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Pourquoi l’énergie des vagues pourrait compléter l’énergie solaire et éolienne

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Les vagues au large des États-Unis pourraient générer 2,64 billions de kilowattheures d’électricité par an – c’est environ 64% de la production totale d’électricité à grande échelle de l’année dernière aux États-Unis.

“L’énergie houlomotrice est vraiment la dernière pièce manquante pour nous aider à passer à 100 % d’énergies renouvelables”, a déclaré Marcus Lehmann, co-fondateur et PDG de CalWave Power Technologies, l’une des nombreuses startups prometteuses axées sur la construction de convertisseurs d’énergie houlomotrice.

Mais alors que les scientifiques ont compris depuis longtemps la puissance des vagues, il s’est avéré difficile de construire des machines capables d’exploiter cette énergie, en raison du mouvement violent et de la nature corrosive de l’océan, combinés au mouvement complexe des vagues elles-mêmes.

Vents et courants, ils vont dans un sens. Il est très facile de faire tourner une turbine ou un moulin à vent lorsque vous avez un mouvement linéaire. Les vagues ne sont vraiment pas linéaires. Ils oscillent. Et donc nous devons être capables de transformer cette énergie oscillatoire en une sorte de forme capturable”, a déclaré Burke Hales, professeur d’océanographie à l’Oregon State University et scientifique en chef à PacWave, un site de test d’énergie des vagues financé par le ministère de l’Énergie au large de la côte de l’Oregon. Actuellement en construction, PacWave devrait devenir le premier système à grande échelle du pays, une installation d’essai connectée au réseau pour ces technologies lorsqu’elle sera mise en service dans les prochaines années.

“PacWave représente vraiment pour nous une opportunité de s’attaquer à l’un des obstacles les plus critiques à l’activation de l’énergie des vagues, et c’est l’envoi d’appareils en haute mer”, a déclaré Jennifer Garson, directrice du Bureau des technologies de l’énergie hydraulique au département américain de l’énergie.

Au début de l’année, le DOE a annoncé 25 millions de dollars de financement pour huit projets d’énergie houlomotrice pour tester leur technologie à PacWave. Nous avons parlé avec un certain nombre de ces entreprises, qui ont toutes des approches différentes pour transformer le mouvement oscillatoire des ondes en énergie électrique.

Différentes approches

Parmi les huit projets, CalWave basé dans la région de la baie a reçu le plus gros montant, 7,5 millions de dollars.

Une version à petite échelle de l’appareil de CalWave, la xWaveest récemment revenu après un déploiement réussi de 10 mois au large de San Diego.

Une version à petite échelle de CalWave

Katie Brigham

L’appareil que nous testons à PacWave en sera une version plus grande », a déclaré Lehmann. Le x800, notre système de classe mégawatt, produit suffisamment d’énergie pour alimenter environ 3 000 foyers.

L’appareil de CalWave fonctionne complètement sous la surface de l’eau, et lorsque les vagues montent et descendent, avancent et reculent, et que l’eau se déplace dans un mouvement circulaire, l’appareil se déplace également. Les amortisseurs à l’intérieur de l’appareil ralentissent ce mouvement et le convertissent en couple, qui entraîne un générateur pour produire de l’électricité.

“Et ainsi les vagues déplacent le système de haut en bas. Et chaque fois qu’il descend, nous pouvons générer de l’énergie, puis les vagues la ramènent. Et pour que ce mouvement oscillant, nous puissions nous transformer en électricité, tout comme une éolienne, ” dit Lehman.

Une autre approche est pilotée par Oscilla Power basée à Seattlequi a reçu 1,8 million de dollars du DOE, et s’apprête à déployer son convertisseur d’énergie houlomotrice au large d’Hawaï, sur le site de test de l’énergie houlomotrice de l’US Navy.

L’appareil d’Oscilla Power est composé de deux parties. Une partie flotte à la surface et se déplace avec les vagues dans toutes les directions – de haut en bas, d’un côté à l’autre et en rotation. Ce flotteur est relié à une grande structure en forme d’anneau qui pend sous la surface et est conçu pour rester relativement stable. La différence de mouvement entre le flotteur et l’anneau génère une force sur les lignes de connexion, qui est utilisée pour faire tourner une boîte de vitesses pour entraîner un générateur.

Un rendu du convertisseur d’énergie des vagues Triton-C d’Oscilla Power, vu d’en bas

Puissance d’oscillation

Le système que nous déployons à Hawaï est ce que nous appelons le Triton-C. Il s’agit d’un système à l’échelle communautaire », a déclaré Balky Nair, PDG d’Oscilla Power. « Il représente environ un tiers de la taille de notre produit phare. Il est conçu pour être évalué à 100 kilowatts, et il est conçu pour les îles et les petites communautés.”

Nair est enthousiasmé par le potentiel de l’énergie des vagues pour produire de l’électricité dans les régions éloignées, qui dépendent actuellement d’importations de diesel coûteuses et polluantes pour répondre à leurs besoins énergétiques lorsque d’autres énergies renouvelables ne sont pas disponibles. Avant que l’énergie des vagues ne soit adoptée à grande échelle, beaucoup pensent que l’énergie des vagues remplacera les générateurs diesel dans les communautés hors réseau.

