Une nouvelle technologie d’énergie propre permet de doubler la puissance des vagues océaniques

Des chercheurs ont mis au point un prototype de technologie capable de doubler l’énergie tirée des vagues océaniques, une avancée qui pourrait enfin faire de l’énergie des vagues une alternative renouvelable viable.

Le potentiel inexploité de l’énergie des vagues océaniques est immense – on estime que la puissance des vagues côtières dans le monde équivaut chaque année à la production mondiale d’électricité.

Mais les défis que représente le développement de technologies capables d’extraire efficacement cette puissance naturelle et de résister à l’environnement océanique difficile ont maintenu l’énergie des vagues au stade expérimental.

Une équipe de recherche dirigée par l’université RMIT a créé un convertisseur d’énergie houlomotrice deux fois plus efficace que toutes les technologies similaires développées à ce jour.

L’innovation, publiée dans la revue Applied Energy, repose sur une conception à double turbine, une première mondiale.

Le chercheur principal, le professeur Xu Wang, a déclaré que l’énergie des vagues était l’une des sources les plus prometteuses d’énergie propre, fiable et renouvelable.

« Alors que l’énergie éolienne et l’énergie solaire dominent le marché des énergies renouvelables, elles ne sont disponibles que 20 à 30 % du temps« , a déclaré M. Wang.

« L’énergie des vagues est disponible 90% du temps en moyenne et la puissance potentielle contenue dans les vagues offshore est immense. Notre prototype technologique permet de surmonter certains des principaux défis techniques qui ont empêché le secteur de l’énergie des vagues de se déployer à grande échelle. Avec un développement plus poussé, nous espérons que cette technologie pourrait être la base d’une nouvelle industrie florissante de l’énergie renouvelable offrant des avantages environnementaux et économiques considérables.« 

Comment fonctionne le convertisseur d’énergie des vagues

L’une des approches expérimentales les plus populaires consiste à récolter l’énergie des vagues par le biais d’un convertisseur de type bouée appelé « absorbeur ponctuel », idéal pour les emplacements en mer.

Cette technologie, qui récolte l’énergie du mouvement ascendant et descendant des vagues, est généralement rentable à fabriquer et à installer.

Mais elle doit être synchronisée avec précision avec le mouvement des vagues entrantes pour récolter efficacement l’énergie. Cela implique généralement un ensemble de capteurs, d’actionneurs et de processeurs de contrôle, ce qui ajoute de la complexité au système et peut entraîner une sous-performance, ainsi que des problèmes de fiabilité et de maintenance.

Le prototype créé par le RMIT n’a pas besoin d’une technologie de synchronisation spéciale, car le dispositif flotte naturellement de haut en bas avec la houle de la vague.

« En restant toujours synchronisé avec le mouvement des vagues, nous pouvons maximiser l’énergie récoltée« , a déclaré Wang.

« Combiné à nos doubles roues de turbine contrarotatives uniques, ce prototype peut doubler la puissance de sortie récoltée des vagues océaniques, par rapport à d’autres technologies expérimentales d’absorption ponctuelle.« 

Le dispositif simple et économique a été mis au point par les chercheurs en ingénierie du RMIT en collaboration avec des chercheurs de l’université Beihang en Chine.

Deux roues de turbine, qui sont empilées l’une sur l’autre et tournent dans des directions opposées, sont reliées à un générateur par des arbres et un système de transmission par courroie et poulie.

Le générateur est placé à l’intérieur d’une bouée, au-dessus de la ligne de flottaison, pour le préserver de l’eau de mer corrosive et prolonger la durée de vie du dispositif.

Le prototype a été testé avec succès à l’échelle du laboratoire et l’équipe de recherche souhaite collaborer avec des partenaires industriels pour tester un modèle à grande échelle et travailler à sa viabilité commerciale.

« Nous savons que cela fonctionne dans nos laboratoires, les prochaines étapes consistent donc à mettre cette technologie à l’échelle et à la tester dans un réservoir ou dans des conditions océaniques réelles« , a déclaré Wang.

« Exploiter notre ressource en énergie houlomotrice pourrait non seulement nous aider à réduire les émissions de carbone et à créer de nouveaux emplois dans le domaine de l’énergie verte, mais aussi avoir un grand potentiel pour résoudre d’autres problèmes environnementaux. »

« Par exemple, comme la fréquence des sécheresses augmente, l’énergie des vagues pourrait être utilisée pour alimenter des usines de dessalement neutres en carbone et fournir de l’eau douce à l’industrie agricole – une adaptation intelligente au défi du changement climatique.« 

La recherche a été soutenue par une subvention du Conseil australien de la recherche (ARC) pour un projet de découverte (DP170101039).

‘Study of a novel rotational speed amplified dual turbine wheel wave energy converter’, with first author Han Xiao (Beihang University), is published in Applied Energy (DOI: 10.1016/j.apenergy.2021.117423).