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energie et mer au Maroc

par Ayman Jeiffer Morgan Thierry Coudon et Sijel Berger
by

Sijel Berger

on 22 February 2013

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Transcript of energie et mer au Maroc

énergie et mer au Maroc I)Généralités Introduction et sommaire Dans un monde où la recherche de l’énergie est perpétuelle, les énergies renouvelables s’imposent comme un moyen à la fois rentable, mais aussi en tant que moyen de continuer à vivre en préservant nos habitudes, sans pour autant dégrader la planète. L'énergie solaire, éolienne et hydraulique est ainsi employée, par le biais de panneaux photo-voltaïques,d’éoliennes, ou encore de barrage. Mais ces équipements ont l'inconvénient d’occuper le sol, ce qui a donné une idée : employer la mer . Ainsi, l’engouement, assez récent, pour les énergies marines, crée un tout nouveau secteur d’activité, propice à de nombreuses évolutions. Le Maroc, par son positionnement idéal, pourrait devenir le nouveau "El Dorado" de l’or houleux. Il serait donc judicieux de s'interroger sur :demander quels sont les différents moyens d’exploiter les énergies marines et quelles seraient les capacités du Maroc. II)Hydrolienne I) Généralités
II) L’hydrolienne
III) Le Pelamis
IV) Différentes possibilités Les vagues sont crées grâce au vent. Celui-ci est créé en se déplaçant d'un anticyclone (zone de haute pression) vers une dépression. Ainsi, à la surface de l'eau, le vent s'écoule de façon turbulente et provoque l'apparition d'ondulations plus ou moins marquées en fonction de sa force.
La force des vagues est donc déterminée par 3 critères :
-la vitesse du vent
-la durée pendant laquelle le vent souffle
-le fetch : c’est la distance sur laquelle le vent souffle à la surface de la mer
Ainsi en dehors du fetch, les vagues se propagent sous forme d’onde avec une amplitude, une fréquence et une célérité (« force »).
L’eau des océans circule sans cesse autour de la Terre, mise en mouvement par les différences de températures, de salinité et par les vents de surface, elle parcourt des itinéraires assez réguliers. Ces déplacements d’eau s’appellent les courants marins.
Les courants de surface sont causés par les vents dominants qui soufflent dans une direction plutôt régulière.
Les eaux plus froides sont d’une salinité plus importante et donc sont plus denses. Elles ont donc tendance à plonger sous les eaux chaudes et à se déplacer en profondeur de façon très lente : ce sont les courants de profondeur. Un alternateur permet la création d’un courant éclectique. Ils sont composés d’une ou plusieurs bobines (souvent de cuivre) et d’un aimant. L’aimant est mis en mouvement à proximité des bobines de fil de cuivre. Le champ magnétique aux alentours des bobines et alors modifié, entraînant l’apparition d’un courant électrique, que l’on peut recevoir au bout des deux extrémités de la bobine. Les alternateurs sont de différentes tailles et n’ont pas toutes la même fonction : c’est en effet à la fois la dynamo qui permet d’allumer la lampe d’un vélo, mais aussi la turbine au sein d’un barrage hydro-électrique, qui peut alimenter en électricité plusieurs centaines de logements. Un alternateur se compose des mêmes éléments qu’un moteur, ce qui explique que l’on ait choisi des moteurs comme alternateur (le ventilateur (hydrolienne) ou le petit moteur (Pelamis) Un fluide hydraulique est une huile minérale incompressible. Elles sont issues de la distillation de certains combustibles fossiles tels que la houille, le pétrole, et certains schistes bitumineux. Ces fluides sont principalement constitués d’alcanes composés de 15 à 40 atomes de carbone.
Sa capacité à être incompressible la rend utile pour le Pelamis, au sein de son système hydraulique, lui permettant de faire tourner le générateur. Sa viscosité permet de lubrifier les pistons du Pelamis et tout le système hydraulique (cf. partie consacrée). Une hydrolienne est une turbine sous-marine qui utilise l'énergie cinétique des courants marins, quand une éolienne utilise celle de l'air.
Les hydroliennes sont généralement immergées dans les zones à forts courants, à proximité des côtes. 1.Quelques chiffres
•Selon EDF, le potentiel de l'énergie hydrolienne par an au niveau mondial se chiffre entre 400 et 800 TWh.
•La première hydrolienne à grande échelle en France mesure 16 mètres de diamètre.
•La France est le premier pays à abriter un site de production utilisant des hydroliennes.
•La grande Bretagne est le pays qui possède en Europe le plus fort potentiel hydro-électrique
•C’est Canada, dans la baie de Fundy, que se trouve les plus importantes marées du monde. Elles dépassent 15 mètres et ont un courant rapide de plus de 14 km/h.
•La toute première hydrolienne à été mise en service en 2008 au large d’Irlande du Nord Les hydroliennes peuvent prendre des formes très variables ayant des concepts très intéressant mais a ce jour un seul type d’hydrolienne à été réalisée a grande échelle similaire à celui de Paimpol Bréhat ou encore celui d’Irlande du Nord.
Les Pales sont des surfaces portantes en rotation autour d'un axe. C'est un dispositif hydrodynamique destiné à créer un déplacement des molécules du fluide dans lequel il se déplace. De nos jours, elles sont composées de matériau composite.
Aujourd’hui il n’y a que deux types de hydrolienne construite et en phase de test : celles du projet de Paimpol Bréhat totalement immergé et au fond de la mer. •Celles d’Irlande du nord qui se présentent comme un phare immergée en partie avec deux hélices montée en croix et un pilier sortant de l’eau. L’avantage de se second types d’hydrolienne réside dans l’entretiens de la machine. En effet, il se fait facilement car celle-ci possède un mécanisme qui permet de déplacer les deux hélices sur un axe vertical jusqu’à la surface. L’hydrolienne a pour principe de capter l’énergie cinétique des courant marin et de la transformer en énergie mécanique par les roulements des pales de l’hydrolienne pour ensuite la convertir en énergie électrique à l’aide de l’alternateur. (cf. partie sur l’alternateur) Les avantages :