Une troisième société, C-Power, basée à Charlottesville, en Virginie, a reçu plus de 4 millions de dollars pour tester son convertisseur d’énergie des vagues à l’échelle du réseau à PacWave. Mais d’abord, la société souhaite commercialiser son système à plus petite échelle, le SeaRAY, qui est conçu pour des applications à faible puissance.

C-Power se concentre sur la commercialisation de son convertisseur d’énergie des vagues à petite échelle, le SeaRAY, pour des applications à faible puissance telles que la collecte de données et l’inspection

C-Puissance

Pensez aux capteurs dans l’océan, à la recherche, à la collecte de données météo-océaniques, peut-être à la surveillance ou à l’inspection”, a déclaré le PDG de C-Power, Reenst Lesemann, à propos des premières applications de son appareil.

Le SeaRAY se compose de deux flotteurs et d’un corps central, la nacelle, qui contient la transmission. Au passage des vagues, les flotteurs montent et descendent, tournant autour de la nacelle et faisant tourner leurs propres boîtes de vitesses respectives qui alimentent les générateurs électriques.

À terme, C-Power prévoit d’étendre son SeaRAY afin qu’il soit capable de communications par satellite et de déploiements en eau profonde, avant de construire un système plus vaste, appelé StingRAY, pour la production d’électricité terrestre.

Pendant ce temps, une société suédoise, Puissance des vagues écologiquesadopte une approche complètement différente, évitant les technologies offshore au profit de dispositifs houlomoteurs plus simples pouvant être installés sur les brise-lames, les jetées et les jetées.

“Toutes les machines de conversion coûteuses, au lieu d’être à l’intérieur des flotteurs comme dans les technologies concurrentes, sont sur terre, tout comme une centrale électrique ordinaire. Cela permet donc un coût d’installation, d’exploitation et de maintenance très faible”, a expliqué la PDG Inna Braverman.

Les flotteurs d’Eco Wave Power sont attachés à des structures telles que des jetées et des jetées, et génèrent de l’énergie en oscillant de haut en bas avec le mouvement des vagues.

Puissance des vagues écologiques

Les flotteurs de l’entreprise reposent sur l’eau et se déplacent de haut en bas avec le mouvement des vagues. Cela entraîne un piston hydraulique qui comprime le fluide qui est ensuite stocké dans un accumulateur. Lorsque le fluide est libéré, il fait tourner un moteur hydraulique qui alimente un générateur électrique.

Braverman dit que l’énergie produite à partir de ses flotteurs est à égalité avec la concurrence offshore. Déjà, la société a produit de l’électricité pour le réseau de Gibraltar et finalise une autre station connectée au réseau en Israël, qui peuvent toutes deux alimenter environ 100 foyers avec une efficacité maximale. Eco Wave Power a également signé un accord pour installer sa technologie au port de Los Angeles.

“J’aimerais voir plus d’entreprises se concentrer sur des projets plus faciles qui donneront à la population, aux investisseurs, au gouvernement la sécurité de dire, d’accord, maintenant c’est sûr de légiférer, maintenant c’est sûr d’investir, maintenant c’est sûr de croire en l’énergie des vagues “, a déclaré Braverman.

L’avenir

Il existe encore de nombreuses inconnues en ce qui concerne la technologie de l’énergie des vagues, y compris si les coûts peuvent baisser suffisamment pour devenir compétitifs avec les combustibles fossiles. Garson dit que cela signifie arriver à environ 6 cents par kilowattheure, mais c’est loin des coûts prévus pour les technologies actuelles d’énergie des vagues, que Hales estime à environ 0,60 $ à 1,00 $ par kilowattheure.

Ensuite, il y a l’impact de ces dispositifs sur les écosystèmes marins. Bien que le DOE et les entreprises elles-mêmes déploient des efforts continus pour surveiller ces effets, il faudra du temps pour obtenir une image complète.

“Cela va devoir être quelque chose que nous apprenons au fur et à mesure que nous mettons des systèmes dans l’eau. Mais nous finançons la surveillance environnementale, finançons le travail pour vraiment comprendre l’interaction des espèces avec les systèmes déployés”, a déclaré Garson.

Les questions sur les impacts environnementaux pourraient retarder le processus d’autorisation alors que les entreprises vont au-delà des tests vers la commercialisation. Une chose qui pourrait faciliter l’autorisation est s’il y a convergence autour d’un principe de conception particulier.

“Je crois que, comme ce qui s’est passé dans le domaine des éoliennes, il y aura un certain niveau de convergence des technologies. Cela ne signifie pas que tous les composants du système et toutes les approches mises en œuvre dans le système sont identiques. Mais il y a aura un certain niveau de convergence que nous ressentons autour d’un optimum », a déclaré Nair.

La poursuite de la mise à l’échelle dépendra en grande partie d’investissements gouvernementaux constants aux États-Unis et à l’étranger. Le passage récent du Loi sur la réduction de l’inflationqui comprend 369 milliards de dollars destinés à l’énergie propre et à l’atténuation du changement climatique, a de nombreux optimistes, mais la plupart s’accordent à dire que nous ne verrons toujours pas de fermes houlomotrices fournir de l’électricité au continent cette décennie.

“Nous avons donc pour objectif d’établir environ un gigawatt de puissance d’ici 2035. Et nous voyons vraiment cela comme la première opportunité pour que l’énergie des vagues soit mise en ligne pour desservir le réseau national”, a déclaré Garson.

Regardez la vidéo pour en savoir plus sur l’énergie des vagues et écoutez les entreprises elles-mêmes.

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