................. 53
Figure 41 : Cultures d’algues dans des sacs plastiques et schéma de principe de l’alimentation
des algues avec du CO2 provenant d’une centrale thermique.................................................. 54
Figure 42 : Espèces présentant un potentiel de développement en aquaculture avec
l’utilisation de l’eau froide profonde........................................................................................ 55
Figure 43 : Elevage de crevettes marines (pénéides) et de crevettes d’eau douce
(macrobrachium) à Tahiti......................................................................................................... 59
Figure 44 : Culture des microalgues en bassin (open-pounds) ou en photobioréacteurs (PBR)
.................................................................................................................................................. 60
Figure 45 : Graphes des moyennes mensuelles d’ensoleillement, de température, et de
pluviométrie à Sainte Rose (Source ARER, données météo de Sainte Rose).......................... 61
Figure 46 : Représentation des zones potentielles pour le développement de l’aquaculture et la
culture d’algues (Source ARER).............................................................................................. 63
Figure 47 : Plan Local d’Urbanisation de Sainte Rose concernant les atterrages 1, 2 et 3
(Bonne Espérance, Marina et ville) (Source : Ville de Sainte Rose) ....................................... 64
Figure 48 : Plan Local d’Urbanisation de Sainte Rose concernant l’atterrage 4 de la Pointe
Corail (Source : Ville de Sainte Rose) ..................................................................................... 64
Figure 49 : Photo de l’hôtel réalisant de la thalassothérapie avec de l’eau froide profonde à
Bora-Bora ................................................................................................................................. 65
Figure 50 : Photographies d’un hôtel de luxe « vert » et d’un centre de thalassothérapie....... 66
Figure 51 : Principe du dessalement grâce au gradient thermique des Mers (cycle ouvert
ETM) ........................................................................................................................................ 67
Figure 52 : Bouteilles d’eau exportées ..................................................................................... 69
Figure 53 : Tableau comparatif de l’eau froide profonde de Sainte Rose à celle d’Hawaï...... 70
Figure 54 : Tableau prévisionnel du chiffre d’affaire généré par la revente d’eau profonde
minérale .................................................................................................................................... 70
Figure 55 : Conduite d’Eau Froide Assemblée ........................................................................ 71
Figure 56 : Tableau de synthèse des hypothèses...................................................................... 72
Figure 57 : Flux monétaire cumulé de l’ETM et de la centrale PV équivalente...................... 75
-9
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
I - Qu’est ce que l’Energie
Thermique des Mers ?
L'océan tropical est un vaste
capteur d'énergie solaire et ses eaux
de surface constituent un immense
réservoir de chaleur. La circulation
océanique qui contribue, avec la
circulation atmosphérique, à l'apport
de chaleur, depuis les régions
tropicales vers les pôles, et à
l'établissement des climats, crée une
stratification relativement stable
entre l'eau de surface, chauffée par
le soleil, et l'eau profonde, froide en
provenance des régions polaires.
Dans toute la région intertropicale la
température de l'eau descend
régulièrement jusqu'à 4 - 5° C à 1000
mètres de profondeur, alors qu'à la
surface elle est souvent supérieure à
20° C, (voir figure d’une thermocline
typique ci-contre).
Figure 3: Thermocline typique en milieu intertropical
L'idée d'exploiter ce phénomène naturel pour produire de l'énergie est née en
France, au 19e siècle. Plusieurs procédés ont été expérimentés. Ils sont fondés sur le
principe thermodynamique selon lequel il est possible d'obtenir du travail mécanique
à partir d'un transfert de chaleur entre deux sources à températures différentes.
Cette ressource en énergie thermique et les procédés pour sa conversion en
énergie mécanique utilisable par l'homme sont connus sous le nom d'" Energie
Thermique des Mers " (ETM) ou " Ocean Thermal Energy Conversion " (OTEC en
anglais).
La ressource est abondante, stable, disponible 24 heures sur 24, tous les jours
de l'année, et largement distribuée et facile d'accès pour de nombreux pays situés
dans la ceinture intertropicale.
Dans un futur plus ou moins proche, l’ETM servirait avant toute chose à la
production d’énergie. Les avantages de cette technologie sont les « résidus » de
cette technologie, de l’eau douce et de l’eau de mer profonde avec de fortes teneurs
en nutriments. Avant de pouvoir penser uniquement à la production d’électricité via
des grosses centrales, il faut rentabiliser les premières installations d’ETM on-shore
avec un consortium d’activités annexes. Dans cette optique, le NELHA (Natural
- 10
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Energy Laboratory of Hawaii Authority), situé à Hawaï, s’est spécialisé dans
l’utilisation de cette eau de mer profonde en formant un incubateur d’entreprises, et
aujourd’hui elles deviennent très rentables.
Cette ressource en eau profonde peut être utilisée pour développer des activités
telles que la climatisation industrielle, l’aquaculture, l’agriculture, la végétalisation
d’espace urbain, la production d’eau douce (à forte valeur ajoutée) pour l’export, la
fabrication de produits cosmétiques…
I - 1 L'alimentation en eau
Le faible différentiel de température
disponible (à peine supérieur à 20° C)
limite le rendement de la conversion à
des valeurs très faibles. Pour assurer
une puissance ETM de 1 MW net, il faut
alimenter l'usine avec des débits de
l'ordre de 2 à 3 m3 s-1, et ce, tant en eau
chaude qu'en eau froide. La viabilité de
cette technologie était controversée
puisqu’il était pensé que la puissance de
pompage de l’eau froide aurait été plus
importante que l’énergie produite par l’usine ETM.
Figure 4: Photo d’une station de pompage à Hawaï
Les premiers travaux expérimentaux ont démontré que le pompage de l'eau
froide n’utilisait pas à lui seul plus d'énergie que l'usine ne pourrait en produire. La
réalité, démontrée expérimentalement, est que la puissance dite « parasite » de
l'ensemble des « auxiliaires » nécessaires au fonctionnement peut être limitée à
moins de 30% de la puissance brute produite, avec une part de l'ordre de 20% pour le
seul pompage de l'eau froide (cf. X, référence 1, 2 &3). Ces performances sont le
résultat d'une optimisation complexe entre de nombreux paramètres, dont le plus
influent est le diamètre de la conduite. Il s'avère, en effet, que la réduction des
pertes de charge s’accompagne de l'obligation d'opter pour des conduites de grands
diamètres.
La plus importante réalisation reste encore celle faite dans les années 1930 pour
l'usine ETM « La Tunisie » à cycle ouvert flottante de 2,2 MW net. La tuyauterie pour
l'alimentation, à raison de 5 m3.s-1, en eau froide à 5°, avait un diamètre de 2,5 m et
était longue de 700 m.
Elle était faite de tronçons en tôle d'acier roulée de 3 mm d'épaisseur. Les
réalisations récentes, toutes de petites tailles (Nelha, Bora-Bora), utilisent des
tuyaux en PEHD (Polyéthylène Haute Densité), qui sont disponibles sur le marché
jusqu'à 1,5 m de diamètre. Pour la réalisation d'usines ETM de 100 MW et plus, les
- 11
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
promoteurs étudient l'utilisation de plastiques armés ou de bétons allégés pour la
construction de conduites de 15 à plus de 30 m de diamètre.
Sans penser uniquement à la
production
d’électricité
et
en
diversifiant les activités, il serait
possible de pomper l’eau à des
profondeurs moindres, pour développer
les coproduits (aquaculture, production
d’eau à forte valeur ajoutée, air
conditionné). D’autant plus que le
couplage à des centrales thermiques
pourrait être autrement plus bénéfique
sur le gradient thermique et ainsi
limiterait aussi la profondeur de
pompage.
Figure 5 : Photo d’un tuyau de 1,5m de diamètre ancré sur le fond marin
I - 2 L'infrastructure
L’infrastructure dépend essentiellement du site choisi pour implanter l'usine. La
théorie autoriserait d'implanter l'usine à n'importe quelle profondeur entre la source
chaude et la source froide mais toutes les réalisations ont jusqu'à ce jour opté pour
des infrastructures en surface construites sur la côte (on-shore), ou sur des
supports flottants en mer (off-shore), plus ou moins profonde.
L'avantage de l'installation en mer profonde (offshore), à l'aplomb de la
ressource en eau froide, est de minimiser la longueur de la tuyauterie alors verticale
et donc le coût et les pertes de charges. Son inconvénient est de compliquer le
transfert de la production énergétique vers les lieux de consommation.
A contrario, l'implantation à terre facilite ce transfert, mais oblige à allonger la
conduite - alors forcément plus ou moins inclinée - pour accéder à la ressource
froide, et à résoudre des problèmes toujours difficiles d' « atterrage ».
L’un des défis technologiques réside dans l’implantation de ce tuyau, qui descend
à plusieurs centaines de mètres pour pomper de l’eau froide. La pose de ce tuyau
représente une grande partie de l’investissement.
- 12
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 6 : Photo sous marine de la conduite (40cm de diamètre, de l’hôtel de luxe à
Bora-Bora, lestée sur le fond à 45 m de profondeur, pompant de l’eau à 5,5°C à
900m de fond
I - 3 Coût de l’ETM
L'ETM est une forme d'énergie de faible densité, comme le sont en général les
énergies renouvelables, son exploitation requiert la construction d'installations
lourdes en investissements.
Des études (pour la plupart américaines, cf. X, références 1&2) donnent des
estimations de coûts d'investissement et de production pour des usines ETM
flottantes jusqu'à 100 MW. Ils varient dans des fourchettes très larges, de 3€ à
16€/W pour la construction et de 5,4 à 17 c€/kWh pour le fonctionnement, selon les
distances à la côte, de 10 km à 400 km. Ces estimations reposent sur l'extrapolation
de données expérimentales à des échelles de temps et de puissance, de l'ordre de
quelques mois et quelques centaines de kW seulement. De 1990 à 2006, elles
n’étaient pas jugées comme suffisamment crédibles ni suffisamment attrayantes au
prix du marché de l'énergie traditionnelle, pour attirer des investisseurs privés. Mais
l’augmentation du prix du baril à 130$, en 2008, a mis de nouveau cette technologie
sur le devant de la scène. Elle représente pour les territoires de la zone
intertropicale, l’avenir en termes d’autonomie énergétique et d’indépendance
énergétique vis-à-vis de l’énergie fossile. Bien que le prix du baril de Brent ait connu
une baisse significative au début de l’année 2009, les efforts continuent pour
développer l’ETM afin de limiter l’impact de la future flambée du prix du pétrole.
Il y a quelques années, on pensait qu’un programme de construction d'usines
pilotes de 1 à 10 MW électriques apporterait une réponse à ce besoin d'expériences
ETM à échelles intermédiaires tout en contribuant au développement de petites
communautés insulaires particulièrement isolées, où le prix de l'énergie produite
souvent par des petites centrales diesels-électriques est très élevé. Ce qui est le cas
de nombreuses îles polynésiennes et de l’Île de la Réunion. C'est dans cette
perspective que la France avait entrepris au début de la décennie 1980, l'étude d'une
centrale électrique ETM à Tahiti de 5 MW. Le projet a été abandonné en 1986.
- 13
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
A l’état d’étude « papiers », des projets industriels « peu développés » existent
pour des centrales à ammoniac en cycle fermé (jusqu'à des puissances de 100 MW),
ceux des centrales à cycle ouvert (définition cycle ouvert et fermé, cf. IV.1.2) restent à
ce jour limités à des puissances de quelques MW.
Quelques autres exemples : Les États-Unis ont plusieurs projets de centrales
ETM pour leurs bases militaires d'outre-mer, une de 8 MW pour Diégo Garcia dans
l'Océan Indien et l'autre pour celle de Guam. L'Inde et le Japon se sont, eux, associés
pour réaliser une centrale ETM de 1 MW. Montée sur une barge flottante l'usine «
Sagar Shakthy " a été présentée en 2001 avant d'être remorquée pour essais sur la
côte, près de Tuticorin au sud-est du continent.
Figure 7 : Sagar Shakti, centrale ETM d’1MW née de la coopération Indo-Japonaise
La pose de la Conduite d'Eau Froide et l’installation d’une centrale ETM on-shore
de petite taille engendreraient au minimum un coût de plusieurs dizaine de millions
d’Euros, selon les sources des projets hawaïens et mauriciens (cf. X, référence 4). Il
faudrait à la fois développer les activités marines associées, qui rentabiliseront plus
rapidement le projet.
Aujourd’hui (2009), il est plutôt envisagé de développer l’ETM offshore pour
produire massivement de l’électricité de façon continue. A la fin de l’année 2008,
Lockheed Martin (constructeur naval américain) et le département américain de
l’énergie (DOE) ont lancé une étude de faisabilité sur la mise en place d’une centrale
ETM offshore à Hawaï. En Avril 2009, une convention de partenariat de Recherche et
Développement entre La Région Réunion et DCNS (premier constructeur naval
européen et ancienne DCN, Direction des Constructions Navales) a été signée pour
l’étude de faisabilité sur la mise en place d’un démonstrateur Energie Thermique
des Mers offshore à La Réunion. Les premiers résultats de cette étude seront
connus au second semestre 2009. Ils devraient permettre de définir la faisabilité de
l’ETM offshore à La Réunion et de commencer les recherches de financement sur un
tel projet innovant.
Aujourd’hui, le développement de l’ETM passera certainement par le
développement des centrales Offshore. Les retours d’expérience sur le système
- 14
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
énergie pourraient ensuite être utilisés pour la mise en place de centrales ETM onshore (littorales), produisant de l’électricité pour de petites populations insulaires et
permettant de développer des activités avec la valorisation de l’eau froide profonde,
comme à Sainte Rose.
I - 4 Impact environnemental de l’ETM
L'ETM ne génère, par principe, ni chaleur ni polluant mais peut perturber des
flux naturels d'énergie et de matière. Il convient donc de définir la nature et
l'ampleur de ces perturbations sur le milieu naturel avant de pouvoir évaluer leurs
effets aux niveaux local, régional et global.
Pour assurer une production ETM d'1 MW, l’usine doit être alimentée par des
débits de l'ordre de 2 à 3 m3 s-1 en eau froide et des débits généralement deux fois
plus importants en eau chaude (cf. X, références 3, 4). Ce sont donc des volumes
d'eau considérables qui seront pompés, puis rejetés dans le milieu naturel. Les
organismes vivants entraînés au travers des crépines d'aspiration seront affectés.
Ces derniers sont cependant supposés peu nombreux à ces profondeurs de
prélèvement de 1000 m/1100m. Quant aux effluents liquides, leur redistribution dans
le temps et dans l'espace, dépendra des caractéristiques hydrographiques du site, de
la puissance de l'usine et de sa conception. Ces derniers seront réintroduits dans le
milieu naturel à des températures de quelques degrés différents (3 à 5° C) de ceux
des eaux à leur entrée dans l'usine et selon les choix: les eaux du condenseur et de
l'évaporateur séparées ou mélangées, profondeurs et formes des évacuations. Les
effets sur l'environnement pourront être différents et plus ou moins sensibles. Les
rejets en mer pourront être faits à des profondeurs permettant de limiter fortement
ces impacts.
Concernant les petites centrales littorales, les résultats d'études et d'essais, (cf.
X, références 1&2) indiquent que les risques associés à leur exploitation devraient
faiblement altérer la faune et la flore marine vivant à proximité et que les effets des
rejets dans l'océan resteraient minimes.
Les résultats des travaux de simulation, réalisés aux USA, (cf. X, références 1&2)
pour de grosses centrales de 100 MW et plus, donnent des informations sur les
limites et les procédures à respecter pour leur exploitation. Elle serait « durable » à
condition de rester en deçà de 0,07% de la chaleur solaire absorbée par l'océan.
Dans les régions propices, où l’écart de températures, entre les eaux en surface et à
1 000 m de profondeur, est supérieur à 22 °C, il existe en permanence de la
puissance ETM, qui, exploitée devrait rester inférieure à 0,5 MW net par km2 d'océan.
