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Les actions de l’ADEME dans les
                   énergies renouvelables marines



                                                        Vincent Guénard

                                            ADEME
                              Département Energies Renouvelables
                                  Vincent.guenard@ademe.fr



Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009                     1
Cadre de la présentation
           Les énergies marines
               •    Production d’électricité

                           Hydrolien
                           Houlomoteur
                           Éolien marin (sur structure flottante)
                           Thermique
                           Marémoteur
                           Éolien marin classique

               •    Production de froid
               •    Production biocarburant
               •    Aquaculture
               •    Eau douce
           Financement de projets de R&D
           Planification des énergies renouvelables en mer
           IPANEMA


Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009               2
Énergie hydrolienne (1)
           Principes
     Exploitation de l’énergie cinétique de la marée ou des courants océaniques
     Eaux peu profondes


     Caractéristiques                                   Variable (temps/espace) mais prédictible
                                                        Peu dépendante de la météo
                                                        Dense: ~ 30 MW/km2
                                                        Source localisée
     Potentiel européen                                 ~ 8 à 10 GW
                                                        ~ 21 à 41 TWh/an


     Potentiel national                                 ~2,5 à 3,5 GW
     (EDF, 2006)                                        5 à 14 TWh/an


     Durée de fonctionnement à                          3000 à 4000 h/an
     pleine puissance



Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009                                              3
Énergie hydrolienne (2)
           Les projets en Europe
 SEA GEN (Royaume Uni)                                  OPEN CENTRE (Irlande)

 Hydrolienne émergée                                    Hydrolienne immergée
 Axe horizontal                                         Axe horizontal
 Fixation monopieu                                      Ancrage gravitaire
 Puissance: 2 X 600 kW                                  Puissance: 500 kW
 Prototype installé à Standford Lough raccordé          Hydrolienne immergée
 depuis 2008                                            Prototype installé en Ecosse

 Partenaires:                                           Partenaires:
 MARINE CURRENT TURBINES                                OPEN HYDRO
 EDF Energy, ESB International, Npower renewables




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009                                  4
Énergie hydrolienne (3)
         Les projets français

     SABELLA (Projet MARENERGIE)

     Hydrolienne immergée
     Axe horizontal
     Ancrage gravitaire

     Prototype dans l’estuaire de l’Odet

     Partenaires:
     HYDROHELIX
     SAIPEM, DOURMAP, CIB Meunier, Sofresid
     Engineering,
     In Vivo Environnement
     Institut de la Corrosion, IRENAV, UBO, EGIM
     ADEME (~ 450 000 €)

     Projet labellisé POLEMER Bretagne

Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009        5
Énergie hydrolienne (4)
         Les projets français

     HARVEST
     Hydrolienne immergée
     Axe vertical



     Partenaires:
     INPG (LEGI, 3S-R, G2Elab)
     EDF
     AREVA, Seal Engineering, ALSTOM
     CNRS, LAMCOS (INSA Lyon)
     ANR
     ADEME (~ 50 000 €)

     Projet labellisé TENERRDIS

     Thèse ADEME:
     Anne Mentxaka-Roa, 2011: Analyse numérique et expérimentale
     de carénages pour hydroliennes à flux transverse - prise en
     compte de la cavitation
Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009              6
Énergie hydrolienne (4)
         Les projets français
     HYDRO-GEN

     Hydrolienne de surface
     Axe horizontal
     Roue à aubes



     Partenaires:
     AQUAPHILE
     DORIS Engineering
     ACTIMAR
     ENIB, Lycée technique de Vauban, INSA Lyon,
     ENSEEIHT, IMFT
     ADEME (~ 40 000 €)




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009        7
Énergie hydrolienne (5)
         Les projets français

     PAIMPOL-BREHAT
                                                        Bréhat
     Installation de 4 hydroliennes Open Hydro

     Puissance: 2 MW



     Partenaires:
     EDF
     Open Hydro
     Conseil Régional de Bretagne
     Europe (FEDER)
     ADEME (~ 500 000 €)




