Les océans constituent une ressource énergétique monumentale dont le potentiel reste largement inexploité. Les mouvements des vagues et des marées génèrent une puissance qui pourrait satisfaire l’intégralité des besoins énergétiques de l’humanité. Les limitations technologiques actuelles sont progressivement surmontées grâce à des innovations majeures dans le domaine.
Une machine électrique novatrice a été conçue par David Skrovanek, doctorant en génie électrique et informatique à l’Université du Wisconsin-Madison. Le projet, développé sous la direction du professeur Daniel Ludois, est actuellement évalué en phase III du prestigieux concours InDEEP du Département américain de l’Énergie.
Les défis techniques de l’énergie houlomotrice
La production électrique conventionnelle s’appuie sur l’induction électromagnétique, un processus qui nécessite la rotation rapide d’aimants. Les vagues, quant à elles, produisent un mouvement lent et irrégulier. «La comparaison avec les turbines traditionnelles à rotation rapide révèle une inadéquation fondamentale, sans compter les défis de transmission terrestre» a affirmé David Skrovanek.
Les infrastructures actuelles imposeraient la construction de plateformes gigantesques, dont les dimensions rivaliseraient avec celles des porte-avions, pour abriter les équipements de conversion électrique. L’énergie basse tension générée par les vagues devrait subir de multiples transformations avant son acheminement, entraînant des pertes considérables.
L’héritage de Franklin réinventé
La solution est identifiée dans le moteur électrostatique, une invention de Benjamin Franklin. L’entreprise C-Motive, fondée par le professeur Ludois, perfectionne actuellement la technologie pour l’automatisation industrielle et la robotique. «Les systèmes électrostatiques présentent une nature binaire : ils excellent soit dans les mouvements très lents, soit dans les déplacements très rapides» a ajouté le professeur Ludois.
Le principe s’appuie sur la force de Coulomb – l’attraction et la répulsion entre charges électriques, un phénomène comparable à l’électricité statique quotidienne. Les machines électrostatiques permettraient la production directe d’électricité haute tension à partir des vagues, éliminant ainsi la nécessité des transformateurs volumineux.
Les machines électrostatiques pourraient être utilisées pour exploiter l’énergie des vagues, car elles peuvent produire de l’électricité à haute tension à partir des vagues, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire d’augmenter la puissance en utilisant une plate-forme de la taille d’un porte-avions. Au lieu de cela, l’électricité pourrait être envoyée directement dans le réseau à l’aide d’une transmission par courant continu à haute tension (CCHT).
Un prototype innovant en phase finale
L’équipe «Condensed Wave Matter», constituée de Skrovanek, Ludois et du professeur Ted Brekken de l’Université d’État de l’Oregon, développe actuellement un prototype avancé associant cinq machines. Le dispositif sera évalué par un panel d’experts en janvier 2025, avant la désignation du lauréat en mars.
Au-delà du concours, les chercheurs poursuivent leurs travaux. Les applications potentielles dépassent la seule énergie houlomotrice : la technologie pourrait être adaptée aux parcs éoliens offshore, aux centrales nucléaires flottantes ou sous-marines, ainsi qu’aux installations marémotrices.
Légende illustration : Une première version à l’échelle du banc du convertisseur électrostatique à haute tension de Skrovanek et Ludois. Des versions plus grandes de ces machines pourraient permettre d’exploiter l’énergie des vagues lentes.
Source: Université du Wisconsin-Madison
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