La superficie totale de ces zones, étant évaluée à 60 millions de km2, le potentiel de
la ressource permettrait l'installation d'usines, soigneusement espacées les unes
des autres, d'une puissance globale de 10 000 GW. C'est un ordre de grandeur
équivalent aux besoins mondiaux actuels.
L’eau profonde froide revêt un aspect particulier, celui d’être non seulement
froide mais aussi d’être riche en éléments nutritifs. Les rejets d'usines ETM de
grandes puissances (typiquement offshore) pourraient donc agir à la manière des
- 15
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
«upwellings» naturels qui refroidissent et « fertilisent » les eaux de surfaces. À très
long terme, l'exploitation contrôlée de l'ETM pourrait stimuler la production
biologique primaire des eaux dans des régions de l'océan où elles sont
naturellement pauvres et de ce fait générer des zones de pêcheries nouvelles. A
savoir que 40% des pêches mondiales se réalisent sur 0,4% de la surface des océans
correspondant à des zones d’upwellings naturels. Elle pourrait aussi diminuer le
risque de formations cycloniques en abaissant la température de surface des «
loupes » d'eau chaudes tropicales, où elles puisent leur énergie.
Dans le cas de l’implantation d’une centrale ETM on-shore à Sainte Rose, les
impacts directs sur l’environnement local seront à prendre en compte. Il s’agirait
certes de petites centrales, mais les tuyaux de pompage utilisés auraient déjà des
tailles conséquentes, à savoir entre 1 m et 2 m de diamètre, à raison de 3 tuyaux. Le
passage de ces tuyaux devra être étudié pour minimiser l’impact sur la faune et la
flore locale. Cependant, il ne faudra pas perdre de vue que l’ETM est une énergie
renouvelable n’émettant pas de GES luttant contre le réchauffement climatique et la
disparition au niveau mondial de nombreux écosystèmes.
- 16
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
II - Analyse de la ressource en eau froide
profonde au large de la commune de Sainte Rose
II - 1 Mission de prélèvement d’eau froide profonde
Une mission de prélèvements et d’analyses de l’eau froide profonde a été pilotée
par l’ARER. Le 07 Janvier 2009, les prélèvements ont été réalisés en mer par
l’ARVAM selon le plan d’échantillonnage suivant.
Figure 8: Plan d’échantillonnage des eaux profondes au large du port de la commune
de Sainte Rose (Carte maritime du Shom)
Cet échantillonnage a été effectué grâce au bateau
de pêche, Charles V, avec la participation de son
propriétaire, Charles.
Figure 9 : Photos du bateau et de la sonde utilisés pour les prélèvements
- 17
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
IIII-1.1 Description du matériel utilisé
Du matériel résistant aux pressions des grandes profondeurs a été utilisé pour
mesurer une température de 2,9°C à 1600 m de fond. Il s’agissait d’une sonde
Andeera et de bouteilles Niskin (visibles sur les photos suivantes).
Figure 10: Photos de la sonde Andeera et de la bouteille Niskin
IIII-1.2 Principe de fonctionnement du matériel
La bouteille de prélèvement permet de piéger un volume d’eau. Elle est
constituée d’un tube obturé par deux bouchons maintenus en position fermée par un
élastique qui les relie entre eux (position fermée). En position ouverte, les bouchons
sont maintenus ouverts par deux câbles reliés à une goupille.
Pour actionner la fermeture de la bouteille, l’opérateur (en surface) lâche une
masselotte qui descend le long du fil qui relie la bouteille à la surface. La masselotte
vient frapper les goupilles qui libèrent les câbles. Les bouchons viennent alors
obturer les extrémités de la bouteille, qui était descendue jusqu’à la profondeur
voulue en position ouverte.
Plus de précisions sur le matériel sont apportées dans le rapport rédigé par
l’ARVAM sur les analyses d’eaux et la caractérisation des masses d’eaux au large de
la ville de Sainte Rose.
- 18
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
II - 2 Rapport d’analyses de l’ARVAM
Le rapport de l’ARVAM sur la caractérisation physico-chimique de la ressource
en eau froide profonde au large de la ville de Sainte Rose est présenté en annexe. Il
traite de l’analyse des prélèvements d’eau froide profonde, réalisés avec succès le
07 Janvier 2009 en face de Sainte Rose.
- 19
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
III - Accès à la ressource en eau froide profonde
Dans le cadre de cette note d’opportunités sur la valorisation de l’Eau Froide
Profonde (EFP), l’accès à la ressource en EFP a été étudié. Il faut rappeler que l’eau
froide profonde est ramenée sur terre grâce à l’implantation d’un pipeline placé sur
le fond marin. L’implantation de cette conduite (appelé CEF, Conduite d’E
Eau Froide)
est le principal défi technologique. D’un diamètre allant de 1 m à 2 m et mesurant au
minimum 3,3 km, cette conduite doit être entièrement assemblée avant immersion.
L’enjeu est donc d’avoir un accès le moins long aux 1100 m de profondeur (voire
plus) afin de limiter l’investissement, les difficultés pour la pose de la CEF, et les
pertes de charge dans celle-ci. D’autant plus que sur terre, les activités utilisant
l’eau froide profonde devront se développer dans un périmètre proche de l’atterrage
de la CEF.
Ce paragraphe présentera aussi la pose des tuyauteries de pompage de l’eau
chaude de surface et de rejet des eaux mixées à une centaine de mètres de
profondeurs.
III - 1 Bathymétrie des côtes de la ville de Sainte Rose
Dans un premier temps, une analyse des données de bathymétrie du SHOM
(Service Hydrographique et Océanographique de la Marine) et de l’IFREMER a été
faite à l’aide du logiciel MAPINFO. La Figure 11 est une représentation des fonds
marins de la ville de Sainte Rose. Sur cette image sont positionnés les 4 points
d’atterrage possibles pour la pose de la Conduite d’Eau Froide (CEF) :
-
Att 1 : Atterrage au niveau du quartier de la Bonne Espérance,
Att 2 : Atterrage au niveau de la marina (port) de Sainte Rose,
Att 3 : Atterrage au niveau de la ville de Sainte Rose (Pointe de Sainte Rose),
Att 4 : Atterrage au niveau de la Pointe Corail.
L’ensemble des lieux-dits de la ville de Sainte Rose sont présentés sur la
Figure 20.
Sur la figure suivante, les traits bleus symbolisent les profils bathymétriques,
que suivrait la CEF selon les 4 points d’atterrage envisagés à Sainte Rose. Le constat
évident est que l’accès le plus rapide vers les abysses se ferait au niveau de
l’atterrage n°3 de la ville même de Sainte Rose.
- 20
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 11 : Bathymétrie des côtes de la ville de Sainte Rose (source : ARER, 2008)
Le graphique suivant permet de comparer les différents profils bathymétriques,
qu’emprunterait la Conduite d’Eau Froide à Sainte Rose avec ceux des sites :
- du NELHA à Hawaï (source Makaï, site web),
- de la commune du Port (Pointe des Galets),
- de Bois Rouge, Saint André, Réunion (source : Données bathymétriques du
SHOM et de l’IFREMER).
En terme d’accès le plus rapide aux 1100 mètres de profondeur (et au-delà), le
meilleur profil à Sainte-Rose et de La Réunion est celui situé au niveau de la pointe
de Sainte Rose (Att3), suivi de près par celui de la Bonne Espérance (Att1). Les profils
de la Marina (Att2) et de la Pointe Corail (Att4) sont un peu plus longs mais restent
tout de même intéressants comparé aux profils bathymétriques de Bois Rouge. Les
profils
profils bathymétriques de Sainte
Sainte Rose font partie des meilleurs profils
bathymétriques mondiaux,
mondiaux, représentés ici par celui du site du NELHA à Hawaï (en
bleu). Sur la figure suivante, le profil « Sainte Rose ville Att 3 » représente le profil
bathymétrique de l’atterrage « Sainte Rose ville », soit l’atterrage 3.
- 21
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Comparaison des profils bathymétriques de Sainte Rose à différents sites d'intêret pour l'ETM à La Réunion
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
-250
-500
Profondeur (en m)
-750
-1000
Ste ROSE ville Att 3
St_Denis_Pole océan
-1250
Bois rouge profil1
Bois rouge_profil2
-1500
Port Ouest_att1
Pointe des galets_att2
-1750
Centrale Port Est_Att4
Saint Denis_Aéroport
Hawa,Big Island, NELHA
-2000
Distance à la côte (en m)
Figure 12 : Comparaison des profils bathymétriques de Sainte Rose à différents sites d’intérêt pour l’ETM (Sources : références 11, 12 & 30)
- 22
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
A La Réunion, il faut pomper de l’eau à une profondeur de 1100m à une
température d’environ 4,6°C pour avoir un différentiel de température d’au moins
20°C durant 9 mois de l’année.
Comme le synthétise le tableau suivant, les 1100 mètres de profondeur, pour
l’Atterrage 3, seraient atteints avec une CEF d’une longueur minimale d’environ 3330
m (4320 m, meilleur accès au Port). Les deux autres options d’atterrage (Att1 & Att2)
ont un accès plus long vers les 1100 m de fond avec une taille de la CEF d’au
minimum 3430 m pour l’Atterrage 1 et 3690 m pour l’Atterrage 3. L’atterrage au
niveau de la Pointe Corail (Att4), où des projets de ferme aquacole sont en cours
d’étude, utiliserait une conduite de 4600 m de long.
Ce tableau présente aussi la pente moyenne en degré, la distance à la côte et la
longueur théorique de la CEF. La longueur approximative de la CEF représente la
longueur théorique de la CEF allongée de 2% pour compenser les différences liées
aux accidents du fond sous-marin.
Atterrage
Profondeur (en m)
Distance à la cote
Inclinaison moyenne
(en degrés)
Longueur théorique de la
CEF (en m)
Longueur approximative
de la CEF (en m)
Bonne Espérance
(Att1)
Marina
Sainte Rose
(Att2)
Ville/lotissement
Sainte Rose (Att3)
Pointe Corail
(Att4)
1100
3180
1100
3450
1100
3070
1100
4370
19
18
20
14
3365
3621
3261
4506
3432
3694
3326
4596
Figure 13 : Tableau comparatif de la longueur des tuyaux en fonction du point
d’atterrage
L’avantage des côtes de Sainte Rose est d’avoir une bathymétrie propice à un
accès rapide aux grandes profondeurs. Mais cela soulève aussi des difficultés avec
l’ancrage des canalisations sur des fonds abrupts (tombants), notamment sur la
zone des 0 à 100m de profondeur. Les plongeurs ont rapporté l’information que pas
moins de 2 tombants sont présents entre 0 et 100 mètres. Il pourrait y en avoir plus
selon le chemin choisi pour l’implantation de la CEF. Dans ce cas, il faudrait penser à
utiliser des conduites plus souples et pouvant accepter d’importants angles de
courbures afin de pallier au franchissement de tombants entre 0 et 100 mètres. Une
réflexion devrait être menée sur le matériau de fabrication de ces tuyaux plus
souples. A partir de 100 mètres de profondeur (ou un peu moins), l’utilisation des
tuyaux en PEHD, flottants à quelques mètres au dessus du fond marin (grâce à des
flotteurs et des ancrages) permettrait de s’affranchir des problématiques du profil
accidenté du fond marin.
La centrale ETM de 5MWe nette (MWe : Mégawatt électrique), prévue à Tahiti en
1986, (cf. X, référence 4) prévoyait un tuyau d’une longueur de 2800m et d’un
- 23
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
diamètre de 3m pour pomper de l’eau à une température de 4,4°C à 900m de
profondeur.
III - 2 Géologie du fond marin
La géologie des fonds marins en face de la ville de Sainte Rose est différente
selon les différents points d’atterrage envisagés (cf. III - 1).
Tout d’abord, la Pointe de la Bonne Espérance établit la limite entre deux
structures géologiques. L’étude des données SIG de la DIREN et de la thèse
universitaire de Mr OEHLER (cf. Figure 14) met bien en évidence deux structures
géologiques différentes, conséquence d’une diminution de l’influence de la
sédimentation de la Rivière de l’Est.
Figure 14 : Carte géologique de La Réunion (Thèse de doctorat de Mr. OEHLER de
l’université de Clermont-Ferrand) cf. X, Référence 6
- 24
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
L’atterrage n°1 (Att 1, en bleu sur la figure ci-dessous) de Bonne Espérance, se
situe en bordure de l’embouchure actuelle de la Rivière de l’Est. Le fond marin
rencontré sera très certainement de type sédimentaire, composé de sable et de
galets charriés récemment par les crues de la Rivière de l’Est et remaniés par la
mer. Du fait de son instabilité, ce type de sol peut être considéré comme
désavantageux pour la pose de pipeline (CEF). Cependant, il pourrait faciliter
l’ensouillage des tuyaux. A la vue de la structure géologique solide proche (roche
volcanique de la Pointe de la Bonne Espérance, représentée en rouge), cette couche
de sédiments pourrait être mince, ce qui permettrait un ancrage du pipeline sur une
structure solide après ensouillage sous la couche mince de sédiments.
Figure 15 : Photographie légendée des atterrages de Bonne Espérance et de la
Marina/port de Sainte Rose
Sur la figure précédente, il est possible de voir la zone d’atterrage n°2 (Att 2) de
la marina/port de Sainte Rose. La structure du fond marin sera très certainement de
la roche volcanique. L’espace disponible est restreint avec en plus une falaise d’une
quinzaine de mètre en bord de mer, ce qui n’est pas négligeable pour le pompage
d’eau. Cependant, le raccordement au réseau électrique pourrait se faire au niveau
de la centrale hydroélectrique, qui se trouve à une cinquantaine de mètre du port
(centrale ici non visible, mais se trouvant 50 m à gauche du premier plan de cette
photo).
- 25
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
La zone d’atterrage n °3 (Pointe de Sainte
Rose, cf.
Figure 20 et Figure 16) présente une falaise de
galets en bordure du littoral. La mise en œuvre
d’un tel atterrage sera très difficile du fait de la
forte exposition aux houles des côtes de SainteRose et d’un besoin certainement nécessaire
d’ensouiller les canalisations au niveau de
l’atterrage pour résister aux contraintes
environnementales (houles).
L’espace disponible sur terre en delà de
l’atterrage est réduit à cause de la présence
proche de lotissements d’habitations et du
sentier du littoral. Cette zone est aussi classée
espace remarquable du littoral, avec la mise en
place prochaine dans le futur SAR d’une zone de
cantonnement de pêche. Il a tout de même était
soumis au SAR, plus précisément dans le (SREMER) Schéma Régional des Energies
de la Mer, que cette zone serait une zone potentielle pour l’accueil d’une centrale
Energie Thermique des Mers.
Figure 16 : Photographie du type d’atterrage
rencontré au niveau de la Pointe Sainte Rose (Att 3)
La Pointe Corail, zone d’atterrage n°4, est un grand platier volcanique. Comme
son nom l’indique, un récif corallien s’y est développé. L’atterrage et l’ensouillage
des tuyaux pourraient aussi être difficiles du fait de la structure volcanique du sol.
Cette zone fera aussi partie de la zone de cantonnement de pêche. L’espace foncier
disponible est en revanche intéressant avec de nombreux terrains agricoles.
D’ailleurs, un projet d’aquaculture espère se développer sur ce site.
Figure 17 : Photographie satellite de la ville de Sainte Rose et représentation des
différents points d’atterrage pour l’ETM on-shore (Source : Carte IGN, Géoportail
IGN)
- 26
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
La photographie satellite ci-dessus représente l’ensemble des atterrages
possibles à Sainte Rose. Il est à noter que pour l’ensemble de ces atterrages, les
canalisations passeront sur un espace remarquable du littoral et éventuellement
dans une zone de cantonnement de pêche (Att 2, 3, 4). L’éventuelle mise en place
d’une centrale ETM a été prévue sur l’ensemble de ces 4 sites dans le cadre du SAR
(Schéma d’Aménagement Régional).
