Près de trois ans après le lancement
de la première centrale électrique osmotique, en Norvège, deux
chercheurs font le point sur cette technologie en analysant son
efficacité et le potentiel de la filière. Les résultats sont
encourageants. Près d’un demi-milliard de personnes pourraient à terme
consommer cette électricité produite à partir d’eau douce et d’eau de mer sans qu’aucun gramme de CO2 ne soit émis.
La ville de Tofte, en Norvège, abrite une centrale électrique d'un nouveau genre depuis 2009. Elle ne consomme pas de carburant et surtout ne libère pas de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Comment est-ce possible ? Parce que cette infrastructure exploite le gradient de salinité existant entre de l’eau douce et de l’eau de mer grâce à un procédé nommé Pressure retarded osmosis ou PRO. Elle produit une énergie dite osmotique.
Les eaux douces et salées sont séparées par une membrane semi-perméable à l’eau. Pour rééquilibrer les concentrations en solutés
de part et d’autre de cette structure poreuse, un flux d’eau, spontané,
la traverse, de l’eau de rivière (pauvre en sel) vers l’eau de mer,
causant ainsi une augmentation de pression au sein du compartiment
d’accueil. Il s’agit d’une simple application du principe de l’osmose. Le trop plein d’eau est alors évacué, non sans avoir d’abord actionné au passage une turbine reliée à un générateur de courant. La pression du compartiment salé peut atteindre l’équivalent d’une colonne d’eau (i.e. d’une chute d’eau) de 120 mètres de haut !
Ce type d’installation ne peut pas se construire
n’importe où puisqu’il faut au minimum avoir accès à deux sources d’eau
ayant des concentrations en solutés différentes. Les embouchures
représentent donc des sites de choix... et notre planète en abrite des
milliers. Trois ans après le lancement de ce projet par la firme Statkraft,
l’heure est au premier bilan. Ngai Yin Yip et Menachem Elimelech de
l’université de Yale (États-Unis) ont notamment réévalué le potentiel et
l’efficacité de ce procédé dans une nouvelle étude. Leurs résultats
sont publiés dans la revue Environmental Science & Technology.
Schéma de fonctionnement d'une centrale électrique osmotique. L'eau saumâtre,
donc salée (en bleu), passe dans un compartiment séparé par une
membrane semi-poreuse d'un compartiment alimenté en eau douce (en vert).
Par osmose, l'eau passe à travers la membrane vers la masse d'eau la
plus salée, pour la diluer. Le niveau baisse d'autant dans le
compartiment d'eau douce et provoque une augmentation de pression dans
l'autre. Celle-ci est alors exploitée pour faire tourner une turbine
productrice d'électricité. © Statkraft
L’énergie osmotique : efficace et rentable à grande échelle
Cette centrale exploite l’énergie libre (dites de Gibb) perdue lorsque l’eau douce se dilue en mer. Sa valeur théorique peut être calculée et donc servir de référence pour décrire l’efficacité du procédé. Selon ce modèle, la Pressure retarded osmosis permettrait d’extraire jusqu’à 0,75 kWh d’énergie par m3
d’eau (à pression constante). Cette valeur représente 91,1 % de la
quantité d’énergie théoriquement disponible, à savoir 0,81 kWh par m3. Ce résultat est plus qu’acceptable.
D’autres chiffres cités dans cette étude sont
importants. Selon les deux chercheurs, l’exploitation de seulement un
dixième des eaux se jetant dans les océans à l'échelle de la Planète
permettrait de répondre durablement aux besoins en électricité de 520 millions de personnes, le tout sans libérer une seule tonne de CO2. Pour une production similaire, les centrales thermiques à charbon rejettent plus d’un milliard de tonnes de gaz carbonique dans l’atmosphère. L’énergie osmotique semble donc vouée à un bel avenir.
Cette
centrale osmotique construite à Tofte, en Norvège, en 2009 est un
prototype. La puissance de cette installation était de 2 à 4 kW lors de
son lancement, juste de quoi faire fonctionner une bouilloire
électrique. Statkraft prévoit de mettre des installations commerciales
sur le marché dès 2015. © Statkraft
Des micro-centrales énergétiques partout
RépondreSupprimerLes coûts croissants des énergies fossiles vont transformer radicalement notre rapport à l'énergie. Dans les trois décennies à venir, nous allons devoir modifier nos manières de vivre et de produire pour nous adapter à une nouvelle donne : la fin de l'énergie facile et peu onéreuse.
