Quelle est la quantité d’énergie houlomotrice dans nos océans ?

L’énergie des vagues océaniques représente une ressource renouvelable prometteuse, mais son estimation précise s’avère complexe. Des chercheurs américains proposent une nouvelle méthodologie pour mesurer le potentiel énergétique des vagues, ouvrant la voie à une meilleure intégration de cette énergie marine dans les futurs objectifs climatiques des pays.

L’océan est en perpétuel mouvement et recèle des quantités impressionnantes d’énergie. Mais le volume exact d’énergie contenu dans le va-et-vient des vagues océaniques fait encore débat.

Cette incertitude complique l’intégration de l’énergie houlomotrice dans les futurs objectifs climatiques des pays : comment se reposer sur une ressource que l’on ne peut mesurer avec précision ?

Une nouvelle méthodologie plus précise

Dans une récente étude publiée dans Renewable Energy, des chercheurs du National Renewable Energy Laboratory (NREL) et du Pacific Northwest National Laboratory présentent une méthodologie plus complète et précise pour mesurer l’énergie houlomotrice disponible sur les sites océaniques du monde entier.

Mais ils ont également identifié un autre défi : les jeux de données existants sur l’énergie des vagues, ceux-là mêmes qu’ils ont utilisés pour construire leur nouvelle méthode, pourraient ne pas être aussi fiables que prévu.

L’énergie houlomotrice est non seulement prévisible – ce qui en fait un complément précieux aux sources d’énergie renouvelable variables – mais elle est également disponible le long des côtes, là où vit la majorité de la population mondiale. Au-delà de l’alimentation des communautés côtières, cette énergie marine pourrait produire de l’eau potable à partir de l’océan, alimenter des fermes aquacoles en mer ou encore participer à la décarbonation du transport maritime, le tout grâce à l’énergie de l’océan lui-même.

Mais pour planifier toutes ces applications – chacune nécessitant des investissements de la part d’entreprises, de secteurs industriels ou de pays entiers – des données fiables sont indispensables.

Des données à consolider

« La technologie de l’énergie houlomotrice en est à un stade très précoce« , explique Levi Kilcher, chercheur principal au NREL et auteur principal de l’étude. « Du fait de la jeunesse de cette filière, il est difficile d’estimer la quantité d’énergie que les futures technologies pourraient capter« .

Pour cette étude financée par le Water Power Technologies Office du département américain de l’Énergie, l’équipe a mis au point une nouvelle méthode d’estimation du potentiel énergétique houlomoteur total. « L’évaluation initiale des ressources houlomotrices était un bon début. Mais cette méthode a également fait l’objet de plusieurs critiques« , précise Levi Kilcher.

Par exemple, les méthodologies précédentes ne prenaient pas en compte la direction des vagues – d’où provient la houle. « Cela peut en réalité conduire à un double comptage des vagues« , note le chercheur.

Certaines vagues naissent au large, brassées par une tempête, et parcourent des milliers de kilomètres avant de s’échouer sur le littoral d’un pays. « Mais une partie non négligeable de l’énergie houlomotrice est générée par les vents qui soufflent à l’intérieur des zones maritimes d’un pays« , ajoute-t-il. Sa nouvelle méthode prend également en compte la direction des vagues et cette houle locale.

« L’autre avantage est que notre méthode fonctionne à toutes les échelles : depuis le projet à petite échelle jusqu’à l’ensemble d’un bassin océanique« , souligne Levi Kilcher.

Pour tester leur nouvelle méthodologie, Levi Kilcher et ses collègues ont également réévalué les estimations actuelles du potentiel houlomoteur aux États-Unis. Mais les résultats ont révélé un problème plus important : l’équipe s’est appuyée sur un ancien modèle d’énergie des vagues. Et ce modèle semble surestimer de 20 à 40% l’énergie houlomotrice par rapport à des modèles plus récents. Ainsi, même si la nouvelle méthode des chercheurs estime que le potentiel houlomoteur américain est environ 25% plus élevé que les estimations précédentes, ces résultats doivent être interprétés avec prudence, prévient Levi Kilcher.

« Notre nouvelle méthode a résolu bon nombre des critiques méthodologiques précédentes« , résume Levi Kilcher. « Maintenant, nous devons mettre à jour le jeu de données sous-jacent« .