Figure 18 : Représentation en 3 dimensions des structures géologiques de l’Est de La
Réunion et en face de Sainte Rose (source : thèse OEHLER, référence X - 5 )
La figure précédente est une représentation en 3 dimensions de l’ensemble des
structures géologiques de l’Est de La Réunion et en face de Sainte Rose. Il y apparaît
clairement la zone de sédimentation Est, issue en partie de l’influence de la Rivière
de l’Est.
- 27
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
III - 3 Nombre de tuyaux nécessaires
La puissance de la centrale ETM aura une influence majeure sur le nombre de
tuyaux à mettre en place. Selon les différentes puissances de la centrale ETM, un
tableau a été réalisé sur le nombre de tuyaux utilisés avec les hypothèses suivantes :
- Utilisation de canalisations en PEHD (produit standard) avec un diamètre
maximum de 2 m.
- Vitesse de l’eau dans les conduites de1.2 m/s (vitesse généralement
préconisée)
- Débit d’eau froide profonde de 3m3/s/MW
- Débit d’eau chaude égal au double de celui de l’eau froide.
- Distance de 0,8 m entre deux tuyaux installés sur le fond marin.
Figure 19 : Nombre de tuyaux nécessaires selon la puissance de la centrale ETM
Grâce à ce tableau, on constate que le nombre de tuyaux à installer ne serait pas
négligeable et qu’une large bande du littoral serait mobilisée. En jouant sur la
vitesse de l’eau dans la conduite et la taille de la conduite jusqu’à sa taille maximale,
selon les différentes puissances de la centrale il serait potentiellement envisageable
de se passer d’un tuyau d’eau chaude, d’eau froide ou de rejet. Il est aussi
envisageable de disposer ces tuyaux en quinconce pour limiter cette emprise sur le
littoral.
Il apparaît difficile d’implanter des centrales de 4 et 5 MW vu l’espace sur le
littoral que les tuyauteries occuperaient. Avec un certain recul, il faut prendre en
considération que cet impact local sur la faune et la flore marine sera compensé par
la lutte contre les émissions de Gaz à Effet de Serre et une lutte contre la disparition
d’écosystèmes, ailleurs dans le monde.
Pour les atterrages 2 (Marina) et 3 (Pointe Sainte Rose/ville), les centrales ne
pourraient pas excéder 2 MW de puissance, à cause du foncier et de la bande
littorale disponibles et de la nature géologique du fond marin.
- 28
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Pour les atterrages 1 (Bonne Espérance) et 4 (Pointe Corail), les centrales ne
pourraient excéder respectivement 4 MW et 3 MW, avec une occupation d’une bande
du littoral d’une largeur respective de 50 m et 39 m. L’atterrage sera plus limité à la
Pointe Corail (Att 4) à cause de la nature du fond marin (sol volcanique) et de la
présence de récifs coralliens.
Cette analyse sur l’atterrage et son emprise sur le littoral se positionne dans les
pires conditions. Aucune optimisation sur les tuyaux et la disposition de la tuyauterie
n’a été faite.
III - 4 Choix
Choix de l’atterrage
La Conduite d’Eau Froide ainsi que celles d’amenée d’eau chaude et de rejet
doivent toutes être solidement ancrées sur le fond marin sur la zone d’influence de
la houle (0 à -50 m). Pour limiter l’influence des houles dans cette zone, il serait
préférable d’ensouiller la conduite. De ce fait, la structure géologique du fond marin
joue un rôle majeur dans la faisabilité technique et financière d’un tel projet. La
solution la plus favorable serait d’ensouiller les tuyaux sous une couche de
sédiments (plus ou moins mince) et de pouvoir fixer ces conduites sur une structure
solide peu profonde.
De ce fait, il semblerait que l’atterrage le plus adéquat à la mise en place de la
tuyauterie serait celui de la Bonne Espérance (Att1), préféré à celui de la Pointe
Corail (Att 4), où la structure volcanique du sol risque de rendre difficile les
opérations d’ensouillage. Du fait de son statut de zone sédimentaire, la stabilité du
profil n°1 (Bonne Espérance) sera à évaluer avec une étude géotechnique. La
longueur du pipeline est aussi moindre à l’Atterrage 1 avec 3430 m au lieu de 4600m
pour l’atterrage 4.
L’atterrage n°1 serait aussi préféré car les contraintes environnementales
pourraient être moins importantes au niveau de la Bonne Espérance qu’à la Pointe
Corail. En effet, pas moins de 3 canalisations de diamètre important devront être
mises en place. Bien que ces tuyaux n’aient pas d’effets nuisibles lors du
fonctionnement de la centrale, leur implantation pourrait tout de même impacter le
littoral.
Bien que les CEF des profils 2 et 3 auraient une longueur respective de 3600 et
3330 m et seraient plus courtes que la CEF de l’atterrage 4 mesurant 4600 m, les
atterrages 2 et 3 sembleraient plus problématiques. La présence de falaise en bord
de mer, impliquerait des problèmes d’atterrages et de dépenses énergétiques plus
importantes pour le pompage d’eau. Qui plus est, le faible espace foncier disponible
au niveau de ces points d’atterrage 2 et 3 limiterait vraisemblablement le
développement de l’ETM et de ses activités annexes de valorisation de l’eau froide
profonde.
Pour d’autres contraintes de types réglementaires et de disponibilité du foncier,
traitées dans les paragraphes suivants (cf. IV-1.3), les profils 1 et 4 seraient
vraisemblablement préférés aux profils 2 et 3.
- 29
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 20 : Carte IGN de la ville de Sainte Rose (source : Géoportail de l’IGN)
- 30
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
III - 5 Développement de l’ETM offshore
Depuis la mi-2008, des industriels du naval militaire s’intéressent à l’ETM
offshore, car il pourrait s’agir d’un axe de développement majeur, mettant en jeu
leurs compétences dans le domaine maritime et de constructions d’installations
complexes. Les industriels ayant annoncé leurs intérêts, sont Lockheed Martin à
Hawaï et DCNS à La Réunion pour la réalisation d’une étude de faisabilité pour la
mise en place d’un démonstrateur ETM offshore.
L’ETM offshore consiste à implanter la centrale ETM en pleine mer à l’aplomb de
la ressource en eau froide. Cela permet de limiter les pertes de charge dans la CEF
avec une canalisation verticale. Cette plateforme flottante doit résister aux
contraintes météorologiques difficiles de haute mer (houle, vents, cyclones…), en
étant ancrée sur des fonds allant de 1200 m à 1500 m de profondeur. Les
technologies d’ancrage utilisées seraient directement dérivées de celles des
plateformes pétrolières.
A La Réunion et au large de Sainte Rose, cette canalisation de pompage de l’eau
froide mesurerait 1100m. Sainte Rose serait le site réunionnais où ce type de
centrale serait le plus proche de la côte, limitant ainsi les couts de raccordement au
réseau électrique avec un câble électrique sous marin moins long. Cependant, les
fortes pentes des côtes de Sainte Rose pourraient complexifier fortement les
ancrages et leurs mises en place.
La figure ci-dessous représente une vue du démonstrateur ETM implanté au
large de La Réunion. Le démonstrateur ne serait sans doute pas installé à Sainte
Rose du fait de son éloignement des installations portuaires. En revanche, Sainte
Rose pourrait être un très bon site pour l’implantation des premières centrales ETM
de série. Le port de Sainte Rose pourrait servir de base pour les équipes de
maintenance de la centrale ETM offshore.
Figure 21 : Vue du démonstrateur ETM développé par DCNS et la Région Réunion
(Source DCNS, Juin 2009)
- 31
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
La remontée à la surface de l’EFP, très riche en nutriments, pourrait fertiliser les
eaux de surface et redynamiser le secteur de la pêche locale en créant une zone
d’upwelling artificiel au large de Sainte Rose.
(Upwelling : La remontée d'eau
(upwelling
upwelling en anglais) est un phénomène
océanographique qui se produit lorsque de forts vents marins (généralement des
vents saisonniers) poussent l'eau de surface des océans laissant ainsi un vide où
peuvent remonter les eaux de fond et avec elles une quantité importante de
nutriments. Les phénomènes de remontée d'eau sont localisés et leurs
résultats sont une mer froide et riche en phytoplancton. Concrètement pour les
pêcheurs, la remontée d'eau se traduit par une augmentation importante du nombre
de poissons).
Figure 22 : Représentation de la zone d’ETM offshore en face de Sainte Rose
(Source : ARER, 2009)
La figure ci-dessus représente en blanc la zone d’ETM offshore en face de Sainte
Rose. Celle-ci a été cartographiée dans le cadre du SREMER (Schéma Régional des
Energies de la Mer à la Réunion), pour des bathymétries de 1200m à 1400m de
profondeur proche de la côte pour limiter le cout de pose du câble électrique sousmarin.
Sainte Rose est certainement le meilleur site réunionnais pour l’ETM on-shore et
fait partie des meilleurs sites pour l’implantation des centrales ETM de série
offshore.
- 32
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
IV - Production d’électricité grâce à l’Energie
Thermique des Mers
IV - 1 ETM simple
IVIV-1.1 Etats des lieux de la technologie pour la production
d’électricité
Il y a déjà plus d'un siècle que l'on a découvert, à quelques encablures sous la
surface de tous les grands océans, une ressource quasi inépuisable d'eau presque
glacée. Dans la zone intertropicale, il existe de fait une différence de température
pouvant atteindre 25°C entre des eaux chaudes de surface et des eaux froides du
fond. Dès qu'elle fut reconnue scientifiquement, l'existence de ce gradient thermique
frappa l'imagination d'hommes ingénieux : romanciers et savants.
En 1869, Jules VERNE fait dire au Capitaine NEMO "j'aurais pu... en établissant
un circuit entre des fils plongés à différentes profondeurs, obtenir l'électricité par la
diversité des températures qu'ils éprouvaient " ("Vingt mille lieues sous les mers" Jules Verne. 1869 - Chapitre XII "Tout par l'électricité").
En 1881 d'ARSONVAL évoque la possibilité d'utiliser le Gradient Thermique des
Mers (GTM) pour produire de l'énergie mécanique. Il suggère de faire circuler un
fluide intermédiaire entre un évaporateur porté à la température des eaux de surface
et un condenseur refroidi par les eaux profondes. Le concept de l'ETM en cycle
fermé est né. En 1913, l'Américain CAMPBELL propose d'utiliser l'ammoniac comme
fluide intermédiaire.
En 1926, CLAUDE et BOUCHEROT proposent d'utiliser la vapeur d'eau produite
par l'évaporation sous vide de l'eau de mer pour entraîner une turbine. CLAUDE
voyait dans ce concept d'ETM en cycle direct (ou "ouvert", par opposition au cycle
"fermé" proposé par d'ARSONVAL) la possibilité de produire à la fois de l'énergie et
de l'eau douce par récupération de la vapeur dans les étages de condensation après
son passage dans la turbine.
- 33
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 23 : Usine ETM flottante " La Tunisie, réalisation de G. Claude pour la vente
de glace, Brésil 1935
Néanmoins, CLAUDE est convaincu que l'ETM n'est pas économiquement
compétitive avec les autres sources d'énergie de son époque, l'hydraulique en
particulier. Pour lui, déjà, l'avenir industriel de l'exploitation du gradient thermique
des mers passait par la production intégrée "multi produits" : énergie, eau douce et
froid. C'est à partir de cette vision qu'il entreprend entre 1933 et 1935 la construction
d'une usine à glace pour le Brésil "LA TUNISIE", dont l'installation en mer se soldera
par un échec.
En 1942, à l'initiative du Ministère des Colonies et du CNRS, un comité
technique réévalue la filière ETM et en 1948, la société d'économie mixte "Energie
des mers" est créée dans le but d'étudier une usine électrogène de 2 x 3,5 MWe pour
la Côte d'Ivoire. Malgré les conclusions favorables de cette étude, le projet est
abandonné en 1956 au profit d'une usine hydraulique.
Jusqu’en 1973, l’intérêt pour le concept OTEC fut très limité. Les spécialistes de
l’énergie jugeaient alors que l’utilisation des énergies fossiles puis du nucléaire
fournirait largement le marché à un coût minime. Le premier choc pétrolier et les
considérations environnementales croissantes ont débloqué les premiers
investissements américains. Ces derniers ont permis en 1979 la production nette
d’électricité d’une centrale baptisée « Mini OTEC » basée à Hawaï. C'est une centrale
flottante sur barge qui produira pendant plusieurs semaines 15 kWe net. Celle de
NAURU (1982) et celle de TOKU NOSHIMA (fin 1978), construites à terre, sont aussi
en cycle fermé respectivement à l'ammoniac et au fréon. Citons aussi à partir de
1978 la construction d'un ensemble de moyens d'essai d'équipements, échangeurs
notamment, à terre, au "Natural Energy Laboratory", et en mer, sur le navire OTEC 1
ancré au large d'Hawaï.
Les Français, avec un consortium comprenant l’IFREMER, ont approuvé la
faisabilité économique d’une centrale de 20 MW à Tahiti. Leur programme prévoyait
la construction d’une centrale pilote de 5 MW avant 1989. Mais la chute du cours du
pétrole en 1986 a mis un terme à l’ensemble des grands projets. Les gouvernements
- 34
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
respectifs ont alors stoppé (France) ou fortement réduit (Japon, Etats-Unis) leurs
subventions.
De la fin des années 80 à aujourd’hui, se dégageaient quatre acteurs principaux
(tous centrés sur la recherche sur l’ETM) : NEHLA (laboratoire américain
actuellement centré sur l’étude de l’eau de grande profondeur), SSP (firme
américaine privée), NIOT (institut indien des technologies de l’océan) et surtout IOES
(institut japonais de l’énergie de l’océan). En l’absence d’une veille technique ou
d’accord de coopération avec les pays qui sont restés actifs, il est difficile d’apprécier
les progrès réalisés à l’étranger sur ces technologies ETM durant ces années.
Les États-Unis ont plusieurs projets pour Hawaï et pour leurs bases militaires
d'outre-mer, dont une de 8 MW pour Diégo Garcia dans l'Océan Indien. La dernière
réalisation de centrale ETM connue est la centrale ETM « Sagar Shakti » de 1 MW
construite en coopération indo japonaise (cf. Figure 7). Elle a été adaptée aux besoins
de petites communautés littorales en électricité et en eau douce. Présentée en 2001
avant d'être remorquée pour essais sur la côte près de Tuticorin, la Canalisation
d’Eau Froide a été abimée après plusieurs mois d’essais.
Plusieurs expériences ont bel et bien confirmé la possibilité de produire de
l’énergie à partir de la différence de température entre l’eau froide profonde et l’eau
chaude de surface.
En 2008, l’envolée du prix du baril de pétrole a de nouveau positionné ce procédé
comme une solution (d’autonomie énergétique) avec la production d’énergie (de
base) pour les territoires de la zone intertropicale.
C’est pour cela, qu’en 2009, les territoires d’Hawaï et de La Réunion ont chacun
lancé une étude de faisabilité pour l’implantation d’un démonstrateur ETM sur leurs
territoires. Le démonstrateur préfigurerait les centrales ETM de série plus puissante
et approuverait la faisabilité technique de l’ETM notamment de la tenue à la mer de
la centrale et de la conduite d’eau froide.
- 35
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
IVIV-1.2 Principe de fonctionnement pour la production
d’électricité d’une centrale ETM
Une centrale ETM est constituée:
-
D'un sous-système de production d'énergie, avec comme composants
principaux:
o L'évaporateur, dans lequel un fluide dit « de travail » passe de la
forme liquide à la forme vapeur, grâce à l'apport de chaleur transmis
par la circulation de l'eau chaude de surface.
o Le condenseur, refroidi par la circulation d'eau froide profonde,
condense la vapeur après qu’elle soit passée dans une turbine.
o La turbine qui transmet son énergie mécanique à un turboalternateur.
-
D'un sous-système d'alimentation en eau, chaude et froide, respectivement
pompées en surface et en profondeur dans l'océan.
-
De l'infrastructure, qui supporte et abrite tous les composants nécessaires au
fonctionnement de l'usine.