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009            8
Énergie houlomotrice (1)
           Principes
     Exploitation de l’énergie mécanique de la houle ou des vagues
     Eaux profondes / peu profondes / rivage

 Caractéristiques                                       Variable (temps / espace)
                                                        Assez prédictible
                                                        Dense: ~ 20-30MW/km2
                                                        Distribuée
 Potentiel européen                                     Offshore:120-190 TWh/an
 (CE,1992)                                              Nearshore: 34-46 TWh/an
 Potentiel national                                     Offshore: 12-18 TWh/an
 (CE,1992)                                              Nearshore: 3-5 TWh/an


 Durée de fonctionnement à pleine                       2500 à 4500 h/an
 puissance




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009                               9
Énergie houlomotrice (2)
           Les projets européens
     PELAMIS (Royaume Uni)

     Système flottant
     Puissance: 750 kW
     Longueur : 140 m
     Diamètre : 3,5 m

     Projet de démonstration au Portugal (3 machines)
     Installation en 2010 du prototype P2 à l’EMEC (Ecosse)

     Partenaires:
     PELAMIS WAVE POWER
     General Electric, Enersis, Carbon Trust, …




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009         10
Énergie houlomotrice (3)
              Les projets français
  SEAREV
  Système flottant à volant d’inertie

  Puissance: 500 kW
  Largeur : 13 m
  Longueur: 26 m

  Partenaires:
  Ecole Centrale de Nantes
  AREVA, SAIPEM, Leroux & Lotz
  Ecole Centrale de Nantes, CNRS
  ADEME (~ 60 000 €)

  Projet labellisé pôle EMC2

  Thèses ADEME:
  Jean François Gilloteaux, 2007: Mouvements de grande
  amplitude d'un corps flottant en fluide parfait. Application à la
  récupération de l'énergie des vagues
  Bruno Borgarino, 2011: Simulation et pilotage de ferme de
Eco-Technologies pour l’énergie des11 juin 2009
  récupérateurs de le futur - Lille - Vagues
                                                                      11
Énergie houlomotrice (4)
                 Les projets français


   SEAWATT

   Etude de préfaisabilité du système PELAMIS
   à Saint Pierre de la Réunion



   Partenaires:
   SRP
   Conseil Régional de la Réunion
   ADEME (~ 190 000 €)




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009         12
Energie Eolienne (1)
                 Principes

     Exploitation de l’énergie cinétique du vent en mer profonde

        Caractéristiques                                Variable (temps / espace)
                                                        Moins prédictible
                                                        Peu dense: ~ 6-7 MW/km2
                                                        Distribuée

        Potentiel européen                              ~ 1900 TWh/an (distance < 10 km)
        (Garrad Hassan, 1995)                           ~ 2600 TWh/an (distance < 20 km)
                                                        ~ 3000 TWh/an (distance < 30 km)
        Potentiel national                              ~ 150 TWh/an
        (EED, 2006)

        Durée de fonctionnement à                       3000 à 4000 h
        pleine puissance




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009                                      13
Energie Eolienne (2)
                 Les projets français

  DIWET

  Eolienne de grande puissance (3,5 MW) bipale flottante
  ancrée par des lignes tendues

  Turbine de 80 kW en démonstration en 2008 à Brindisi
  en mer Adriatique (Italie)
  Démonstration d’une turbine de 2 MW prévue en 2010 en
  Italie

  Partenaires:
  BLUE-H
  TIMOLOR, ASTRIUM, LORIMA
  ACTIMAR
  Institut de la Corrosion, UBO, ECN, CETIM

  Projet labellisé POLEMER Bretagne

Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009             14
Energie Eolienne (3)
                 Les projets français

  WINFLO

  Eolienne de grande puissance (2,5 MW) sur plateforme
  Flottante semi-submersible maintenue par lignes souples



  Partenaires:
  NASS & WIND
  DCNS, SAIPEM
  ENSIETA, IFREMER, IN VIVO

  Projet labellisé POLEMER Bretagne




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009             15
Energie Eolienne (4)
                 Les projets français