Vers une estimation plus réaliste

Sans données fiables, les pays pourraient peiner à comprendre comment l’énergie houlomotrice peut s’intégrer dans leurs plans énergétiques propres.

« Espérons que cette méthode puisse devenir une norme« , déclare Zhaoqing Yang, scientifique en chef au Marine Sciences Laboratory du Pacific Northwest National Laboratory et co-auteur de l’étude*.

Bien sûr, comme les technologies d’énergie houlomotrice ne captent pas encore l’énergie des eaux océaniques, cette méthodologie améliorée ne peut offrir qu’une estimation théorique de la quantité d’énergie que les futurs dispositifs pourraient produire. Mais si la méthode devient une norme dans l’industrie, elle pourrait avoir un effet d’entraînement prometteur. Et des données plus cohérentes pourraient renforcer la confiance dans ce secteur naissant.

De plus, avec des données plus précises et homogènes, les développeurs de technologies pourront mieux comparer leur conception à d’autres et obtenir une image plus claire de la production énergétique possible dans des vagues océaniques réelles.

L’équipe prévoit maintenant d’alimenter sa méthode avec des jeux de données plus précis, afin d’obtenir une estimation théorique solide – essentiellement, la quantité d’énergie que les États-Unis pourraient produire s’ils pouvaient extraire toute l’énergie disponible dans leurs océans. Avec cela, l’équipe pourra dépasser l’hypothétique et estimer les ressources houlomotrices techniques et pratiques – la quantité d’énergie des vagues que les pays pourraient exploiter de manière réaliste compte tenu des contraintes technologiques, économiques, environnementales, réglementaires et même géographiques.

« La ressource pratique ne représente probablement qu’un faible pourcentage de la ressource théorique« , estime Levi Kilcher. « Mais comme il y a tant d’énergie houlomotrice, cela reste une ressource importante.« 

En synthèse

L’énergie houlomotrice est une ressource renouvelable prometteuse, mais sa quantification précise reste un défi. Une nouvelle méthodologie développée par des chercheurs américains permet d’estimer plus précisément le potentiel énergétique des vagues océaniques. Cette avancée pourrait faciliter l’intégration de l’énergie houlomotrice dans les futurs objectifs climatiques des pays.

Cependant, les données existantes sur les ressources houlomotrices semblent surestimées. Des efforts sont donc nécessaires pour consolider les jeux de données, afin d’obtenir une image réaliste du potentiel de cette énergie marine. Si cette méthode devient une norme, elle renforcera la confiance dans ce secteur émergent.

À terme, une meilleure connaissance des ressources permettra de développer des projets houlomoteurs viables et d’exploiter cette énergie océanique propre et prévisible.

Pour une meilleure compréhension

Pourquoi l’énergie houlomotrice suscite-t-elle l’intérêt ?

L’énergie houlomotrice présente plusieurs avantages : ressource prévisible, disponible près des côtes où vit la majorité de la population, permet de produire de l’électricité propre, de l’eau potable, etc.

Quel est le principal défi pour quantifier cette énergie ?

Le principal défi est le manque de données fiables et homogènes sur les ressources houlomotrices mondiales. Les estimations actuelles semblent surestimées.

Que propose la nouvelle méthodologie ?

La nouvelle méthodologie permet d’estimer plus précisément le potentiel énergétique des vagues en prenant mieux en compte des paramètres comme la direction des vagues.

Quels sont les prochains défis à relever ?

Il faut consolider les jeux de données existants pour obtenir une estimation réaliste du potentiel. Et faire de cette méthode une norme dans l’industrie houlomotrice.

Quels sont les bénéfices attendus ?

Une meilleure connaissance des ressources permettra de développer des projets viables et d’intégrer cette énergie marine dans les objectifs climatiques des pays.

* Yang et son collègue Gabriel García Medina ont conçu le modèle théorique utilisé pour mesurer les ressources énergétiques houlomotrices ; Levi Kilcher a fourni un contexte approfondi sur les données dont l’industrie de l’énergie des vagues et les décideurs politiques ont besoin pour développer leurs technologies et leurs plans énergétiques propres.

Légende illustration principale : – Levi Kilcher, photographié ici, a collaboré avec des collègues du Pacific Northwest National Laboratory pour concevoir une nouvelle méthode, plus complète, de mesure de l’énergie des vagues à l’échelle mondiale. Photo de Taylor Mankle, NREL