La technologie des composants pour la production d'énergie dépend du choix du
fluide de travail. Au stade actuel du développement de l'ETM, il se dégage deux
grandes options. Dans le domaine des températures disponibles, entre 4°C et 28°C,
l'ammoniac et l'eau peuvent être utilisés.
Figure 24 : Schéma de fonctionnement d’une centrale ETM en cycle fermé
(Source : Etude David LEVRAT, référence 3)
Avec l’utilisation de l’ammoniac, on parle d’ETM à cycle fermé car l’ammoniac
est utilisé comme fluide de travail. L’utilisation d’ammoniac entraine le respect de
certaines contraintes réglementaires, notamment avec un possible classement de la
- 36
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
centrale en site ICPE (Installation Classés pour la Protection de l’Environnement) ou
site SEVESO selon la quantité d’ammoniac utilisé.
Les centrales à cycle fermé posent le problème de l’utilisation de l’ammoniac et
des contraintes réglementaires et des distances de sécurité.
En utilisant de l’eau chaude de surface comme fluide de travail, on parle d’ETM à
cycle ouvert car l’eau chaude n’est pas « réutilisée ». Cette dernière option est plus
facile à mettre en œuvre car les échangeurs sont plus simples et moins complexes
pour de petites installations.
Cependant, les centrales à cycle ouvert ne peuvent généralement pas atteindre
des puissances supérieures à quelques MW (4/5) à cause des problèmes de
dimensionnement des turbines.
En cycle ouvert, l’eau de mer chaude (salée) se vaporise pendant son passage
dans l’évaporateur maintenu sous très faible pression (voisine de 3 kPa). Cette
vaporisation permet le dessalement de l’eau de mer chaude, créant ainsi de l’eau
douce.
Figure 25 : Schéma de fonctionnement d’une centrale OTEC à cycle ouvert
(Source : Etude David LEVRAT, référence 3)
D’autres procédés plus complexes pour la production d’électricité existent.
Développés et brevetés par des laboratoires de recherche spécialisés, ils ne seront
pas étudiés dans cette note d’opportunités.
- 37
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
IVIV-1.3 Choix du principe de fonctionnement
Une centrale ETM on-shore à Sainte Rose entrerait dans la phase
d’expérimentation des petites centrales ETM littorales, avec le concept multi
produits pour qu’une certaine rentabilité soit atteinte.
La production d’électricité serait nécessairement l’activité principale avec la
mise en place d’activités associées à la valorisation de l’EFP mais le choix du cycle
dépendrait du site d’implantation.
Si la centrale ETM on-shore était vouée à se développer au niveau de l’atterrage
2 et 3, il s’agirait d’un cycle ouvert avec une puissance envisagé maximale de 2MW.
Au niveau de l’atterrage 1 et 4, il serait envisageable de développer une centrale
ETM basée sur un cycle fermé. Il existe peu d’habitations à proximité de ces
atterrages et l’espace foncier disponible est suffisant pour l’implantation d’une
centrale de plus grande puissance, tout de même limitée à 4MW pour des problèmes
d’atterrage et d’impact sur le littoral (cf. III - 4).
Dans un souci de répondre à l’ensemble des contraintes d’atterrages et
réglementaires des différents profils à Sainte Rose, ce paragraphe traitera de la
production électrique d’une centrale ETM d’une puissance de 3 MW.
MW Le choix du
cycle de travail reste à définir selon les atterrages sur lesquels elle s’implanterait.
Cela serait un cycle ouvert pour les atterrages 2 et 3 (Marina et Pointe Sainte Rose)
et un cycle fermé pour les atterrages 1 et 4 (Bonne Espérance et Pointe Corail).
Ainsi, il sera supposé que quelque soit le profil bathymétrique choisi, la centrale
utilisera 30 % de son énergie pour le fonctionnement des auxiliaires et le pompage
de l’eau, (c'est-à-dire P Nette/ P Brute= 70%).
IV - 2 Température de l’eau
IVIV-2.1 Profil de température
température (thermocline) au large de Sainte Rose
Les prélèvements d’Eau Froide Profonde réalisés par l’ARVAM le 07 Janvier
2009, ont permis de caractériser la thermocline en face de Sainte Rose. Selon le
rapport de l’ARVAM (cf. annexe), la thermocline mesurée est typique de celles de
l’Océan Indien et le graphe suivant la compare à celles d’autres sites, répartis aux 4
coins du globe. La courbe de température de l’île Maurice possède une forme
identique avec une diminution linéaire de la température jusqu’à 1000m de
profondeur. Il a été mesuré une température de 5,1°C à 1000 m de profondeur
(comme en Avril 2008 au large du Port). Selon l’ARVAM et les résultats de ses
prélèvements, les masses d’eaux autour de La Réunion seraient relativement
stables. Entre 1000 m et 1600 m de profondeur, la température continue de diminuer
- 38
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
progressivement. A une distance de 6,6 km1 des côtes de Sainte Rose, la
température de l’eau était de 2,9°C à 1600 m de profondeur. La thermocline est donc
intéressante du fait que la température de l’eau diminue progressivement alors que
le profil bathymétrique « chute » de 0 à 2000 m de profondeur.
Le profil de température de Tahiti reste lui plus intéressant mais ces données
datant de la fin des années 80 (cf. X - 4) se doivent d’être actualisées. D’autant plus
qu’une récente observation d’experts en météorologie montre que dans l’Océan
Indien les eaux profondes ont tendance à se refroidir et l’eau de surface à se
réchauffer. Ce phénomène aussi puissant qu’El Ligno (ou El Nino) est appelé « Dipôle
de l’océan Indien » et aurait un impact positif pour le gradient thermique pour la
mise en place d’une centrale ETM. D’autres publications tendent à admettre que le
rôle de l’Océan Indien sur les flux océaniques mondiaux devient tout aussi important
que celui de l’Océan Pacifique.
0
Température (en °C)
2
7
12
17
22
27
-200
-400
-600
maldives
-800
maurice
Port
-1000
Jamaique
Fidji
Tahiti
-1200
Sainte Rose
-1400
-1600
-1800
Profondeur (en m)
Figure 26 : Comparaison de la thermocline de Sainte Rose à d’autres sites mondiaux
(Sources : références 4 & 25)
IVIV-2.2 Température de l’eau de surface
La production d’électricité est réalisée grâce à la différence de température
entre l’eau de surface et l’eau profonde. Il est essentiel de connaître les variations
annuelles de la température de l’eau de surface pour vérifier la stabilité du gradient
thermique disponible au long de l’année.
1
Les mesures ont été faites sur un point GPS, où la profondeur était de 1800 m afin que la sonde de température
n’heurte pas le fond marin.
- 39
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
En 2007, le laboratoire d’écologie marine (ECOMAR) de l’Université de La
Réunion et l’Institut de Recherche pour le Développement (IRD) ont conjointement
publié un article sur la température quotidienne de l’eau de surface au Port (de
Juillet 1993 à Avril 2004). Le point de relevé des températures de l’eau de surface se
trouvait au Port.
A La Réunion, la DIREN est en charge de faire le suivi de la qualité des eaux à
travers le projet du Réseau National de l’Observation (RNO) du milieu marin. Dans ce
cadre, elle procède régulièrement à des relevés de températures de l’eau de mer en
différents points autour de l’ile, en surface, à 35 m et 70 m de profondeur et
notamment en face de Sainte Rose à la Rivière de l’Est. Le graphe suivant présente
les relevés de températures de la DIREN et les températures moyennes
enregistrées durant les mêmes mois au Port.
Température eau de surface à Sainte Rose (Rivière de l'Est)
et température moyenne au Port
30
29
Température (en °C)
28
27
26
25
24
23
22
13/02/2002
24/05/2002
01/09/2002
10/12/2002
20/03/2003
28/06/2003
06/10/2003
Date
14/01/2004
23/04/2004
01/08/2004
09/11/2004
Température moyenne de surface Rivière de l'est
Température - 35m
Température - 70m
Température surface Mesurée au Port (Univ)
Figure 27 : Graphe des températures au large de Sainte Rose (Rivière de l’Est) et de
la température moyenne au Port aux mois correspondants (Source : Université et
DIREN, RNO)
Comme le montre la figure ci-dessus, la courbe des températures moyennes de
1993 à 2004 au Port correspond bien aux relevés ponctuels de température à Sainte
Rose. En effet, il est possible d’observer les mêmes fluctuations à l’année alors que
les températures sont quasiment équivalentes à plus ou moins 0,5 degré Celsius. On
peut donc émettre l’hypothèse que la température de l’eau de surface à Sainte Rose
est identique à celle du Port.
Le graphe ci-dessous indique la température moyenne mensuelle, calculée
grâce aux dix années de mesure quotidienne au Port. La température minimale
atteinte durant cette décennie était de 22,3°C le 23 Juillet 1993 et la température
maximale était de 29,1°C, le 18 Février 1998, ainsi que les 3 et 4 Mars 2004.
- 40
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Moyenne mensuelle de la température des eaux de surface (de 1993 à 2004) au Port
30
29
28
28
28
27,5
27,4
Temperature (°C)
27
26,4
26,3
26
25,1
25
24,8
24
24
24
23,4
23,5
23
22
21
em
br
e
D
ec
em
br
e
N
ov
ct
ob
re
O
br
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ar
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M
ie
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Fé
vr
Ja
nv
ie
r
20
Mois
Figure 28 : Graphe des températures moyennes mensuelles de 1993 à 2004 de l’eau
de surface (Source des données : article François CONAND de l’Université de La
Réunion, cf. X - 11)
Cette étude a permis de caractériser les variations de température durant 24 h.
Elle varie de ±0.5°C pour une journée typique d’hiver. Les températures les plus
basses sont observées le matin entre 6h et 8h et les plus hautes dans l’après midi
entre 15h et 18h, (cf. figure suivante). En été, les cyclones peuvent affecter fortement
la température de l’eau. Un exemple (cf. figure suivante) lors du passage du cyclone
« Dina », lorsque l’œil du cyclone était au plus proche de la station de mesure, une
chute de 2,4°C de la température a été constatée, elle était associée à un
phénomène de refroidissement d’une durée de 2 jours. La température de l’eau est
revenue à sa normale saisonnière une semaine plus tard.
- 41
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 29 : Variation de température de l’eau de surface au Port durant une journée
hivernale à La Réunion (graphe A)
Figure 30 : Variation de la température de l’eau de surface lors du passage du
cyclone Dina (graphe B)
(Source : référence X - 11)
Le graphe, disposé à la Figure 27, nous permet d’observer la différence de
température entre l’eau de la surface et celles à 35 m et 70 m de profondeur. Durant
l’été austral (Mai à Octobre), on observe une différence de 2°C à 3°C entre l’eau de
surface et celle à 70 m de profondeur, et de moins de 2°C en hiver. La différence de
température entre l’eau de surface et l’eau à 35 mètres de profondeur est
généralement inférieure à 1°C.
Pour la conception de la centrale ETM, des hypothèses seront émises pour le
calcul de la différence de température disponible. Le pompage de l’eau chaude se
faisant aux alentours des 40 mètres de profondeur (et non pas directement à la
surface), la première hypothèse sera que la température de l’eau mesurée à la
surface de 1993 à 2003, soit affectée de 1 degré. Ensuite à cause des phénomènes de
réchauffement de l’eau froide profonde lors de sa remontée, la seconde supposition
est que cette dernière arrive à terre à une température de 5°C et non pas de 4,6°C si
elle était pompée à 1100 m de profondeur. Le graphe suivant et le tableau ci-contre
- 42
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
représentent la variation de la différence de température entre l’eau chaude de
surface et l’eau froide profonde disponible à Sainte Rose.
Figure 31 : Variation de la différence de température entre l’eau chaude de surface et
l’eau froide profonde à Sainte Rose
Différence de température entre l'eau de surface et l'eau profonde (1100m)
à Sainte Rose
Différence de température en °C
23
22
22
22
21,5
21,4
21
20,4
20,3
20
19,1
19
18,8
18
18
18
17,5
17,4
17
br
e
N
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D
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Ja
n
vi
er
16
Figure 32 : Variation de la différence de température disponible à Sainte Rose durant
une année
La variation du gradient de température est directement dépendante de la
variation de la température de l’eau de surface.
- 43
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
IV - 3 Dimensionnement de la centrale ETM
Le choix le plus judicieux pour la ville de Sainte Rose serait d’installer une
centrale d’une puissance nette de 3 MW (cf. IV-1.3) pour un écart de température de
20°C.
En termes de dimensionnement, les deux CEF auraient un diamètre intérieur
d’environ 1,78 m. La vitesse de l’eau à l’intérieur de celles-ci a été posée à 1,2m/s, ce
qui correspond à un débit d’eau froide d’environ 6 m3/s (cf. X, référence 4). Le débit
d’eau chaude serait quant à lui le double de celui de l’eau froide, soit environ 12 m3/s.
L’emprise au sol de la centrale ETM ne peut être clairement définie, mais elle peut
être estimée à une surface nécessaire d’au moins 3000 m², pour le terrain, la
centrale ETM, la production et la distribution d’électricité et les stations de pompage
d’eau froide et d’eau chaude.
Selon la bibliographie (cf. X, 1-2-3-6), un écart de température de 1°C
supplémentaire permettrait de produire 15% d’énergie supplémentaire. Cela vaut
également dans le sens inverse puisqu’une diminution de 15% de la puissance serait
observée si la différence de température diminuait de 1°C. La courbe de production
énergétique serait directement proportionnelle à la variation de la Différence de
Température (DT). A Sainte Rose (cf. Figure 32) cette solution n’optimise aucun
paramètre de la DT et est appelée ‘ETM non optimisée’ sur la figure suivante.
Par ailleurs, il est possible d’optimiser la production d’électricité en diminuant
l’impact de la différence de température. Il faudra pour cela agir sur la DT de travail
de la turbine, les débits d’eaux, les échangeurs, etc.… Le bénéfice de l'optimisation
est donc de récupérer plus de puissance quand DT>DTdesign et d'en perdre moins
quand DT<DTdesign (avec ici DT design =20°C). Des abaques (cf. Référence 6)
donnent ces facteurs d’optimisation et permettent de produire le tableau suivant.
- 44
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 33 : Variation de la puissance et de la production d’une centrale ETM (de 3 MW
nette) optimisée et d’une autre non optimisée en fonction de la variation de la
différence de température entre l’eau de surface et l’eau profonde (Source : ARER)
Le graphe suivant montre bien la différence entre la puissance d’une centrale
ETM optimisée et non optimisée. La puissance nominale de conception de la centrale
est de 3 MW nette, schématisée par la courbe orange.
La production mensuelle d’énergie de ces deux centrales ETM est présentée
dans le tableau ci-contre avec un taux d’utilisation de 90% (soit 7880h/an) des
centrales. Une centrale ETM optimisée de 3 MW produirait environ 22 768 MWh/an,
soit 2,2% d’énergie supplémentaire par rapport à une centrale ETM non optimisée
produisant 22 278 MWh.
Pour une augmentation de la moyenne annuelle du DT de 1°C, la production
énergétique de la centrale ETM de 3 MW nette optimisée serait de 26 296 MWh,
correspondent à une augmentation de 15,4% de la production énergétique. La
différence de production énergétique serait de 3450 MWh, soit la production annuelle
d’une centrale photovoltaïque d’environ 2,75MWc pour un ensoleillement de
1250h/an.
- 45
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Variation de la puissance de la centrale ETM
4,5
Puissance Nette (en MW)
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
ETM Optimisée
br
e
D
ec
em
br
e
N
ov
em
ct
ob
re
O
br
e
ut
ETM non Optimisée
Se
pt
em
Ao
Ju
ille
t
Ju
in
ai
M
Av
ril
ar
s
M
ie
r
Fé
vr
Ja
nv
ie
r
1,5
Puissance nominale
Figure 34 : Variation de la puissance de la centrale ETM selon l’optimisation de celle-ci ou
pas
L’exploitation d’une centrale ETM peut être contrôlée en faisant varier plusieurs
paramètres pour optimiser la production en fonction des variations de la différence
de température entre l’eau chaude de surface et l’EFP.