Le cout de production estimée selon EDF a 0.04€ le kW soit du même ordre que l’éolienne, la masse volumique de l'eau étant 800 fois plus importante que celle de l'air. L’hydrolienne a donc besoin de moins de tour minute que l’éolienne pour produire autant d’électricité. De plus, le débit des courants marins sont connus. Il est donc assez facile d'estimer la production d'électricité de l’installation.
Pour finir, c'est une source d’énergie inépuisable et non polluante.

Les inconvénients :

Les hydroliennes possèdent un inconvénient majeur : l’entretien. Les hydroliennes se trouvant entre 20 et 30 mètres de profondeurs l’entretien se montre coûteux et difficile. Les câbles qui les relient à la terre ne sont pas non plus à l’abri d’une coupure empêchant ainsi plusieurs milliers de foyer d’accéder a l’électricité en cas de panne. Cet inconvénient ne s’applique pas aux hydrolienne d Irlande du nord en raison de leur forme. Nous avons tout d'abord essayé de générer l’électricité à partir d’un ventilateur d’ordinateur sans le modifier et en plaçant une DEL à l’emplacement où est censée être connectée à l’ordinateur. Afin de tester l’hydrolienne, nous avons utilisé un sèche-cheveux à la place du courant marin, mais la DEL ne s’est pas allumée en raison du trop faible courant généré. Nous avons ensuite déstructuré le ventilateur et découvert qu’il comprenait un circuit imprimé qui contenaient de nombreux autre composants. Nous avons donc eu l’idée de brancher les fils directement sur le circuit imprimé à l’emplacement où les bobines sont reliées.Nous avons ressayé l’expérience avec le sèche-cheveux qui s’est cette fois-ci avérée concluanteNous avons ensuite essayé en condition “marin” en utilisant un robinet, nous craignions que cela ne fonctionne pas à cause d’un court circuit dû à l’eau mais après l’expérience nous n’avons pas été inquiétés et la DEL s’est allumée.Nous avons alors décidé de mettre l’hydrolienne dans un tuyau afin de simuler un courant marin, mais l’hydrolienne n’a pas allumé la DEL et l’hydrolienne s’est mise à rouiller.Ainsi nous avons pu constate qu’il était possible de produire de l’énergie à partir d une hydrolienne même si nous n’avions as les même conditions (pressions, salinité de l’eau) III)Pelamis Selon Monsieur Choukhaili ( Océanographe au Maroc) :
“Aujourd’hui, le Maroc se concentre principalement sur les énergies solaires et éoliennes avec l’ouverture de parc éolienne à Tanger ainsi qu’à Oujda d’un projet solaire. Au contraire du Portugal qui lui est très impliqué dans les énergies liées à la mer, notamment avec l’implantation de la technologie écossaise “Pelamis” ”
Mais celui ci n’exclut pas la possibilité qu’un jour le pays développe le concept notamment grâce à la présence de site permettant le développement des hydrolienne dans des criques comme entre Kenitra et El Jadida. A) L’origine de la houle et des courants marins B) Fonctionnement d’un alternateur C)Les fluides hydrauliques A) La réalité B)Le modèle réduit C)l’installation au Maroc 1)Quelques chiffres 2) Constitution 3)Fonctionnement 4)Avantages et inconvénients L’hydroélectricité récupère la force motrice des cours d’eau, des chutes, voire des marées, pour la transformer en électricité.
Le Maroc disposant de 3 500 km de littoral, il l’exploiter une partie du littoral au profit de production d’électricité marine serait tout à fait envisageable.
Il y a quelques installations principales qu’il conviendrait de citer pour illustrer le domaine des énergies marines. . Une étude poussée du phénomène des marées par les scientifiques permettrait d’optimiser la mise en place de centrales marémotrices.
En effet le phénomène des marées est prédictible et inépuisable avec des installations pouvant être plus optimisées (contrairement aux éoliennes, dont les vents sont difficilement prévisibles).
On considère cependant l’installation d’usines marémotrices très coûteuses ; et leur installation peut perturber les milieux dans lequel elles sont implantées, qui sont le plus souvent fragiles.
