Fonctionnement Hydrolienne

I.Qu’est-ce qu’une hydrolienne ?

     Le principe d’une hydrolienne est de capter l'énergie des courants maritimes et de la transformer en énergie électrique. On peut qualifier l'hydrolienne « d'éolienne sous-marine », car son fonctionnement repose sur le même principe que sur celui de l'éolienne.

Transformation de l'énergie

II.Principe de fonctionnement

Origine des courants :

     On peut remarquer qu'il existe deux types de courants : les courants de surface et les courants de profondeur. Ils sont différenciés par leur température mais aussi leur taux de salinité. La différence de densité, entre les eaux plus ou moins chaudes et plus ou moins salées, font que les eaux froides et salées  se trouvent en profondeur, tandis que les eaux chaudes et douces restent en surface. 

Les courants forment une boucle à travers les océans. Il existe deux sous catégories de courants :

- Les courants marins (situés en pleine mer, au large)

- Les courants de marées (situés, au contraire, près des côtes et à l'embouchure des fleuves).

Ce sont ces différences qui vont déterminer l'emplacement des hydroliennes.

Courants marins du Monde

     Pour convertir l'énergie des courants en énergie électrique, il existe cinq étapes différentes :

1- Les turbines (=hélices), transforment le mouvement de l'eau en un mouvement de rotation : les pales, situées sur les hélices, sont actionnées par la force des courants.

2- Le rotor étant relié aux pales va fournir l'énergie mécanique issue de la force des courants.

3- Le générateur, lui, permet de transformer l'énergie mécanique en énergie électrique. Il est souvent nécessaire de l’associer à un multiplicateur.

4- L'énergie électrique qui vient d’être créée doit ensuite être stockée. Pour cela, il existe différent moyens. Le plus utilisé est l’accumulateur (sorte de batterie). L'énergie est alors stockée en attendant d'être conduite vers le continent, ou vers une île qui fait office d''intermédiaire.

5- Des câbles sous-marins permettront à l'énergie d’aller vers les côtes, jusque dans les centrales électriques. L'énergie électrique produite pourra également servir pour produire de l'hydrogène (gaz utilisé dans les piles à combustion par exemple).

III.Composition d’une hydrolienne

Une hydrolienne est composée des éléments suivants :

Les pales : 

Les pales sont une partie très importante de l’hydrolienne.
En effet, c’est de celles-ci que dépendent le bon fonctionnement, la durée de vie de la machine, ainsi que le rendement du moteur hydrolien. 
Elles forment une hélice qui permet de convertir la force des courants en énergie motrice. Cette énergie motrice est nécessaire au fonctionnement du générateur.

La turbine :

C'est une roue ou hélice qui tourne, et ainsi permet la production d'énergie mécanique.

Le générateur : 

Cet objet permet de produire le courant. 
La rotation de l’hélice entraine le rotor, les aimants passent donc devant les bobines ce qui produit le courant.

Le multiplicateur :

Le mouvement des pales est parfois trop lent et ne peut entraîner le générateur seul. Le multiplicateur a donc pour rôle d’augmenter la vitesse de rotation (il se présente souvent sous la forme d'un enchaînement d'engrenages, cependant ce dispositif peut prendre beaucoup de place).

Schéma d'un multiplicateur

Il existe aussi de nombreux autres types d’accumulateurs, mais c'est ce type que l'on retrouve la plupart du temps.

L'accumulateur :

Les accumulateurs sont des systèmes électrochimiques capables de stoker l'énergie sous forme chimique pour la restituer plus tard sous forme d'énergie électrique.

Le flotteur : 

Cet élément permet de lester l'hydrolienne en se remplissant d'eau. 

Le rotor :

C'est l'élément qui est entraîné par la turbine. Il tourne à l'intérieur du stator qui lui est fixe et est constitué d’un aimant.

Le stator :

C'est un élément fixe constitué d'une bobine. Elle doit être placée autour du rotor, pour que ce dernier tourne à l'intérieur.

Le stabilisateur :

C’est le mécanisme qui permet aux pales de toujours être en opposition au courant, pour que l'hydrolienne soit en rotation par rapport au sens du courant.

Fonctionnement simplifié d'une hydrolienne

Comme on peut le voir sur ce schéma, les étapes-clés de l'action de l'hydrolienne sont donc : Capter, Transformer, Stocker, Acheminer.

(1 megawatt peut alimenter 500 foyers durant 1 heure)

IV. Avantages et inconvénients

Avantages :

Ces installations se trouvent loin des côtes, ne détruisent pas le paysage et ne rejettent aucun déchet. 
De plus, elles ne gênent absolument pas les riverains, situées sur le fond de la mer les hydroliennes ne causent aucune nuisance lumineuse ou sonore, comme certains s'en sont plaint pour certaines éoliennes.

Elles utilisent aussi une énergie inépuisable et prédictible contrairement aux éoliennes : en effet, le vent ne souffle pas toujours de façon régulière sur terre, alors que les courants sont toujours présents sous l’eau et leurs intensités sont désormais facile à prévoir et à déterminer.

Ces courants sous-marins sont aussi plus puissants que le vent, ainsi l'énergie électrique fournie par une hydrolienne est bien supérieure à celle fournie par une éolienne.

Inconvénients :

L'usure du matériel est le principal inconvénient : l’hydrolienne doit résister à des conditions environnementales très dures telles que la salinité, la puissance des courants, le sable en suspension, etc...

A force d'usure, les matériaux rouillent ce qui ne permet pas la récupération et la réutilisation de ceux-ci. 
Ils sont destinés à être détruit et transformer en déchets.

La maintenance pose également un gros soucis, l'accès aux hydroliennes peut s'avérer très difficile et certaines doivent même être entretenues sous l'eau par des plongeurs car elles ne possèdent pas de système leur permettant de remonter à la surface, et cela coûte énormément d'argent.

Par exemple, pour éviter l'apparition d'algues sur les structures des machines, il faut utiliser un anti-fouling (une peinture censée empêcher la fixation d'organismes aquatiques) et cette opération doit être répétée régulièrement.

Un autre inconvénient économique se trouve dans le financement : 
En effet, l’investissement est en général trop important pour les entreprises, et l’Etat seul ne peut assurer le financement complet d’un champ d’hydroliennes.

Malgré tout, grâce à ces nombreux avantages, l’énergie hydrolienne est une énergie qui fera parler d'elle dans les années à venir.