- 46
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
V - Climatisation par de l’eau froide sous- marine
(Sea Water Air Conditioning)
V - 1 Etats des lieux de la technologie
L’eau froide sous-marine pourrait assurer la climatisation de bâtiments aussi
efficacement que les méthodes classiques et à des coûts inférieurs (d’après une
étude américaine du Département de l’Energie, le DOE, un grand hôtel pourrait ainsi
économiser jusqu’à 400 000 $ annuellement, (cf. X - 7)). En Polynésie française, le
Sea Water Air Conditionning (SWAC) est déjà installé à Bora-Bora dans un grand
hôtel de luxe, avec une puissance installée de 1,5MWf. Après deux ans de
fonctionnement, les économies réalisées par rapport à un système de climatisation
conventionnel sont de l’ordre de 90% (cf. X, référence 22). Le futur hôpital de Papeete
(Tahiti) et un autre hôtel sur l’île de Tetiaroa reprendront certainement et très
prochainement ce principe pour leurs climatisations. A Curaçao, cette technologie a
été installée et de nombreux autres projets verront le jour autour du globe.
Aujourd’hui, cette technologie liée à l’utilisation de l’eau froide profonde est rentable
et semble la plus propice à installer à la Réunion.
Figure 35 : Principe de fonctionnement de la climatisation sous-marine (SWAC)
(référence 13)
La figure précédente décrit le principe de fonctionnement de la climatisation par
eau froide sous marine. L’eau froide est pompée à de grandes profondeurs puis
passe dans une station d’échange (sur la figure ‘cooling station’), pour refroidir le
circuit d’eau froide en boucle fermé (dénommé ‘chilled water distribution’) qui
parcourt les installations à climatiser. La surface au sol (minimale) estimée pour
cette station d’échange serait de 2500m².
- 47
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 36 : Photos extérieure et intérieure de la station d’échange de l’Université de
Cornell (référence 13)
V - 2 Besoins en froid à Sainte Rose
Actuellement les besoins en Froid à Sainte Rose sont inexistants du fait qu’il
s’agisse d’une commune rurale, où subsistent peu d’activités du domaine tertiaire.
Cependant, il serait probable qu’un projet hôtelier se développe à Sainte Rose. Il
serait envisageable de climatiser celui-ci avec de l’eau froide profonde si une activité
de thalassothérapie était amenée à se développer dans cet hôtel. Sinon comme
Sainte Rose se situe sur la côte au vent, la construction de cet hôtel avec une
ventilation naturelle constituerait aussi un atout majeur de développement durable.
Dans le cadre de cette étude à Sainte Rose, la climatisation de locaux ne s’avère
donc pas intéressante.
- 48
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
V - 3 Agriculture
V-3.1 Etats des lieux de la technologie
Depuis plusieurs années, la société CHC (Common Heritage Corporation,
membre du NELHA à Hawaï) a testé la production de nombreux végétaux avec ce
système d’irrigation. Le procédé consiste à faire passer de l’eau froide dans un tuyau
enterré à la profondeur des racines de la plante cultivée. L’humidité atmosphérique
se condense alors sur ces tuyaux, ce qui irrigue les végétaux. Avec un minimum de
suivi, des bons résultats ont été obtenus par l’agriculture biologique d’une large
gamme de plantes. A la grande surprise, de nombreuses cultures produisaient très
rapidement des fruits ou des légumes d’excellente qualité. De nombreuses
« cultures miracles » sur cette terre désertique hawaïenne peuvent être citées
comme :
-
La floraison d’ananas au bout de 8 mois au lieu des 14 mois habituels,
La culture d’orchidées en plein soleil,
La floraison de pêche et de poires.
Une expérience a d’ailleurs été faite sur trois plants de papaye. Le premier plant
était arrosé quotidiennement d’environ 20 litres d’eau (produite par la condensation
de l’eau sur les tuyaux d’eau froide). Cette eau était à température ambiante. Le
second plant était lui planté en bordure du périmètre ou passait les tuyaux enterrés
d’eau froide. Tandis que le troisième se trouvait lui au centre du passage des tuyaux
d’eau froide. Les résultats obtenus (cf. figure suivante) furent surprenants :
-
Le premier plan mesurait 45 cm avec un feuillage normal (photo de droite),
Le second mesurait 90 cm avec l’apparition de premiers bourgeons (photo de
gauche),
Le dernier mesurait lui 1.83m avec un tronc robuste et une douzaine de
papayes vertes (photo du haut).
Les scientifiques ont associé (et approuvé) l’origine de cette pousse rapide à un
phénomène de thermodynamique basé sur la différence de température entre les
racines et les feuilles, qui accélère le transport des nutriments dans la plante. Pour
le premier plan, la différence de température entre les racines et les feuilles devait
être de 2 à 3°C, pour le second arbuste de 5 à 10°C et pour le troisième plant, la
différence devait être supérieure à 20°C voire 25°C. Les 3 plants ont été
photographiés sur la figure ci-dessous.
- 49
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 37 : Expérience sur les plants de papaye irrigués de façons différentes
(Source CHC : Common Heritage Corporation, cf. X, référence 23)
Les résultats de cette agriculture ont été obtenus par des chercheurs, aucune
application industrielle ou commerciale de ce procédé n’a encore été faite.
V-3.2 Irrigation par condensation de l’eau sur les tuyaux
d’eau froide à Sainte Rose
Sainte Rose se situe sur la côte au vent de La Réunion. Balayée par les alizés, les
besoins en eau d’irrigation à Sainte Rose sont faibles voire inexistants à la vue de la
pluviométrie forte et constante toute l’année (cf. Figure 45 ). L’utilisation de la
condensation de l’humidité ambiante n’apparaît donc pas comme une activité à
développer à Sainte Rose.
- 50
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VI - Activités liées à l’utilisation de l’Eau Froide
Profonde (AEFP)
En sortie de la centrale ETM, l’eau de mer froide est à une température d’environ
8°C. L’intérêt serait de valoriser cette eau à travers de nouvelles activités, ce qui
permettrait de réduire les coûts des installations. En effet, l’EFP présente trois
atouts principaux :
-
une température basse,
une bonne qualité microbiologique,
une richesse en éléments minéraux.
VI - 1 Aquaculture,
Aquaculture, culture d’algues et mariculture
L’aquaculture est une piste envisagée. La pureté biologique de l’eau permettrait
de développer une aquaculture de qualité en limitant les maladies au sein des
élevages. Dans de nombreux procédés d’aquaculture, l’eau doit être au préalable
stérilisée. Faire de l’aquaculture avec cette eau millénaire pourrait être un véritable
gage de qualité, car cette eau n’est pas polluée. Elle permettrait également d’élever
des poissons destinés à l’aquariophilie, qui sont généralement des espèces
sensibles. Le faible taux de matière en suspension et la faible turbidité de l’EFP sont
aussi des atouts en aquaculture. L’EFP est également riche en nutriments, azote et
phosphore, ce qui permettrait de développer la culture de microalgues et de la
coupler à l’aquaculture d’espèces herbivores.
VIVI-1.1 Etats des lieux de la technologie
L’eau de mer profonde est riche en nutriments, très stable du point de vue de ses
caractéristiques physico-chimiques et dénuée d’agents pathogènes, donc bien
adaptée à l’aquaculture. Les revenus supplémentaires pour les centres d’élevage de
poissons et de crustacés ou de production d’algues (pour des industries
pharmaceutiques comme CYANOTECH au NELHA d’Hawaï, commercialisant la
spiruline) utilisant cette eau, pourraient être supérieurs à ceux générés par la vente
de l’électricité.
La culture d’espèces rares et difficiles à élever en aquarium comme par exemple
les hippocampes peut être réalisée avec cette eau dénuée d’agents pathogènes. La
culture de bivalves, huîtres perlières et bénitiers, pourrait être facilitée pour le
marché de l’aquariophilie.
- 51
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 38 : Photo des sites d’aquaculture et de culture d’algues du NELHA (source :
NELHA Hawaï)
Le tableau ci-dessous permet de comparer la composition de l’eau en surface et
l’eau profonde à -1000 m et -1600 m. Les teneurs en silice (Si), phosphate (PO4)
et nitrates (NO3) sont beaucoup plus élevées pour l’eau froide profonde que l’eau de
surface. Ces sels nutritifs sont essentiels et nécessaires au développement des
algues et à la biomasse marine. Par ailleurs, les Matière en Suspension, (MES), n’ont
pas atteint le seuil de détection de 0,1 mg/l. De ce fait, cette eau pourrait être
qualifiée de pure et pourrait être très propice à l’aquaculture (terrestre), avec
l’absence de germes pathogènes.
Figure 39 : Tableau comparatif de la composition de l’eau froide profonde (-1000 m et
-1600 m) avec celle de l’eau de surface à Sainte Rose
-
Production d’algues pour l’industrie pharmaceutique et alimentaire :
Après avoir utilisé les capacités thermiques de l’eau froide profonde, son
excellente composition permettrait de faire de la production d’algues, telles que la
spiruline (Cf. Figure 38 ). L’absence d’organismes pathogènes permet la production
d’une algue très pure et très riche en nutriments. La production d’algues nécessite
généralement un bon ensoleillement et une température de l’eau généralement
supérieure à 20°C.
- 52
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
-
L’aquaculture pour des espèces difficiles à élever :
D’autres expériences (références 31 à 36) ont permis de
produire des microalgues, servant à nourrir les oursins et les
ormeaux. Avec un contrôle de l’environnement de
développement, la croissance quotidienne de la biomasse
marine est très rapide, ce qui permet le développement de
nombreuses autres espèces consommant ces algues.
Par ailleurs, les élevages de poissons tels que la truite ont de plus fortes
productivités avec cette eau d’excellente qualité, qui limite les risques de maladie.
D’autres espèces délicates à élever, comme la langouste, la sole ou les
hippocampes, ont aussi obtenus des bons résultats de productivité. Les photos cidessous présentent une partie des différentes espèces, qui peuvent être élevées. Les
ormeaux (photo ci-contre) sont des bivalves de plus en plus rares, qu’il est possible
d’élever grâce à l’excellente composition et à la pureté de cette eau. Cet organisme
filtreur utilise l’importante teneur en sels nutritifs de l’eau froide profonde pour
s’alimenter.
Figure 40 : Photos de quelques espèces élevées en aquaculture au Nelha à Hawaï
(référence 28)
-
Production d’algues pour la production de bio diesel :
Un autre axe de développement est la production de biomasse marine (algues)
(cf. référence 31). D’importants travaux de recherche sont menés sur ce sujet afin de
choisir la meilleure microalgue pour la meilleure production de biocarburants à
l’hectare. Dans quelques années, les microalgues représenteront une excellente
source de production de biocarburants. L’EFP agirait comme un excellent engrais
avec sa forte teneur en matière azotée. Le projet français, ‘SHAMASH’ (cf. X,
référence 29) donnera ses premiers résultats vers 2010 pour la production de
biodiesel à partir de micro algues.
Pour remédier partiellement au problème du foncier, une technique de culture
d’algues dans des sacs en plastiques avec une alimentation en dioxyde de carbone
est à l’expérimentation. Le fait est que les algues captent le dioxyde de carbone (CO2)
pour en restituer l’oxygène (O2) mais aussi des déchets organiques tels que l’azote,
le phosphate et les nitrates. Elles peuvent donc produire à la fois un carburant vert
- 53
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
en recyclant les eaux usées ou du gaz carbonique d’une usine thermique (voir figure
ci-dessous).
Dans notre cas, il s’agirait d’une eau pure avec une excellente teneur minérale,
avec laquelle on pourrait coupler une alimentation en CO2 d’une centrale thermique,
ce qui favoriserait un développement très rapide de ces algues (cf. figure suivante).
Figure 41 : Cultures d’algues dans des sacs plastiques et schéma de principe de
l’alimentation des algues avec du CO2 provenant d’une centrale thermique.
A la mi-2008, la start-up BIOALGOSTRAL (BAO), s’est créée à La Réunion pour la
production de biodiesel algal. Leur valeur ajoutée est de récupérer le phosphate
(sous forme liquide) des eaux usées d’une station d’épuration (STEP) pour
l’alimentation des microalgues. La STEP de Sainte Rose, qui sera bientôt en
construction, serait très certainement le site expérimental de leur technologie. Il
serait envisageable pour BAO d’utiliser de l’eau froide profonde pour la culture des
microalgues.
- 54
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VIVI-1.2 L’aquaculture,
L’aquaculture, la mariculture et la culture d’algues à
Sainte Rose
L’aquaculture
Il serait intéressant de développer l’aquaculture à Sainte Rose. Toutefois il est
préférable de développer des espèces à forte valeur ajoutée marchande (espèces
nobles) et à croissance rapide car les coûts de production en aquaculture sont
encore assez élevés et la concurrence venant de la pêche est importante.
C’est pourquoi les crustacés (crevettes d’eau douce et de mer, écrevisses,
homard, crabe) sont de bons candidats. La production serait plutôt de petit volume et
se cantonnerait à une commercialisation à l’échelle locale. Elle s’inscrirait plutôt sur
des marchés à haute valeur ajoutée comme la restauration ou l’aquariophilie.
Concernant la restauration, le marché reste faible. Peu de restaurants sont
spécialisés dans les produits de la mer. La consommation à La Réunion en produits
de la mer est en moyenne plus faible qu’en métropole et il n’existe pas de tradition
de la mer bien ancrée. Mais les mentalités sont vouées à évoluer.
D’après l’ARDA (Association Réunionnaise de Développement
de l’Aquaculture), il serait préférable de diversifier l’offre à La
Réunion pour éviter des conflits sur le marché entre les
différents producteurs. Les espèces intéressantes à développer
concerneraient le secteur des poissons marchands (truites…), de
l’aquariophilie (bénitier…) et des algues.
Dans ce contexte, il pourrait être judicieux de développer
l’élevage de truites, de crevettes, de langoustes, de bénitiers, de
bivalves comme l’huitre, de zooplanctons comme les rotifères, de
larves de poissons, d’ormeaux ou d’éponges. Ce sont toutes des
espèces en lien avec les microalgues, l’eau froide profonde et
présentant si possible une forte valeur ajoutée.
Benitier - Tridacna
Ormeaux - haliotis
Rotifères
Eponge - spongius
Figure 42 : Espèces présentant un potentiel de développement en aquaculture avec
l’utilisation de l’eau froide profonde
- 55
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Ci-dessous, un tableau récapitule les avantages et inconvénients de l’élevage de
différentes espèces citées dans le paragraphe précédent. Une notation a été
attribuée pour chaque espèce selon son degré d’intérêt à être élevé à La Réunion.
Avantages
Cout de production
faible
Aquariophilie, forte
valeur ajoutée
Cycle de 2 ans
Pas de maladies
Faible
impact
environnemental
Bénitier
Se
nourrit
de
microalgues
Petite échelle
Entre 20 et 300
dollars pièces aux
Etats unis
Valorisation de la
chair
Apport alimentaire
faible
Rentabilité élevée
Eau saumâtre : peut
la créer avec ETM,
avantage
concurrentielle
Crevette de Cycle de 4 mois
Besoin
d’un
mer
P.
renouvellement
monodon
d’eau douce
Rendement de 1.2 à 5
T / ha
Prix
Penaeus
japonicus 220 dollars
US/kg
Température de l’eau
25°C
Technique
moins
complexe que pour
Crevette de P.monodon
mer
Taux de survie élevée
L.
en écloserie
stylirostris Eau de mer non
diluée
Moins de pathologies
Inconvénients
Conclusion
Besoin d’une écloserie à
terre
6 à 8 mois en écloserie
Grossissement en eau
peu
profonde
recommandé
Produit périssable, doit
être transporté vivant
Transport
en
avion
couteux car lourd
Difficulté
de
transport
et
concurrence, voir si
présence
d’une
demande locale ou
non.