Une des principales conditions est de disposer d'un plan d'eau fermé suffisamment grand pour qu'une grande quantité d'eau puisse y circuler au rythme des marées. On sait que seul vingt cinq sites au monde proposent un marnage suffisant c'est-à-dire de dix à quinze mètres, dont onze en France. Un seul est exploité : l'usine marémotrice de la Rance. Un bassin doit être présent pour permettre à l'eau de circuler de part et d'autre de l'édifice. En effet, plus celui-ci est grand, et plus l'usine pourra produire de l'électricité. Pour facilité la construction et l'exploitation, son embouchure doit être la plus petite possible. L'usine marémotrice de la Rance répond là encore à ces critères, puisque son bassin possède un volume utile de 183 millions de mètres cube et son embouchure ne mesure que approximativement 800 mètres.
Le fonctionnement d’une centrale marémotrice s’organise généralement en deux étapes principales : barrage d’une usine marémotrice durant la montée de la marée Lors d’une marée montante la vanne principale reste ouverte pour laisser le niveau de l’eau monter à l’intérieur du bassin jusque son maximum. La taille des différents bassins dépend de la centrale et est donc relative à sa capacité de production d’énergie.
La deuxième étape se déroule lors de la marée descendante : barrage d’une usine marémotrice durant la descente de la marée. La vanne principale se ferme et la seconde s’ouvre pour laisser passer l’eau enfermée. La turbine tourne sous l’action mécanique de l’eau libérée qui va produire de l’électricité.
L'énergie correspondante peut être captée sous deux formes :
-énergie potentielle (en exploitant les variations du niveau de la mer)
-énergie cinétique (en exploitant les courants de marée, qui peuvent être captés par des turbines). IV) Différentes possibilités Mis en réseau pour la première fois au Royaume-Uni en 2004, le Pelamis a été développé par la société écossaise Pelamis Wave Power.
Le potentiel de l’énergie houlomotrice est jugé entre 2 000 et 8 000 TWh au niveau mondial.
Cette structure, s’apparentant à un long tube, comprenant des parties rigides et des parties articulées, permet la production d'énergie grâce à la houle. Sa longueur totale s’élève à 150m, découpées en cinq blocs articulés de 3m de diamètre. Celle-ci dépend de la hauteur des vagues (amplitude), du temps entre deux vagues (période) et la vitesse de déplacement de la vague. En effet, il faut que l’amplitude soit suffisante afin de plier les articulations du Pelamis, mais qu’elle ne soit pas trop grande, au risque de casser le Pelamis. Il faut aussi que la période soit la plus courte possible, tout en permettant au Pelamis de se plier en ayant un côté plus bas que l’autre. Enfin, la célérité ne doit pas être trop grande, sinon le Pelamis ne se pliera pas, à l’instar de certains bateaux, qui, selon la légende, étant placé au bon endroit au bon moment, ne ressentent pas les tsunamis en raison de leur trop grande célérité, qui peut atteindre les 700km/h.
Les différents composants du Pelamis peuvent être aisément démontés et réutilisés ailleurs 1. L’exemple portugais
La première exploitation commerciale du Pelamis fut effective le 23 septembre 2008 au Portugal. Trois structures Pelamis de premières générations furent alors exploitées, sur un site se trouvant à 5km des côtes de Póvoa de Varzim, dans la ferme à vagues d'Aguçadoura.
Sachant que le Pelamis doit obligatoirement être relié à la terre pas un câble permettant le transport d’énergie, plus la distance est courte entre la terre et les générateurs, plus les coûts liés au transport de l’énergie est bas, et les risque de casse du câble limités. On peut donc dire que la zone possible du placement du Pelamis se situe entre 0 et 5km des côtes, notamment pour les manœuvres de maintenance. 2. L’exemple réunionnais
La société réunionnaise Seawatt a reçu l'accord de la Préfecture le 27 août 2012 pour l’implantation dans le secteur de la Pointe du Diable à Saint-Pierre.
La pointe du Diable est un cap de l'île de La Réunion. Elle se présente sous la forme d'une étroite péninsule s'avançant dans la mer perpendiculairement à la côte en constituant, au sud-est, une baie appelée Petite Baie.