   NENUPHAR

   Eoliennes à axe vertical de petite puissance (600 kW)
   maintenue à la surface par des flotteurs à grand
   tirant d’eau (SPAR)

   Partenaires:
   NENUPHAR SARL

   GDF-SUEZ, ALSTOM, TECHNIP
   OCEANIDE, ONERA
   INSA Rennes, ENSAM

   Projet en cours de labellisation POLEMER PACA




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009             16
Énergie thermique (1)
                Principes
     Exploitation de la différence de température entre les eaux profondes et les eaux de surface
     Différence minimale de 20°  C

        Caractéristiques                                Constante (espace et temps): énergie de
                                                        base
                                                        Prédictible
                                                        Réservée aux Tropiques pour la production
                                                        d’électricité
                                                        Peu dense: ~ 0,2 MW/km2 (Avery, 1994)
                                                        Production froid, eau douce, aquaculture
        Potentiel mondial                               ~ 10 000 TWh/an
        (AIE, 2006)

        Potentiel national                              Difficilement estimable
                                                        ZEE tropicale ~ 7 000 000 km2

        Durée de fonctionnement à                       ~ 8000 h
        pleine puissance

Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009                                               17
Énergie thermique (2)
                Les projets dans le monde

   NELH (Hawaï)

   Usine sur le rivage (fonctionnement de 1993 à
   1998 en cycle ouvert)

   Puissance nette : 103 kW
   Température source chaude: 26° C
   Température source froide: 6°C




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009           18
Énergie thermique (3)
                 Les projets dans le monde

   Sagar Shaki (Inde - Japon)

   Cycle fermé sur barge embarqué depuis 2000

   Puissance nette : 493 kW
   Température source chaude: 29° C
   Température source froide: 7°C
   Longueur conduite : 1 000 m




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009           19
Énergie thermique (4)
                 Les projets français
  DCNS

  Projet d’installation d’une plateforme flottante sur
  l’île de la Réunion

  Partenaires:
  DCNS
  ARER, Région Réunion




  DEEP BLUE

  Valorisation des ressources d’eaux profondes de l’océan Indien
  Etude prospective pour l’exploitation de l’énergie thermique des mers

  Partenaires:
  LPBS, Université de la Réunion
  PROMES (CNRS)
  ADEME (~ 200 000 €)
Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009                     20
Conclusions
                ADEME finance des projets de R&D: volume ~ 2 000 000 € sur 5 ans

                Nécessité de tester les technologies développées dans le milieu marin
                (centres d’essais)

           ⇒ Demande d’accroître les efforts de financement

           ⇒ Fonds Démonstrateur de Recherche (Grenelle de l’Environnement,
             Borloo, 25 juillet 2008)

           ⇒ Appel à projets dans les énergies marines en 2009




Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009                                   21

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Energies Marines : les actions de l'Ademe