Eau peu profonde
disponible
Eau profonde riche
en nutriments
6/10
Technique d’élevage et
d’écloserie pas simple
Pénurie
de
reproducteur
Risques
environnementaux
Taux de survie faible en
écloserie
Aquaculture intensive
Nombreuses maladies
Contrainte
d’approvisionnement
Besoin d’une eau
saumâtre
et
problèmes
sanitaires, bien pour
justifié utilisation de
l’EFP
3/10
Bassins de 0,5 à 2 ha
Nombreuses maladies
mais
moindres
car
l’élevage se fait en eau
de mer et pas en eau
saumâtre
Bassins de 0,5 à 2 ha
- 56
Forte concurrence
mais peut jouer sur
une
production
écologique, propre,
jouissant
d’un label “vert” et
d’une forte valeur
ajoutée.
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Eponge
Huitre
perlière
virales
Apport alimentaire
faible
Rentabilité élevée
Candidate
label
« vert » facile
Rendement de 1,2 à 5
T / ha
Température de l’eau
25°C
Forte valeur ajoutée
Nombreuses
valorisations
(pharmacie, éponge
de toilette…)
Technique simple et
peu couteuse
Impact
écologique
limité
Forte
demande
(produit naturel)
Consomme
débris
Organiques,
bactéries
et
microalgues
Entre 2 et 40 dollars
australiens / unité
Température de l’eau
25 °C
Technique connue et
relativement simple
Pas
d’apport
alimentaire
Nombreuses
valorisations (perle,
coquille…)
Forte valeur ajoutée
Peut se faire à petite
échelle
Pas
d’impacts
environnementaux
Alimentation
microalgues
Production
toute
l’année
13 USD / g
5/10
Peu d’espace
Peut se faire en eau un
peu profonde avec des
lignes verticales
Pratiqué dans la mer
Forte valeur ajoutée,
s’inscrit dans une
logique de produit
naturel mais ne se
fait
pas
en
aquaculture
sur
terre
2/10
Ecloserie ou récolte de
naissain
Ecloserie : couteux et
très technique donc
grande échelle. Durée
pour obtenir des perles
entre 2 et 5 ans
- 57
L’approvisionnement
en juvénile semble
difficile
0/10
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Langouste
Forte valeur ajoutée
Forte demande
Cycle de 18 mois
Alimentation :
microalgues,
crustacée, poissons
100 individus / cage
de 16 m2
21 à 28 USD / kg
Température de l’eau
entre 5 et 17 °C
Pour l’aquariophilie
Alimentation :
phytoplancton,
rotifères
Absence de lumière
Aquarium de 150 L
avec 500 à 1000
larves
Grossissement 350 L
Larves de
Extrême qualité de
poissons
l’eau
Commercialisable en
3 à 6 mois
Prix
élevé
(ex :
poisson clown 30
dollars australiens la
paire)
Permet la protection
des récifs coralliens
Alimentation :
aliments préparés ou
algues
Reproduction
maitrisée
Grossissement
en
Ormeaux
terre ou en mer
Cycle 15 mois
Faible
impact
environnemental
Meilleur qualité des
espèces tempérées.
Eau fraiche 16 à 18
°C et aiment les
Approvisionnement en
juvénile difficile
production de semences
non maitrisées
Mer peu profonde : 5m
en cage ou dans des
bassins sur terre.
La ressource est encore
suffisante
pour
un
développement
artificiel.
Bon choix pour un
développement local
à petite échelle pour
la restauration ou
aquariophilie.
Valorisation de la
température et de la
richesse
minérale
de
l’eau
froide
profonde (EFP)
Mais
pas
de
demande
5/10
Accès au Marché
international
avec
utilisation du label
« vert » pour une
pèche sans cyanure
et protection des
récifs.
Valorisation de la
pureté biologique de
l’EFP
Espèces sensibles au
milieu d’élevage
Capture de juvéniles
dans le milieu naturel
Possibilités
d’en
relâcher ensuite pour
reconstituer les stocks.
Température de l’eau :
28 °C
Richesse de l’eau froide
profonde nécessite un
contrôle
accru
du 7/10
développement
d’éléments nuisibles
Intéressant
si
installations
de
transformations
des
produits de la mer
Installations à terre
demande
plus
d’investissement,
possible
en
mer
également.
Grande échelle pour
être compétitif
Grandit de 2 cm par an
Commercialisé au bout
de 3 ans
- 58
Très
forte
concurrence, voir si
marché local
Valorisation de la
température et de la
richesse
minérale
de l’EFP
6/10
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Truite
courants
25 à 28 euros / kg en
France à 100 euros /
kg au Japon
Forte demande car
raréfaction de la
ressource
Eau douce ou de mer
froide 18 °C
Croissance rapide :
en un an, 25 cm et
plusieurs kg.
Forte concurrence
Introduction d’espèces
Nourritures : déchets de Valorisation de la
crustacés
et
de température
de
poissons
l’EFP
7/10
Figure 43 : Elevage de crevettes marines (pénéides) et de crevettes d’eau douce
(macrobrachium) à Tahiti.
Pour conclure sur l’analyse des avantages et des inconvénients de l’élevage des
différentes espèces via l’utilisation de l’eau froide profonde, il ressort que
l’aquaculture de larves de poissons pour l’aquariophilie ou de truites pourrait être
une bonne voie de développement à Sainte Rose.
Pour l’aquaculture de crustacés, le marché local est encore trop faible et la
concurrence trop importante. La production de crevettes par exemple demande des
surfaces importantes pour être concurrentielle avec les pays asiatiques. L’espace
foncier requis serait vraisemblablement limité à Sainte Rose. Il serait peut être
envisageable d’accéder à un marché de niche en créant un label de qualité via
l’utilisation de l’EFP pour de faibles quantités produites.
L’élevage d’ormeaux pourrait aussi être une activité à développer. L’inconvénient
majeur sera l’insertion d’une nouvelle espèce dans l’environnement local.
- 59
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Par ailleurs, il faut aussi prendre note qu’un projet d’aquaculture doit voir le jour
au niveau de la Pointe Corail (atterrage 4) pour de la culture de bénitiers et de corail.
Il serait judicieux de coupler cette aquaculture à de l’ETM. Bien qu’il ne soit pas
certain que l’ETM puisse se développer à la Pointe Corail, il serait tout à fait
envisageable d’avoir un site d’aquaculture à la Pointe Corail et un autre là où sera
développée l’ETM on-shore à Sainte Rose.
L’algoculture à Sainte Rose
La culture d’algues demande une surface foncière importante (un minimum de 2
ha pour une culture à forte valeur ajoutée) et un besoin en main d’œuvre. Les algues
peuvent être mises en culture dans des bassins (avec une hauteur de 10 – 20 cm
d’eau), ou en photobioréacteurs (PBR, tube en verre) (cf. figure ci-dessous).
Figure 44 : Culture des microalgues en bassin (open-pounds) ou en
photobioréacteurs (PBR)
La culture en photobioréacteur se déroule en milieu fermé. Ainsi, tous les
paramètres sont contrôlés : salinité, pH, concentration de µalgues, nutriments,
qualité de l’eau et de l’air. Alors qu’en bassin, ces paramètres peuvent fluctuer à
cause des conditions climatiques :
- La pluie peut entrainer une augmentation de l’eau dans les bassins, d'où une
dilution de la concentration.
- Un fort ensoleillement entraine une évaporation d’où une variation du pH et de
la concentration.
- La qualité de l’air jouant sur la mise en contact possible d’organismes
proliférateurs nuisibles à la culture.
L’espace foncier nécessaire à la mise en place des photobioréacteurs est
moindre car il s’agit là d’une production intensive plutôt qu’extensive en bassin. A La
Réunion, ils devront être protégés des conditions extrêmes rencontrés lors des
passages de cyclones, il faudra donc qu’ils soient implantés sous serres.
- 60
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
A Sainte Rose, une analyse de la pluviométrie, de l’ensoleillement et de la
température a permis de réaliser les graphes suivants. Apparaissent aussi sur ces
graphes les facteurs climatiques de la ville de Montpellier, où des cultures d’algues
existent déjà.
Pluviométrie mensuelle
450
800
400
700
350
600
300
Mois
Sainte Rose
Montpellier
Mois
Ao
ut
Se
pt
em
br
e
O
ct
ob
re
N
ov
em
br
D
e
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Fé
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ille
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S
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M
ai
Av
ril
Ja
nv
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r
Fé
vr
ie
r
M
ar
s
Ju
ill e
t
0
0
ai
100
50
Ju
in
200
100
il
150
400
M
200
500
ar
s
250
Av
r
300
M
Pluviométrie (mm)
Nombre d'heure
Nombre d'heure d'ensolleillement annuel
Sainte Rose
Montpellier
Température moyenne mensuelle
30
Température (°C)
25
20
15
10
5
Mois
e
e
ce
m
br
br
dé
ve
m
no
br
e
e
ct
o
O
m
br
ut
ao
Se
pt
e
Ju
ille
t
ju
in
ai
M
Av
ril
ar
s
M
ri e
r
fé
v
ja
n
vi
er
0
Sainte Rose
Montpellier
Figure 45 : Graphes des moyennes mensuelles d’ensoleillement, de température, et
de pluviométrie à Sainte Rose (Source ARER, données météo de Sainte Rose)
Ces trois graphiques permettent d’évaluer l’influence de chaque paramètre
important à la culture de microalgues. Le nombre d’heures d’ensoleillement est
constant toute l’année à La Réunion, ce qui permettrait à ces organismes
photosynthétiques d’avoir accès à la lumière toute l’année. Il en est de même pour la
température constante toute l’année avec une variation annuelle d’environ 5°C.
Cependant, il faudra veiller à ce que les microalgues ne soient pas soumises à un
ensoleillement ou à une température trop fort(e)s pouvant entrainer leur mort. Pour
ce qui est de la pluviométrie, elle est constante aussi toute l’année mais est très
importante (environ 500 mm/mois). Il sera donc difficile de faire de la culture
d’algues en bassin ouvert à moins qu’ils ne soient protégés par des serres.
- 61
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Sainte Rose s’avèrerait être un lieu idéal pour la culture d’algues avec un très
bon ensoleillement et une température stable mais il faudra se baser sur une
culture en photobioréacteur sous serre pour pallier aux conditions cycloniques ou en
bassin sous serre pour pallier à la forte pluviométrie. La culture en
photobioréacteurs sous serre sera préférée car l’emprise sur le foncier et la taille
des serres seront moindres.
Le tableau ci-dessous compare les apports en nutriments pour la culture de
microalgues avec l’utilisation de l’eau de surface, l’eau froide profonde et l’eau
douce. L’utilisation de l’eau froide profonde permet un apport de 1,5% en phosphate
et de 3% pour les nitrates, les éléments généralement limitant pour la culture
d’algues. L’eau minérale de bouteille apporterait environ la même quantité
d’éléments nutritifs aux microalgues alors que l’eau de surface n’apporterait
quasiment rien. Quelque soit l’eau utilisé, il sera nécessaire d’apporter des engrais
pour la culture des microalgues. L’eau froide profonde serait cependant très
bénéfique à la culture d’algues en limitant la prolifération d’éléments nuisibles de
part sa pureté et son excellente qualité.
Figure 46 : Tableau comparatif des apports nutritifs des différentes eaux utilisées
La figure suivante représente les surfaces foncières sur lesquelles la culture de
microalgues et l’aquaculture pourraient s’implanter. Cette figure ne représente que
les surfaces sur les atterrages de Bonne Espérance (Att1) et de la Pointe Corail (Att4)
car les surfaces disponibles au niveau des atterrages de la Marina et de la Pointe
Sainte Rose sont négligeables car inférieures à 2 ha.
La zone de la Bonne Espérance a été scindée en deux parties :
- « Bonne Espérance 1 » est proche de la côte avec un dénivelé faible (moins de
40 mètres d’altitude) et une surface de 45 ha,
- « Bonne Espérance 2 » avec une altitude comprise entre 40 et 60 mètres et
une surface de 40 ha.
Il en est de même pour la zone de la Pointe Corail :
- « Pointe Corail 1 » avec une altitude inférieure à 20 mètres et une surface de 8
ha,
- « Pointe Corail 2 » avec une altitude comprise entre 20 et 40 mètres et une
surface de 39 ha.
- 62
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
En utilisant environ 5 ha de terre sur l’une de ces zones (pour la plupart
actuellement occupées par la culture de la canne), il serait certainement possible
d’avoir une culture d’algues ou une culture d’algues rentables s’il s’agissait d’une
espèce à forte valeur ajoutée. Pour des espèces à moindre valeur ajoutée, il faudrait
penser à utiliser au moins 10 à 20 ha.
Quoiqu’il en soit une étude plus approfondie technico-économique spécifique à
l’aquaculture et la culture d’algues à La Réunion doit être menée pour confirmer ces
hypothèses si ces activités étaient amenées à se développer seules ou même avec
l’ETM, où la mutualisation des installations de pompage seraient bénéfiques à la
rentabilité du projet de l’ETM et celui de mariculture.
Figure 47 : Représentation des zones potentielles pour le développement de
l’aquaculture et la culture d’algues (Source ARER)
Les figures suivantes représentent le Plan Local d’Urbanisme sur la zone de
Bonne Espérance et de la Pointe. Aucune activité ne semblerait s’opposer à
l’implantation d’une centrale ETM et d’activité de mariculture à Bonne Espérance et
de la Pointe Corail. Il n’en est pas de même au niveau de l’atterrage de la Marina et
de la ville de Sainte Rose, où des projets d’urbanisation et de développement
d’activités touristiques sont prévus.
- 63
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Figure 48 : Plan Local d’Urbanisation de Sainte Rose concernant les atterrages 1, 2
et 3 (Bonne Espérance, Marina et ville) (Source : Ville de Sainte Rose)
Il est à noter que ce PLU est en cours de révision et sera intégré au futur Schéma
d’Aménagement Régional (SAR). Il devra donc cartographier tant que possible les
zones propices à l’implantation de l’ETM et de l’aquaculture et de la culture d’algues
afin de ne pas limiter le développement de ces activités dans le futur.
Figure 49 : Plan Local d’Urbanisation de Sainte Rose concernant l’atterrage 4 de la
Pointe Corail (Source : Ville de Sainte Rose)
- 64
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VI - 2 Thalassothérapie
VIVI-2.1 Etats des lieux de la thalassothérapie
Les bienfaits de la thalasso sont connus depuis l’Antiquité. Comme son nom
l’indique, l'élément essentiel pour de la thalassothérapie est l'eau. L’eau de mer
profonde prend plus d’un millénaire pour faire le tour du monde. L’eau pompée à
Sainte Rose n’aurait sans doute pas connue la civilisation. Outre son taux de 35
grammes de chlorure de sodium (sel) par litre, elle contient de nombreux sels
minéraux et oligo-éléments.
L’eau de mer profonde contient 20 fois plus de sels minéraux que l’eau de
surface. Pompée dans les abysses, elle peut être chauffée entre 31 et 35°C afin de
provoquer la dilatation des pores de la peau, de stimuler la circulation sanguine et la
relance cardio-vasculaire. A sa température de 6°C ou 7°C (voire 12°C), elle peut
être pulvérisée en fines gouttelettes pour raffermir le corps. Des bains dans cette
eau provenant directement de l’« Antarctique » auraient les mêmes effets.
La mer est électrolyte car elle contient de nombreux électrons en dissolution. A
son contact, un organisme fatigué se recharge naturellement en absorbant des ions
négatifs et fait sa provision de sels minéraux, d'où l'importance des bains marins.
Après douze minutes d'immersion dans l'eau de mer, la cuticule de la peau en a
capté les ions négatifs. Ceux-ci vont ensuite atteindre le derme et se diffuser dans
tout le corps : les ions potassium vont migrer vers la fibre musculaire, alors que les
ions calcium vont consolider les os. C'est ainsi qu'il y a régénérescence de
l'organisme.