Jusqu'au 18éme siècle, les sociétés trouvaient l'énergie nécessaire à leurs besoins dans la force musculaire : celle des animaux, celle des esclaves. Avec la première révolution industrielle, la machine à vapeur a pu fournir une puissance beaucoup plus importante. Mais, c'est véritablement avec l'utilisation des énergies fossiles, à partir de la fin du XIXéme siècle, que la quantité d'énergies utilisée a pu considérablement grandir. Les moteurs à explosions et moteurs électriques, utilisant des sources énergétiques variées, provenant du sous-sol (pétrole, gaz, uranium) ont révolutionné nos modes de vie.
Même si nous n'en avons pas toujours conscience, avec la disparition programmée des énergies fossiles, cette période faste se termine pour l'Humanité. Quelque soit les délais nécessaires à cette transition, il nous faut trouver des solutions. Elles ne pourront provenir que des énergies naturelles renouvelables présentes partout sur la planète.
Nous allons donc sortir d'une logique d'usine, de centrale, consommant une énergie rare et précieuse, à une logique décentralisée, captant l'énergie présente partout dans notre environnement.
Dès lors, le propriétaire d'une maison, d'un immeuble ou de bâtiments à usage commerciale ou industriel, aura intérêt à capter l'énergie présent autour du bâtiment plutôt que de laisser d'autres intérêts s'en occuper pour lui. Un terrain ou un bâtiment deviendra un gisement énergétique dont on pourra tirer profit.
Le coût croissant des énergies fossiles, la banalisation progressive des technologies permettant cette transition, vont faciliter la baisse des coûts. La généralisation de l'équipement des bâtiments vont être au coeur de la troisième révolution industrielle qui va nous permettre de sortir des trente années de crise que nous venons de vivre.
Pour réussir cette transition, il faudra bien que le pouvoir politique se donne les moyens de favoriser les investissements dans ce domaine.
Décrivons maintenant ces centrales énergétiques urbaines.
Prenons un toit : sur ce toit, on y trouve à la fois des micro-éoliennes, des panneaux solaires photovoltaïques et des panneaux solaires thermiques. La configuration particulière du site et du bâtiment (vent dominant, orientation du toit) détermine les choix spécifiques de combinaison des différentes sources d'énergie.
Descendons dans le bâtiment. Dans celui-ci, on y trouve une chaudière centrale bien différente de nos chaudières traditionnelles. Certes, comme elles, elle transforme en chaleur un combustible (gaz de ville, plaquette bois, ...), chauffe le bâtiment et l'eau. Mais cette centrale à cogénération utilise pour cela aussi la chaleur produite par les panneaux solaires thermiques. De plus, elle possède un moteur sterling qui recycle les surplus de chaleur pour produire de l'électricité.
En combinant celle-ci avec la production électrique photovoltaïque et éolien, le bâtiment devient à énergie positive. Le propriétaire revend ses surplus électriques, ce qui lui permet de financer ces équipements.
Bien entendu, le solaire et l'éolien produisent de manière intermittente. Mais la gestion combinée de l'eau, du chauffage et de l'électricité permet de limiter, de lisser les variations.
Les surplus électriques sont renvoyés sur le réseau. Localement, à l'échelle d'un quartier ou d'une commune, on trouve une micro-usine de méthanisation. Celle-ci utilise les surplus, dans les moments de surproduction électriques, pour fabriquer du gaz méthane. Ce gaz permet de récupérer les surplus de production d'énergie et de le stocker sous une forme concentrée et facilement transportable.
A l'avenir, ce gaz méthane sera le combustible utilisé dans les véhicules. Il permet de stocker l'énergie de manière beaucoup plus concentré que les batteries électriques. Ce gaz n'a pas d'origine fossile et peut donc être produit indéfiniment par les surplus de l'intermittence des énergies renouvelables.
RépondreSupprimerEn combinant différentes énergies (bois, soleil, vent, gaz), le système décentralisé de chaudières à cogénération et de micro-usine de méthanisation, va permettre de répondre à tous nos besoins énergétiques. La mise en place de ces systèmes va représenter un formidable enjeu économique. Cela sera le coeur de la troisième révolution industrielle à venir. La généralisation progressive de ces techniques va entraîner une baisse importante du prix de ces matériels qui vont se banaliser.
Décentralisée, laissant les acteurs de terrain agir et s'emparer de la question énergétique, cette démarche correspond à l'évolution démocratique des sociétés modernes. A l'ère d'internet et des réseaux décentralisés, il est normal que l'énergie du XXIéme siècle soit produite par les habitants, organisés et prenant en charge eux-mêmes leurs besoins.
source http://bit.ly/I3wJie