  • 1. Les actions de l’ADEME dans les énergies renouvelables marines Vincent Guénard ADEME Département Energies Renouvelables Vincent.guenard@ademe.fr Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 1
  • 2. Cadre de la présentation Les énergies marines • Production d’électricité Hydrolien Houlomoteur Éolien marin (sur structure flottante) Thermique Marémoteur Éolien marin classique • Production de froid • Production biocarburant • Aquaculture • Eau douce Financement de projets de R&D Planification des énergies renouvelables en mer IPANEMA Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 2
  • 3. Énergie hydrolienne (1) Principes Exploitation de l’énergie cinétique de la marée ou des courants océaniques Eaux peu profondes Caractéristiques Variable (temps/espace) mais prédictible Peu dépendante de la météo Dense: ~ 30 MW/km2 Source localisée Potentiel européen ~ 8 à 10 GW ~ 21 à 41 TWh/an Potentiel national ~2,5 à 3,5 GW (EDF, 2006) 5 à 14 TWh/an Durée de fonctionnement à 3000 à 4000 h/an pleine puissance Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 3
  • 4. Énergie hydrolienne (2) Les projets en Europe SEA GEN (Royaume Uni) OPEN CENTRE (Irlande) Hydrolienne émergée Hydrolienne immergée Axe horizontal Axe horizontal Fixation monopieu Ancrage gravitaire Puissance: 2 X 600 kW Puissance: 500 kW Prototype installé à Standford Lough raccordé Hydrolienne immergée depuis 2008 Prototype installé en Ecosse Partenaires: Partenaires: MARINE CURRENT TURBINES OPEN HYDRO EDF Energy, ESB International, Npower renewables Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 4
  • 5. Énergie hydrolienne (3) Les projets français SABELLA (Projet MARENERGIE) Hydrolienne immergée Axe horizontal Ancrage gravitaire Prototype dans l’estuaire de l’Odet Partenaires: HYDROHELIX SAIPEM, DOURMAP, CIB Meunier, Sofresid Engineering, In Vivo Environnement Institut de la Corrosion, IRENAV, UBO, EGIM ADEME (~ 450 000 €) Projet labellisé POLEMER Bretagne Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 5
  • 6. Énergie hydrolienne (4) Les projets français HARVEST Hydrolienne immergée Axe vertical Partenaires: INPG (LEGI, 3S-R, G2Elab) EDF AREVA, Seal Engineering, ALSTOM CNRS, LAMCOS (INSA Lyon) ANR ADEME (~ 50 000 €) Projet labellisé TENERRDIS Thèse ADEME: Anne Mentxaka-Roa, 2011: Analyse numérique et expérimentale de carénages pour hydroliennes à flux transverse - prise en compte de la cavitation Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 6
  • 7. Énergie hydrolienne (4) Les projets français HYDRO-GEN Hydrolienne de surface Axe horizontal Roue à aubes Partenaires: AQUAPHILE DORIS Engineering ACTIMAR ENIB, Lycée technique de Vauban, INSA Lyon, ENSEEIHT, IMFT ADEME (~ 40 000 €) Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 7
  • 8. Énergie hydrolienne (5) Les projets français PAIMPOL-BREHAT Bréhat Installation de 4 hydroliennes Open Hydro Puissance: 2 MW Partenaires: EDF Open Hydro Conseil Régional de Bretagne Europe (FEDER) ADEME (~ 500 000 €) Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 8
  • 9. Énergie houlomotrice (1) Principes Exploitation de l’énergie mécanique de la houle ou des vagues Eaux profondes / peu profondes / rivage Caractéristiques Variable (temps / espace) Assez prédictible Dense: ~ 20-30MW/km2 Distribuée Potentiel européen Offshore:120-190 TWh/an (CE,1992) Nearshore: 34-46 TWh/an Potentiel national Offshore: 12-18 TWh/an (CE,1992) Nearshore: 3-5 TWh/an Durée de fonctionnement à pleine 2500 à 4500 h/an puissance Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 9
  • 10. Énergie houlomotrice (2) Les projets européens PELAMIS (Royaume Uni) Système flottant Puissance: 750 kW Longueur : 140 m Diamètre : 3,5 m Projet de démonstration au Portugal (3 machines) Installation en 2010 du prototype P2 à l’EMEC (Ecosse) Partenaires: PELAMIS WAVE POWER General Electric, Enersis, Carbon Trust, … Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 10
  • 11. Énergie houlomotrice (3) Les projets français SEAREV Système flottant à volant d’inertie Puissance: 500 kW Largeur : 13 m Longueur: 26 m Partenaires: Ecole Centrale de Nantes AREVA, SAIPEM, Leroux & Lotz Ecole Centrale de Nantes, CNRS ADEME (~ 60 000 €) Projet labellisé pôle EMC2 Thèses ADEME: Jean François Gilloteaux, 2007: Mouvements de grande amplitude d'un corps flottant en fluide parfait. Application à la récupération de l'énergie des vagues Bruno Borgarino, 2011: Simulation et pilotage de ferme de Eco-Technologies pour l’énergie des11 juin 2009 récupérateurs de le futur - Lille - Vagues 11