A Bora-Bora, l’hôtel Intercontinental climatise ses chambres, grâce à de l’eau
profonde, qu’il utilise par la suite pour de la thalassothérapie et des activités de spa.
Figure 50 : Photo de l’hôtel réalisant de la thalassothérapie avec de l’eau froide
profonde à Bora-Bora
- 65
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VIVI-2.2 La thalassothérapie à Sainte Rose
A Sainte Rose pourrait se développer un complexe hôtelier de luxe, basé sur le
tourisme écologique et durable. Sainte Rose dispose d’un cadre naturel hors du
commun avec 14 500 ha d’espaces naturels et un paysage endémique évoluant
fréquemment avec les éruptions volcaniques.
L’hôtel de luxe pourrait inclure dans ses prestations une activité de
thalassothérapie avec de l’eau froide profonde s’il était situé non loin des sites de la
Bonne Espérance ou de la Pointe Corail.
Figure 51 : Photographies d’un hôtel de luxe « vert » et d’un centre de
thalassothérapie
- 66
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VI - 3 Production d’eau douce
VIVI-3.1 Etats des lieux de la technologie
Une centrale ETM à cycle ouvert produit de l’eau douce (dessalée) lors de
l’évaporation de l’eau de mer. Avec une centrale ETM à cycle fermé, l’ajout d’un
module de production d’eau douce est aussi envisageable.
Le principe consiste à vaporiser l’eau chaude de surface dans une chambre où la
pression est inférieure à la pression atmosphérique. Grâce à l’eau froide profonde,
cette vapeur d’eau est condensée. Seule une différence de température comprise
entre 5°C et 12°C est nécessaire, et il est possible de faire de l’eau dessalée après
la production d’électricité. Environ 0,5% de l’eau chaude de surface pompée est
dessalée.
Suite à l’arrêt du projet ETM Tahiti en 1986, une étude avait été menée pour le
dessalement de l’eau de mer à Bora-Bora grâce à ce procédé. Aujourd’hui, l’eau
potable à Bora-Bora provient à 45% du dessalement par osmose inverse très
consommateur en énergie et de ce fait très coûteux.
Les installations ETM (expérimentales : Nelha, Sagar Shakti, Mini-Otec) (cf. X,
références 3&4) ont prouvé la faisabilité de ce procédé de dessalement de l’eau de
mer pour la consommation humaine.
Figure 52 : Principe du dessalement grâce au gradient thermique des Mers (cycle
ouvert ETM)
- 67
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VIVI-3.2 Eau potable à Sainte Rose
L’exploitation du réseau d’eau potable est gérée par une régie communale
desservant 2089 abonnées pour une population d’environ 6500 habitants.
L’alimentation en eau potable provient aujourd’hui exclusivement d’une prise
d’eau effectuée sur l’un des trois réservoirs EDF (813 mètres d’altitude) remplis par
la galerie souterraine du captage des Orgues. Ces réservoirs participent au
fonctionnement de l’usine hydro-électrique basée en amont du port de Sainte Rose.
La commune disposait autrefois de deux autres ressources :
- Forage de l’Anse des Cascades,
- Pompage de la nappe dans la Rivière de l’Est.
Ces ressources ne sont plus exploitées depuis 2000. Le forage de l’Anse des
Cascades peut être mis en service lorsque l’alimentation en eau depuis le captage
des Orgues est insuffisante.
En conclusion, les ressources disponibles en eau à Sainte Rose étant suffisantes
pour les besoins en eau potable et en eau d’irrigation (cf. graphe de la pluviométrie,
Figure 45), les conditions ne sont pas favorables à la production d’eau douce via
l’ETM.
- 68
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VI - 4 Production d’eau minérale à forte valeur ajoutée
VIVI-4.1 Etats des lieux de la technologie
Plusieurs entreprises du NELHA se sont spécialisées
dans la revente d’eau minérale à forte valeur ajoutée.
Avec une bonne opération marketing, des bénéfices
importants peuvent être générés. Ces entreprises
exportent principalement cette eau vers les Etats-Unis et
le Japon. L’exportation de cette eau pure et millénaire
engrange d’importants bénéfices.
Le principe consiste à reminéraliser de l’eau dessalée
(de ce fait déminéralisée) grâce à de l’eau profonde très
riche en nutriments.
La valeur ajoutée de cette eau minérale provient du
fait de diluer de l’eau dessalée avec de l’eau profonde
naturellement pure et extrêmement riche en nutriments.
Cela en fait une eau minérale d’excellente qualité, riches
en nutriments et oligo-éléments, que l’on peut revendre
sur les marchés asiatiques à 3$ la bouteille d’un litre et
demi.
Figure 53 : Bouteilles d’eau exportées
par les sociétés hawaïennes au Japon et aux Etats-Unis
Les hawaïens génèrent un chiffre d’affaires de 3 milliards de dollars par an. Avec
ce marché en pleine explosion, les hawaïens ont dû augmenter les capacités de
pompage d’eau profonde et ont construit une usine de dessalement par osmose
inverse afin de répondre à la demande. Le dessalement par les procédés d’osmose
inverse ou de distillation est une activité (très) énergivore (5kWh/m3 d’eau dessalée)
et ces procédés ne peuvent être définies comme des activités de développement
durable.
Vraisemblablement et cela reste à confirmer, cette usine de dessalement
produirait l’eau dénuée de nutriments (eau osmosée), qui constituerait environ 80 à
90% de l’eau de la bouteille vendue, les autres 10 à 20% sont de l’eau profonde pure
rapportant tous les minéraux. En effet, il n’est pas possible de boire directement de
l’eau profonde pure car il s’agit bien d’eau de mer avec au moins 35 g de sel par litre.
Il faut donc dessaler une partie de l’eau (par osmose pour les hawaïens) pour la
reminéraliser avec de l’eau profonde pure, ce qui la rend potable et permet sa
revente sur le marché de l’eau minérale.
Ce principe est un dérivé des pratiques anciennes des marins (colonisateurs) qui
faisait évaporer de l’eau de mer et la reminéralisait avec une faible quantité d’eau de
mer pour la boire et absorber les sels minéraux nécessaires à leurs organismes.
La revente d’eau minérale favoriserait la rentabilité et le développement d’un
véritable projet ETM, représentant l’avenir des territoires et des îles de la zone
- 69
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
intertropicale en termes d’autonomie énergétique et de développement durable.
Comme nous le démontre le tableau suivant, l’eau froide profonde de Sainte Rose à
1000 m de profondeur n’a rien à envier à l’eau profonde hawaïenne. Le pH, la salinité
et les teneurs en nitrates (NO3), phosphate (PO4), ammoniac (NH4) sont équivalentes à
l’eau d’Hawaï. La teneur en silicium de 57,7 µmol/l est inférieure à celle d’Hawaï de
74,56 µmol/l. Néanmoins, les matières en suspension (MES) sont beaucoup moins
importantes que l’eau d’Hawaï.
Figure 54 : Tableau comparatif de l’eau froide profonde de Sainte Rose à celle
d’Hawaï
A titre comparatif, le tableau suivant décrit succinctement l’opportunité que
représenterait l’activité de revente d’eau minérale.
L’hypothèse est de partir du principe d’utiliser l’eau de mer de surface dessalée
(en cycle ouvert) pour une centrale ETM de 3 MW de puissance. Le volume d’eau
chaude pompée par jour est de 1 400 000 m3/j. La vaporisation de 0,5% de cette eau
crée environ 7000 m3/j d’eau douce, correspondant à de l’eau distillée, dénuée de
tous minéraux. En rajoutant à cette eau déminéralisée 10% d’eau froide profonde, le
volume quotidien d’eau minérale obtenue serait de 7700 m3. Il serait donc possible
de commercialiser cette eau à 2$/l (soit environ 1,7€/l). Le tableau suivant décrit ces
calculs et donne un Chiffre d’Affaires annuel de plus de 4 Milliards d’Euros. Il faut
cependant garder en tête que la revente de cette eau est positionnée sur un marché
de niche. L’arrivée d’un nouveau producteur d’eau minérale profonde pourrait
provoquer l’effondrement des prix et compromettre l’activité. Quoiqu’il en soit, la
rentabilité de l’ETM ne devra pas se baser sur cette activité, mais il faudrait tout de
même réaliser une étude de marché complète, pour évaluer le soutien financier (et
les risques) que pourrait apporter ce marché à l’ETM.
Figure 55 : Tableau prévisionnel du chiffre d’affaire généré par la revente d’eau
profonde minérale
- 70
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VII - Etude technique et financière globale d’un
projet d’utilisation de l’eau froide profonde à Sainte Rose
Compte tenu de l’avancée significative des discussions techniques, financières et
économiques sur la filière ETM à La Réunion et notamment sur l’ETM offshore, cette
partie de l’étude semble être caduque du fait qu’elle se baserait sur des estimations
financières des années 1980. Il semblerait bien plus judicieux de réaliser une veille
au niveau local, dans un futur proche, afin d’avoir une idée réelle des
investissements nécessaires pour la mise en place d’une centrale ETM on-shore de 3
MW.
Cette étude financière prend en compte l’ensemble des paramètres
d’exploitation, liés à l’activité de production d’électricité, pour en arriver à un graphe
sur les flux monétaires cumulés reflétant le taux de rentabilité de l’investissement.
Le manque d’informations technico-économiques et financières sur des activités
telles que l’aquaculture, la culture d’algues ou la thalassothérapie, globales car très
spécifiques au lieu d’implantation ne permettent pas de réaliser l’étude financière de
l’ETM on-shore couplé à ces activités.
VII - 1 Coût d’installation du pipe
L’installation de la conduite d’eau froide (CEF) représente la plus grosse partie
de l’investissement dans une centrale ETM. Il faut aussi rappeler que 2 autres tuyaux
doivent être installés pour la production d’électricité :
-
La conduite d’eau chaude,
La conduite de refoulement commune à l’eau chaude et l’eau froide.
Bien qu’ils soient moins stratégiques, ces deux tuyaux doivent être aussi fixés
solidement au fond marin pour résister aux aléas climatiques. La conduite d’eau
chaude récupère de l’eau à une profondeur d’environ 20 à 40 mètres et la conduite
de refoulement rejettera de l’eau à environ une centaine de mètre de profondeur
voire plus (ou moins) selon les contraintes
réglementaires fixées. Le coût de l’installation de
tous ces éléments est porté par l’investissement
dans l’usine ETM. Il apparaîtrait logique de répartir
les coûts d’installation de la CEF avec les autres
activités utilisant cette eau froide profonde. Dans
notre étude, la vision du projet sera globale et les
coûts d’installation de la CEF seront portés
uniquement par la centrale ETM ou de l’activité de
SWAC.
Figure 56 : Conduite d’Eau Froide Assemblée
avant immersion (source : site web Makaï)
- 71
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VII - 2 Coût de la centrale ETM onon-shore de 3MW
Notre étude se porte sur l’installation d’une centrale ETM on shore à Sainte
Rose. Selon les retours d’expérience des différentes installations internationales
datant des années 80 (cf. X - 1,2), le coût du kW installé serait approximativement de
14 000 €/kW pour une centrale ETM d’une puissance nette de 3 MW. La puissance
brute de la centrale serait de 4,3MW, correspondant à un investissement d’environ
72 Millions d’Euros, lorsqu’un facteur multiplicateur de 1,2 est appliqué du fait de
l’éloignement de l’île de La Réunion. Avec la différence de température disponible à
La Réunion, (cf. Figure 31) la production d’énergie de cette centrale ETM optimisée
serait de 22768 MWh/an, soit la production électrique annuelle de 18 970 habitants.
Quoiqu’il en soit la rentabilité du projet ETM augmente
avec l’augmentation de la différence de température entre
l’eau chaude de surface et l’eau froide profonde. Il serait
plus rentable de récupérer de l’eau profonde plus froide.
A Sainte Rose, la température de l’eau pompée est de
4,6°C à 1100 mètres de fond (arrivant à terre à 5°C). Selon
les études menées par l’ARVAM (cf. Annexe 2), nous
sommes à la frontière entre la masse d’eau Indian Central
Water (ICW) et la masse d’eau Antartic Intermediate Water
(AAIW).
Le prix de rachat de l’électricité produite par une
centrale ETM doit aussi être fixé par l’Etat français afin de
promouvoir l’emploi de cette technologie. Ces tarifs de
rachat doivent être étudiés selon les différentes tailles
d’usine ETM. Dans notre cas, pour une petite usine onshore, le prix de rachat devrait correspondre à ceux du
photovoltaïque de 0,40€/kWh pour que ce projet innovant
précurseur soit rentable.
Figure 57 : Tableau de synthèse des hypothèses
utilisées pour l’étude sur l’ETM
- 72
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VII - 3 Solaire photovoltaïque équivalent à l’ETM
A production d’énergie équivalente
(22 768 MWh/an), une ferme
photovoltaïque s’étalerait sur 145 000
m² soit 14,5 ha, pour une puissance de
18 MWc et un ensoleillement annuel
de 1250h équivalent plein soleil.
L’investissement pour la mise en
place de cette ferme photovoltaïque
serait d’environ 87 M€ avec le m² de
panneaux à 600 € posé au sol ou sur
des toitures. Cet investissement
devrait se renouveler tous les 20 ans
car les panneaux photovoltaïques arriveraient en fin de vie, alors que la centrale ETM
on-shore serait conçue pour une durée de vie au minimum équivalente ou supérieur.
La surface requise est considérable alors que le foncier manque dans l’île. La
solution actuelle à La Réunion pour développer le photovoltaïque à grande échelle
est de se tourner vers les terres agricoles réunionnaises en couplant agriculture et
production d’énergie grâce aux serres agri solaires. Les panneaux solaires seraient
montés sur des structures tridimensionnelles (résistantes aux cyclones), ce qui
générera un coût supérieur du m² de panneaux photovoltaïque installé. Autant dire
qu’à production électrique équivalente, implanter une centrale ETM pourrait coûter
moins chère qu’une centrale photovoltaïque.
Bien que les coûts de maintenance soient supérieurs pour une centrale ETM, la
valorisation de l’eau froide profonde générerait beaucoup plus d’activités et d’emploi
que la simple production d’électricité d’une centrale PV. Les premiers projets de
production d’électricité via l’ETM ne seront d’ailleurs rentables que si d’autres
activités de valorisation de l’EFP y sont associées.
Par ailleurs, l’énergie photovoltaïque est intermittente et est qualifiée de fatale
avec ces variations de production à haute fréquence. Alors que l’ETM est une énergie
de base disponible 24h/24 et tous les jours de l’année.
VII - 4 Production
Production d’eau minérale
Le marché de niche, dans lequel sont installés les Hawaïens avec la revente
d’eau minérale à base d’eau profonde est de loin le plus rentable avec le chiffre
d’affaire qu’elle pourrait générer (cf. Figure 55Erreur
Erreur ! Source du renvoi introuvable.)
introuvable.
Cette activité ne participe cependant pas au développement durable par le fait
d’exporter des bouteilles d’eau par bateau (ou avion).
- 73
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VII - 5 Défiscalisation et les plans PRERURE/GERRI
La Réunion est actuellement dans une excellente dynamique pour atteindre
l’objectif ambitieux de l’autonomie énergétique électrique de l’île en 2025. Cet
objectif est fixé par les plans PRERURE (Plan Régional des Energies Renouvelables
et de l’Utilisation Rationnelle de l’Energie) de la Région Réunion et GERRI (Grenelle
de l’Environnement à la Réunion : Réussir l’Innovation) de l’état français. Ces plans
d’action seront très certainement favorables à la mise en place d’une centrale à
l’Energie Thermique des Mers à La Réunion, car il s’agit là avec la géothermie de la
seule énergie renouvelable de base, c'est-à-dire disponible toute l’année.
La défiscalisation réunionnaise est aussi un atout pour l’implantation des
énergies renouvelables. Les aides et les subventions européennes pourraient
représenter environ 30% de l’investissement initial.