La pointe du Diable est un lieu réputé à la pratique du surf à La Réunion. On peut donc en conclure que ce sont les baies qui sont propices à l'installation de Pelamis. Il s’avère alors que les zones propices à la pratique du surf sont aussi propices à l’installation du Pelamis, les surfeurs comme les exploitants du Pelamis recherchant tout deux des zones avec de grandes vagues à proximité du littoral.
On peut donc en conclure que l’emplacement idée se situerai à 5 km ou moins des côtes, et qu’il serait à proximité ou dans une baie/crique.
De plus, le Pelamis doit être installé à un endroit où la profondeur est supérieure à 50m (selon le site officiel). Nous devons donc trouver un lieu dont la profondeur est d’au moins 50 m.
Nous avons sélectionné trois endroits où l’installation du Pelamis serait envisageable selon nous. Le premier serait à l’embouchure de l’Oued Ykem. La plage est en effet connue pour ses vagues importantes, et nous sommes à proximité de l’embouchure d’un fleuve et d’une petite baie.
La seconde plage est appelée plage des contrebandiers et est connue comme un spot de surf, ce qui signifie que les vagues sont importantes.
Le dernier lieu est la plage de Mehdya. C’est à la fois à proximité d’un spot de surf et l’embouchure d’un fleuve, c’est donc un endroit quasi idéal (théoriquement) de par les conditions qu’elle propose. Dans le cadre de nos travaux, nous avons tenté de réaliser un petit générateur fonctionnant grâce à la houle, sur le principe du Pelamis, a savoir un long tube rigide entrecoupé d'articulations lui permettant de se plier et donc de produire de l’énergie. Cependant, notre projet n’a pas aboutit concrètement. En effet, nous avons été tout d’abord limités dans la partie hydraulique
Nous avons donc choisi de conserver l’idée de pistons, mais en mettant des aimants et une bobine de cuivre. Schéma du Pelamis selon notre première idée Cependant les résultats n’ont pas été probants, nous conduisant à tenter une modélisation semblable à celle d’un train à vapeur. Les pistons seraient reliés à un bras lui même relié à une roue. Le mouvement linéaire du piston serait ensuite transmis au bras qui le transmettrait à la roue qui transformera le mouvement linéaire du piston en mouvement rotatif, permettant de faire tourner l’alternateur au centre.(cf. annexes) Nous en sommes donc arrivés à ce modèle : Schéma de notre système de piston pour le Pelamis Maquette du système d’alternateur de notre modélisation inachevée du Pelamis Ce modèle n'a conduit à rien en raison de la force à fournir pour faire tourner une roue en exerçant un mouvement de va-et-vient trop faible et qui explique le fait que l’alternateur (ici un petit moteur) ne produit pas assez de courant électrique pour allumer la DEL. Il est cependant clair que le Pelamis n’est pas une solution miracle à tous les problèmes énergétiques de la planète : il existe en effet des inconvénients :

1.La possibilité d’une contamination de l'environnement:
Même si la société responsable du projet assure que seule une quantité minime de fluides hydrauliques pourrait être transmise au milieu marin, et ce grâce aux deux niveaux de cloisonnement et à l’équipement embarqué. Il existe donc un risque de pollution de l'environnement par l’installation, mais de très petites tailles, notamment par le fait que l’idée est encore peu exploitée mondialement. (Faire une recherche sur l’effet des fluides hydrauliques dans l’eau).

2.L’impact sonore du Pelamis
Selon les tests et leurs résultats communiqués sur le site officiel, l’impact sonore du Pelamis est négligeable. La structure produit néanmoins des grincements provenant du système hydraulique.
Il est cependant spécifié que ces bruits ne gênent pas les poissons, mais personne ne possède de recul nécessaire pour pouvoir réellement voir les impacts, s’il y en a, du Pelamis.
  A)présentation générale de la structure B) La possible installation du Pelamis au Maroc C) notre maquette D) nuisances et limites des installations
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