  • 12. Énergie houlomotrice (4) Les projets français SEAWATT Etude de préfaisabilité du système PELAMIS à Saint Pierre de la Réunion Partenaires: SRP Conseil Régional de la Réunion ADEME (~ 190 000 €) Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 12
  • 13. Energie Eolienne (1) Principes Exploitation de l’énergie cinétique du vent en mer profonde Caractéristiques Variable (temps / espace) Moins prédictible Peu dense: ~ 6-7 MW/km2 Distribuée Potentiel européen ~ 1900 TWh/an (distance < 10 km) (Garrad Hassan, 1995) ~ 2600 TWh/an (distance < 20 km) ~ 3000 TWh/an (distance < 30 km) Potentiel national ~ 150 TWh/an (EED, 2006) Durée de fonctionnement à 3000 à 4000 h pleine puissance Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 13
  • 14. Energie Eolienne (2) Les projets français DIWET Eolienne de grande puissance (3,5 MW) bipale flottante ancrée par des lignes tendues Turbine de 80 kW en démonstration en 2008 à Brindisi en mer Adriatique (Italie) Démonstration d’une turbine de 2 MW prévue en 2010 en Italie Partenaires: BLUE-H TIMOLOR, ASTRIUM, LORIMA ACTIMAR Institut de la Corrosion, UBO, ECN, CETIM Projet labellisé POLEMER Bretagne Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 14
  • 15. Energie Eolienne (3) Les projets français WINFLO Eolienne de grande puissance (2,5 MW) sur plateforme Flottante semi-submersible maintenue par lignes souples Partenaires: NASS & WIND DCNS, SAIPEM ENSIETA, IFREMER, IN VIVO Projet labellisé POLEMER Bretagne Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 15
  • 16. Energie Eolienne (4) Les projets français NENUPHAR Eoliennes à axe vertical de petite puissance (600 kW) maintenue à la surface par des flotteurs à grand tirant d’eau (SPAR) Partenaires: NENUPHAR SARL GDF-SUEZ, ALSTOM, TECHNIP OCEANIDE, ONERA INSA Rennes, ENSAM Projet en cours de labellisation POLEMER PACA Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 16
  • 17. Énergie thermique (1) Principes Exploitation de la différence de température entre les eaux profondes et les eaux de surface Différence minimale de 20° C Caractéristiques Constante (espace et temps): énergie de base Prédictible Réservée aux Tropiques pour la production d’électricité Peu dense: ~ 0,2 MW/km2 (Avery, 1994) Production froid, eau douce, aquaculture Potentiel mondial ~ 10 000 TWh/an (AIE, 2006) Potentiel national Difficilement estimable ZEE tropicale ~ 7 000 000 km2 Durée de fonctionnement à ~ 8000 h pleine puissance Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 17
  • 18. Énergie thermique (2) Les projets dans le monde NELH (Hawaï) Usine sur le rivage (fonctionnement de 1993 à 1998 en cycle ouvert) Puissance nette : 103 kW Température source chaude: 26° C Température source froide: 6°C Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 18
  • 19. Énergie thermique (3) Les projets dans le monde Sagar Shaki (Inde - Japon) Cycle fermé sur barge embarqué depuis 2000 Puissance nette : 493 kW Température source chaude: 29° C Température source froide: 7°C Longueur conduite : 1 000 m Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 19
  • 20. Énergie thermique (4) Les projets français DCNS Projet d’installation d’une plateforme flottante sur l’île de la Réunion Partenaires: DCNS ARER, Région Réunion DEEP BLUE Valorisation des ressources d’eaux profondes de l’océan Indien Etude prospective pour l’exploitation de l’énergie thermique des mers Partenaires: LPBS, Université de la Réunion PROMES (CNRS) ADEME (~ 200 000 €) Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 20
  • 21. Conclusions ADEME finance des projets de R&D: volume ~ 2 000 000 € sur 5 ans Nécessité de tester les technologies développées dans le milieu marin (centres d’essais) ⇒ Demande d’accroître les efforts de financement ⇒ Fonds Démonstrateur de Recherche (Grenelle de l’Environnement, Borloo, 25 juillet 2008) ⇒ Appel à projets dans les énergies marines en 2009 Eco-Technologies pour le futur - Lille - 11 juin 2009 21