VII - 6 Retour sur investissement
Dans l’étude économique, il nous est simplement possible de comparer les
activités de production d’électricité de l’ETM et d’une centrale photovoltaïque
« solaire eq ETM ». Les difficultés de chiffrage et d’analyse économique des activités
de mariculture comme la culture d’algues ou de l’aquaculture ne nous permettent
pas d’approfondir cette étude.
Le graphe suivant représente les flux monétaires cumulés de la centrale ETM
on-shore de 3 MW et celle de la centrale photovoltaïque.
- 74
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Flux monétaire net cumulé
Flux monétaire cumulé
(en Millions d'€)
70
50
30
Solaire eq ETM
10
-10
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
ETM SIMPLE
-30
-50
-70
Année
Figure 58 : Flux monétaire cumulé de l’ETM et de la centrale PV équivalente
- 75
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
A production d’énergie égale, l’installation d’une centrale ETM et d’une ferme
photovoltaïque requiert quasiment le même investissement (soit respectivement 72
M€ et 87 M€, subventionné à hauteur de 30%). Cependant, les coûts de maintenance
d’une centrale ETM (estimé à 0,12€/kWh, cf. X, référence 1), sont plus importants
que ceux d’une centrale photovoltaïque. C’est pour cela que l’ETM (cf. figure
précédente ; courbe : « ETM simple »), est aujourd’hui moins rentable que le
photovoltaïque (courbe jaune : « solaire eq ETM »).
Néanmoins, la dégradation de la production des panneaux photovoltaïque n’a pas
été prise en compte ainsi que le renouvellement de ces panneaux au bout de 20 ans.
La centrale ETM serait, quant à elle conçue, pour une durée de vie supérieure à 30
ans. Passé les 20 ans d’exploitation, la meilleure rentabilité du photovoltaïque face à
l’ETM est donc controversée.
La production d’eau minérale, constituée en partie d’eau froide profonde,
serait l’activité la plus rentable. Cette niche économique, dans laquelle se sont
installés les hawaïens génère 3 Milliards de dollars de chiffres d’affaires grâce à
l’exportation vers le marché asiatique. Cette activité pourrait subvenir au coût
d’implantation de la CEF, tout en permettant le développement de l’ETM. Il ne
faudrait se baser sur cette activité que quelques années (3 ou 4 ans) afin de pouvoir
rentabiliser au plus vite l’ETM et ainsi permettre le lancement d’autres activités de
valorisation de l’Eau Froide Profonde.
- 76
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
VIII - Conclusions
Cette étude avait pour objectif de définir les opportunités de valorisation de l’eau
froide profonde à Sainte Rose. La première partie de cette étude était de caractériser
la ressource en eau froide profonde au large des côtes de Sainte Rose. Le 07 Janvier
2009, l’ARVAM préleva des échantillons d’eau, de la surface à 1600m de profondeur.
L’analyse de ces échantillons prélevés a mis en avant une eau d’une qualité et d’une
composition excellente. D’ailleurs, les différentes masses d’eaux au large de Sainte
Rose sont caractéristiques de celles présentes dans l’Océan Indien et la masse
d’eau la plus profonde (-1600m) provient bien de l’Antarctique. Durant cette
campagne de prélèvement, la thermocline (courbe de température de l’eau en
fonction de la profondeur) au large de Sainte Rose a été définie de 0 à 1600m de
profondeur. La température mesurée à 1600m de profondeur était de 2,9°C (et de
5,11°C à -1030m), qui est une température plus basse que celle de nombreux autres
sites mondiaux. Cette température à 1000 m de profondeur (identique à celle de
5,1°C mesurée au large du Port en Avril 2008) confirme bien que les masses d’eaux
autour de La Réunion sont stables. La seconde phase de cette étude était de définir
l’accès à la ressource et les opportunités de valorisation de l’eau froide profonde à
Sainte Rose.
L’accès à la ressource en eau froide consistait à définir la meilleure zone
d’atterrage pour un accès le plus rapide et le plus sûr de la Conduite d’Eau Froide
(CEF) aux 1100m de profondeur. La géologie des fonds marins à Sainte Rose aura
une importance particulière dans l’implantation d’un projet ETM on shore. Les fonds
marins sont caractérisés au Nord par une zone sédimentaire, dû à l’influence des
matériaux charriés par la Rivière de l’Est et au Sud de la Pointe de la Bonne
Espérance par de la roche volcanique. De ce fait, l’atterrage des conduites
semblerait plus judicieux au niveau de la Bonne Espérance car il sera très
certainement nécessaire d’ensouiller les conduites et la structure volcanique du
fond marin au Sud de Bonne Espérance ne s’y prêterait pas. La stabilité du fond
marin au niveau de la Pointe de la Bonne Espérance sera à étudier pour la pose de
plusieurs pipelines.
Du point de vue économique, l’activité à développer à Sainte Rose sera
clairement basée sur la production d’électricité. Etant donné l’espace foncier
disponible conséquent au niveau de la Bonne Espérance, l’aquaculture et la culture
d’algues se grefferont à l’ETM on-shore avec éventuellement un développement des
activités de thalassothérapie et de production d’eau minérale. L’aquaculture, qui se
développerait, concernerait l’élevage de truites, bénitiers, larves de poissons et sous
réserve d’ormeaux. La Pointe Corail est aussi un très bon site pour l’implantation de
l’ETM on-shore. Cependant, il faudra garder en tête que l’implantation des tuyaux
aura sans doute un impact sur le littoral, de par cela le site de Bonne Espérance se
détache de celui de la Pointe Corail.
- 77
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
Sainte Rose est sans nul doute le meilleur site de l’ile pour la mise en place
d’une centrale ETM on-shore, néanmoins sa situation de commune rurale sur la côte
Est « humide » en fait une commune avec de faibles besoins en climatisation et en
alimentation en eau potable et d’irrigation, alors que ces activités sont éprouvées
économiquement et assureraient des revenus fixes et fiables.
Toutefois, Sainte Rose est le meilleur site réunionnais pour le développement de
l’ETM on-shore mais figure aussi parmi les meilleurs pour l’implantation de l’ETM
offshore. En effet, les grandes profondeurs sont proches de la côte, comme la
connexion au réseau électrique EDF de grande puissance et les conflits avec les
usagers de la mer sont moindres que dans l’Ouest de l’ile. Il faudra cependant
prendre en compte une mer plus agitée et plus rude avec un ancrage plus difficile
pour une centrale ETM offshore flottante au large de Sainte Rose.
Depuis 1999, la Région Réunion a anticipé le problème de l’approvisionnement
en énergie avec la création du PRERURE (Plan Régional des Energies Renouvelables
et de l’Utilisation Rationnelle de l’Energie). L’Etat Français lance d’ailleurs en 2008 le
projet GERRI (Grenelle de l’Environnement à la Réunion : Réussir l’Innovation). Ces
deux plans visent l’autonomie énergétique électrique de l’île de La Réunion à
l’horizon 2025-2030, sans utilisation d’énergies fossiles et nucléaires. Associé à la
défiscalisation réunionnaise, les projets PRERURE et GERRI se doivent d’être un
terreau fertile pour le développement de l’ETM à La Réunion et à Sainte Rose. Ces
projets ne seraient pas cohérents, s’ils n’incluaient pas l’utilisation de l’ETM. En
effet, il s’agit là d’une des énergies renouvelables de base comme la géothermie et
la biomasse.
Mais ces deux dernières filières énergétiques présentent un développement
restreint. La biomasse est une énergie de faible densité avec un rendement à
l’hectare égal à un dixième de celui du photovoltaïque. Quant à la géothermie, son
potentiel serait jugé limité entre 20 et 100MW (forages exploratoires à réaliser). En
clair, pour atteindre l’autosuffisance énergétique électrique en 2030, il faudra se
baser sur l’océanothermie (ETM) et installer une centaine de MW d’ETM à La
Réunion.
Une première action de l’Etat Français serait de définir le tarif de rachat de
l’énergie produite par une centrale ETM et qu’une distinction soit faite entre centrale
on-shore et offshore, afin d’intéresser les entreprises privées à investir dans de tels
projets. Dans le cas de notre petite centrale ETM littorale, construite comme une
première mondiale, ce tarif de rachat devrait être fixé au minimum aux alentours de
celui du photovoltaïque de 0,40€/kWh. En dessous de ce tarif de rachat, ce premier
projet pilote ne serait clairement pas rentable.
Le mot final est qu’il semble, aujourd’hui, difficile de développer l’ETM onon-shore
à Sainte Rose. Il faudrait attendre le développement de l’ETM offshore pour de
nouveau lancer l’ETM onon-shore avec des activités
activités de valorisation de l’eau froide
profonde. La ville de Sainte Rose peut, tout de même, dès aujourd’hui, s’affirmer
comme site idéal pour l’implantation des premières centrales ETM offshore de série.
- 78
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
IX - Orientation de la valorisation de l’eau froide
profonde à Sainte Rose
Plusieurs visions du projet ETM et de valorisation de l’eau froide profonde à
Sainte Rose sont possibles.
La première vision de l’ETM on-shore à Sainte Rose serait de garder cette
dynamique avec la réalisation d’une étude de marché sur la filière de l’aquaculture,
de la culture d’algues et de la vente d’eau minérale avec ou sans l’atout de
l’utilisation de l’eau froide profonde. Cette étude compléterait finement la présente
étude et permettrait de savoir si le lancement d’une véritable étude de faisabilité
pour une centrale ETM on-shore à Sainte Rose est opportun. Il serait aussi possible
de contacter, aujourd’hui, les industriels actuellement intéressés par l’ETM
(particulièrement offshore) pour évaluer l’intérêt de l’ETM on-shore à Sainte Rose.
La seconde vision pour l’ETM on shore est d’attendre la mise au point du système
de production d’énergie sur les centrales ETM offshore, notamment grâce à
l’éventuel démonstrateur ETM réunionnais et au prototype à terre. Les premières
centrales ETM offshore de série fonctionneraient (si tout se passe bien) vers 2015. Le
système de production d’énergie électrique sera donc éprouvé vers 2012. Il faudrait,
à partir de là, se rapprocher de l’industriel ayant développé cette technologie pour
qu’il la décline à plus petite échelle sur des petites centrales littorales. Une veille
technologique devra aussi être faite sur les conduites d’eau froide ancrées sur le
fond marin et un regard devra être porté sur la culture de microalgues avec une
évaluation précise sur le gain de productivité lié à l’utilisation de l’eau froide
profonde.
La troisième vision consiste à préparer le territoire de la ville de Sainte Rose à
accueillir au large de ses côtes une installation ETM offshore de série. Les pistes
seraient de :
- Prévoir la connexion au réseau électrique, évaluer les renforcements de
réseau à établir,
- Connaître la structure des fonds marins de 0 à 2000 m de profondeur grâce à
une collaboration avec l’université,
- Faire un suivi environnemental de la faune et la flore afin de préparer au
mieux les études d’impact (pour le passage du câble électrique) ou connaître
les évolutions du littoral,
- Prévoir l’évolution des infrastructures du port de Sainte Rose.
- 79
Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
X - Bibliographie référence
Renewable Energy
Energy from the Ocean - A Guide to OTEC
William H. Avery and Chih Wu, 1994
Ocean Thermal Energy Conversion
L.A. Vega, décembre 1999
OTEC Océanothermie
David Levrat, Octobre 2004
4. Energie Thermique des Mers. Le Programme français jusqu’au milieu des
années 80, (Le
(Le projet ETM 5MW Tahiti)
Michel GAUTHIER, Octobre 2005
5. Les déstabilisations de flanc des volcans de l’Île de La Réunion (Océan Indien):
Mise en évidence, implications et origines
Thèse Université Blaise Pascal de Jean François OEHLER, 2005
OTEC TEMP
Gerard NIHOUS
Sea water district cooling feasibility analysis for the state of Hawaii
October 2002, State of Hawaii
Department of Business, Economic Development & Tourism
8. Données Bathymétriques de l’île de La Réunion pour les profondeurs allant de 0
à 300 m
© SHOM, 2008. Voir mention des droits de propriété intellectuelle
9. Données Bathymétriques de l’île de La Réunion pour les profondeurs allant de
300m à 1000m ou plus.
© IFREMER, 2008. Voir mention des droits de propriété intellectuelle
10.
10. Données SIG de la DIREN
DIREN table Morphocote du dossier Morphologielittoral
11. A TenTen-year Period of Daily Sea Surface Temperature at a Coastal Station in
Reunion Island, Indian Ocean (July 1993 – April 2004): Patterns of Variability and
Biological Responses,
Responses, François Conand, Francis Marsac, Emmanuel Tessier &
Chantal Conand. University of La Reunion, Marine Ecology Laboratory.
Aquaculture:
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Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
12.
12. The state of world fisheries and aquaculture (2008) -FAO
13.
13. Descriptif des espèces pouvant présenter un intérêt pour la filière aquacole des
États et
et Territoires insulaires océaniens , Worldfish center
14.
14. Aquaculture insulaire et tropicale,
tropicale, Denis Lacroix et Jacques Fuchs - Ifremer
15.
tropical aquacop - Ifremer
15. Aquaculture en milieu tropical,
Sites
Sites Web:
21. http://www.clubdesargonautes.org/
22. http://www.clubdesargonautes.org/energie/borabora.htm
23. www.commonheritagecorp.com/tech/index.html.
24. http://www.hnei.hawaii.edu/
25. http://www.seao2.com/otec/
26. http://www.xenesys.com/
27. http://www.hawaiideepseawater.com/mineral-rich-water.html
28. Utilisations diverses de l’eau froide profonde : www.nelha.org/
29. Projet SHAMASH : http //www-sop.inria.fr/comore/shamash/index.html
30. www.makai.com
31. Production d’algues : www.hrbp.com
32. www.konabaymarine.com
33. www.ipsf.com
34. www.oceanrider.com
35. www.hihealthshrimp.com
ANNEXE :
Annexe 1 : Rapport sur la caractérisation des masses d’eaux au large de Sainte Rose
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Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
MENTION DES DROITS DE PROPRIETE INTELLECTUELLE
Cette étude a été menée dans un but de Recherche et Développement, grâce aux
données bathymétriques de l’IFREMER et du SHOM.
© SHOM 2008 – Travaux effectués à partir de données communiqués par le Service
Hydrographique et Océanographique de la Marine (contrat n°28/2008) – www.
shom.fr.
Ce service ne peut être tenu pour responsable des résultats et de l’utilisation qui en
est faite. Tous droits réservés sauf pour l’enseignement et la recherche.
© IFREMER 2008 – Travaux effectués à partir de données communiqués par l’Institut
Français de Recherche pour l’Exploitation de la MER (convention ARER_IFREMER) –
www. ifremer.fr.
Ce service ne peut être tenu pour responsable des résultats et de l’utilisation qui en
est faite. Tous droits réservés sauf pour l’enseignement et la recherche.
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Note d’opportunités sur l’Energie Thermique des Mers et la valorisation de l’Eau Froide Profonde à Sainte Rose
GLOSSAIRE
ADIR : Agence de Développement des Industries de la Réunion
AEFP : Activités liées à l’utilisation de l’Eau Froide Profonde
Att : atterrage (points d’atterrage)
CEF : Conduite d’Eau Froide ou pipeline
CHA : Condensation de l’Humidité Ambiante (irrigation)
DETM : Dessalement par Energie Thermique des Mers
DIREN : Direction Régionale de l’Environnement
DOW: Deep Ocean Water
DOWA: Deep Ocean Water Applications
ECOMAR: Laboratoire ECOlogie MARine de l’Université de La Réunion
EFP : Eau Froide Profonde
ETM : Energie Thermique des Mers
GTM : Gradient Thermique des Mers
ICPE : Installation Classés pour la Protection de l’Environnement
IRD : Institut de la Recherche et du Développement
NELHA: Natural Energy Laboratory of Hawaii
OTEC : Ocean Thermal Energy Conversion
PBR : Photobioréacteur
TRI : Taux de Rentabilité sur Investissement
ZAC : Zone d’Activités Commerciales
ZI : Zone Industrielle
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