Présentation de M. Michel PAILLARD lors du colloque "Les rencontres scientifiques sur les nouvelles énergies" 2012 organisé par le GIP GERRI

1. Energies Marines Renouvelables
« Rencontres scientifiques GERRI 2030 »
Saint Denis de La Réunion – 28 & 29 novembre 2012
lfremer
Michel Paillard
Chef de projet Énergies Marines Renouvelables
Ifremer - Centre de Brest
Essais TIDALSTREAM – Bassin de Brest - Ⓒ Ifremer.Olivier Dugornay Courriel : michel.paillard@ifremer.fr

2. Les énergies marines - Des sources variées d’énergies
Potentiel naturel théorique (dont celui non exploitable techniquement): +100000 TWh/an (GIEC)
Potentiel techniquement exploitable (en croisant avec les contraintes environnementales,
sociétales et techniques évoluant avec le développement des filières)
Énergie houlomotrice
Énergie éolienne posée Énergie des marées
Vent Vague
Marée
Énergie hydrolienne
Énergie éolienne flottante
Une filière industrielle
complète à des degrés
de maturité échelonnés
Vent Courant
Énergie osmotique
Énergie thermique des mers Énergie thermique PAC & SWAC
Sel
Température Température
Étude sur l’ensemble des filières annoncée le 22/11 (étude intégrant les DOMs). Rapport en mars 2013

3. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES
• Energie marémotrice
– Energie localisée mais intérêt par sa prédictibilité
– Réalisations : Rance (240MW France), Annapolis (20MW Canada), Sihwa (254MW Corée)
– Projets britanniques (Severn, Mersey,…) : abandon ou ajournement (coût, impact)
– Futur : nouveaux concepts (tidal lagoon), bassins existants (ex: Boulogne/mer), EMACOP
– projets en Corée (mais attente du retour d’expérience de Sihwa)
– Contraintes environnementales fortes sur les barrages.
– Contraintes environnementales moins fortes sur les lagons artificiels mais coût des digues
– Acceptabilité ?
– Pas de potentiel à La Réunion

4. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES
• Energie éolienne offshore (technologie posée)
– Ressource au large plus régulière. Contraintes bathymétrique (40 à 50 m maxi)
– 4620MW en exploitation, 6000 MW en construction, 17000 MW autorisés
– Machines de 5 à 7 MW (AREVA, Alstom, Siemens,…). Diamètre 150 m Nacelle à 100 m !
– Contraintes sur les barges de pose, fiabilité à améliorer (besoin de R&D, fatigue…)
– Contraintes sur les usages déjà existants
– 4 sites retenus suite à 1er AO (180 à 200 €/MWh) Nouvel AO d’ici fin 2012
– Objectifs en France : réduction des coûts à 150 €/MWh en 2020, > 100 en 2025
– Site d’essais Alpha Ventus en Allemagne, projets Win en France et Zephir en Espagne
– Maturité de la filière mais R&D pour réduire les coûts
– Ressource marine à La Réunion ? Proximité du littoral …
– La tenue aux cyclones exigerait des contraintes de dimensionnement sévères… ! Coûts!!!!!
– Pas de projets dans ce contexte dans le monde (sauf côte est USA mais non construit)
– Développer l’éolien terrestre

5. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES
• Energie éolienne offshore (technologie flottante)
– Technologie qui devrait se développer fortement
– Permet de développer le potentiel jusqu’à 200m (ensuite, coût ancrages), - de contraintes
– Plus de 25 concepts à l’étude (marché mondial très important)
– Quelques prototypes en essais depuis 2009 (Hywind, Windfloat, Blue H,…)
– 2 projets français cofinancés par les IA (AMI ADEME de 2009)
• Winflo (2013 au large du Croisic), Vertiwind (2014 en Méditerranée?)
– Des concepts hybrides (vent offshore + houle)
– AO DGEC attendu en 2013 ?
– Moyens d’essais en France et 2 projets de sites pilotes en France (Groix et Fos/mer)
– Filière qui devrait atteindre sa maturité après 2020
– Quelle ressource à La Réunion ? Isobathe – 200 m proche de la côte.
– Tenue aux cyclones de la structure flottante (dimensionnement, ancrages, …)!
– Coût ? Assurance ?
– Modèle économique?

6. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES
• Energie des courants
– Nombreux concepts identifiés (~~ 100) – axe horizontal ou vertical, venturi, oscillant…
– Premiers prototypes en essais depuis 2003 (Seaflow, Hammerfest strom,…)
– De nombreux prototypes en essais à l’EMEC et à Force au Canada. Des échecs aussi.
– Pas de ferme pilote mais plusieurs projets dont celui d’EDF à Bréhat, en UK
– Plusieurs projets de démonstration en France dont certains sur des technologies
étrangères (avec Alstom, EDF, DCNS, Sabella SAS, LGI, …).
– Plusieurs projets adaptables aux estuaires, fleuves, passes des atolls
– Vers une simplification des techniques / Maintenance notamment
– Moyens d’essais en France,
– Sites d’essai en UK (EMEC), site pilote en France (Paimpol - 2014), 2 sites d’essais
– Actuellement tarif d’achat 150 €/MWh. Le double en UK
– AO attendu en 2013. AMI en Polynésie pour l’équipement d’une passe de l’Atoll de Hao
– Maturité de la filière attendue autour de 2020 (intérêt croissant des énergéticiens)
– Ressource marine faible à La Réunion incompatible avec les techniques actuelles (V>2m/s)
– Il peut exister une ressource très localisée compatible avec les technologies fluviales ou
estuariennes (niches)

7. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES
• Energie des vagues
– Fort potentiel sur les différents océans. Marché mondial. Sites isolés/énergie chère
– Nombreux concepts identifiés (~~ 140) – bouées, systèmes articulés, OWC, oscillants
– Des concepts à la côte au large en passant par des concepts « shallow water »
– Premiers prototypes en essais en mer à l’échelle 1 depuis plus de 10 ans
– De nombreux prototypes en essais (Oysters, Pelamis,AWS, Wave Dragon,.…)
– Un échec sur la première ferme pilote au Portugal (Pelamis) en 2009
– Complexité de la filière (tenue aux conditions extrêmes -> coût) + 10 ans de mise au point
– Plusieurs projets en France (Bilboquet, S3, GEPS, Hydrocap,…). Pas de démonstrateur
– Tarif inadapté (150 €/MWh.) Pas d’AO attendu mais un AMI de l’Ademe EMR en 2013
– Moyens d’essais en France .Sites d’essais en UK , Espagne, en France (SEMREV en 2013)
– des projets de parcs pilotes dans le monde mais pas de réalisation à ce jour
– AMI en Polynésie pour l’évaluation de la ressource avant AMI démonstrateur
– Peu de données disponibles sur les performances des démonstrateurs
– Maturité industrielle de la filière probablement après 2020 (intérêt des énergéticiens)
– Marché sites insulaires et isolés recherché par les développeurs
– Ressource à La Réunion; 2 projets (SEAWATT/stockage, CETO) et étude OWC sur digue)
– Adaptation des technologies aux conditions d’environnement locales -> nécessité d’une
bonne connaissance de la ressource / au comportement du dispositif
– R&D à développer et intérêt d’une veille active sur cette filière

8. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES
• Energie thermique des mers (production électricité)
– Energie de base (24/24 et 7/7) - Potentiel élevé
– Nécessite une différence de température de l’ordre de 20° entre eaux chaudes et froides
– Zone inter tropicale (Polynésie, Martinique La Réunion mais avec un potentiel + faible)
– Cycle fermé et cycle ouvert (électricité, eau douce, froid,) – à terre/flottante
– Essais de Georges Claude (années 30) qui démontre la faisabilité. Puis EDM/Abidjan
– Reprise des études aux USA , Japon, France, années 70 et 80. Projet à Tahiti abandonné
– Des proto, sites d’essais, des boucles thermodynamiques pour améliorer les rendements
– Valorisation des co-produits
– Études de faisabilité en Polynésie (avec DCNS puis par Pacific Otec + Xenesys)
– Etude de faisabilité à La Réunion puis installation d’un prototype à terre à l’IUT St Pierre
– Actuellement 2 projets (Lockeed-Martin 10MW à Hawaii et DCNS 10 MW Martinique)
– 2 à 3 M3 d’eau chaude / MWe et 1 à 2 m3 d’eau froide/ Mwe -> débits élevés
– principaux verrous ;
– conduite de grands diamètre pour du multi MW + connexion/ déconnexion du support
– Amélioration des rendements (cycles thermodynamiques) -> R&D à l’IUT avec DCNS
– Nettoyage des salissures dans les échangeurs - rendement
– + impact –> modélisation du panaches (R&D)
– Nécessité d’un apprentissage dans un zone très favorable au niveau T°
– R&D sur les cycles très pertinente

9. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES
• climatisation par pompage d’eau de mer
SWAC (Sea Water Air Conditioning) : Pompage d’eau de mer profonde à quelques degrés
– Pas une production d’énergie mais économie d’énergie permise par un ressource marine
– Réalisation à l’hotel Intercontinental de Bora-Bora (PF)
– Projet en cours à Tétiaroa (PF),
– Projet de l’Hôpital de Papeete (PF) voire extension réseau d’eau froide
– 2 projets à La Réunion
– Permet d’économiser l’énergie électrique de la climatisation classique (environ 80%).
– seule énergie dépensée – le pompage
– Cette technologie n’est pas contrainte par de forts verrous technologiques
– Technologie qui va se développer
– Politique incitative
– Bien adaptée aux nouveaux projets d’aménagement - apprentissage nécessaire également
Pompe à chaleur eau de mer pour les zones tempérées
– Ex : Monaco, La Seyne sur Mer,…

10. ETAT DE L’ART DES DIFFERENTES FILIÈRES
• Energie osmotique (gradients de salinité)
• Pression osmotique entre 2 eaux de salinité différente à travers une membrane
semi perméable
– 3W/m² actuellement - > rentabilité à 5 W /m² (Statkraft)
– Pilote de quelques kW en Norvège
– HydroQuébec s’y intéresse et collabore avec Statkraft (filtration)
– Pas d’industriels français sur la filière (intérêt sur membranes – Veolia)
– Quels sites ? Fjords en Norvège, Littoral estuairien ?
– Impact à étudier
– Étude de faisabilité à La Réunion (Sainte Rose)
– très en amont

11. Les énergies marines
Capacités installées en 2012
Éolien offshore Europe
: plus de 4000 MW
Marée, courants, houle
dans le Monde
Source IEA-OES

12. Les enjeux du développement des énergies marines renouvelables
• CONSTRUIRE LA FILIÈRE INDUSTRIELLE
1er segment des EMR Marémoteur
modernes à avoir atteint Eolien offshore
Maturité
le stade commercial posé
Segment mature à faibles
Hydrolien perspectives de
développement
Eolien offshore
flottant
Segments faisant l’objet
d’investissements et de
ETM Houlomoteur développements
technologiques soutenus
• Segment très peu mature
Pression osmotique • Faible visibilité sur le développement à court
et moyen termes
Après 2015 Entre 2005 et 2015 Avant 2005
Date de
Degré de maturité relatif démarrage
aux 7 segments des énergies marines
Source Indicta 2011 pour France Energies Marines
Les 4 phases de développement d’une nouvelle filière énergétique
CONCEPT -> DEMONSTRATEUR -> PARC PILOTE -> FERMES INDUSTRIELLES DE PRODUCTION

13. Les enjeux du développement des énergies marines renouvelables
• DEVELOPPEMENT DURABLE : UN ENJEU ECOLOGIQUE
• Energie fossile : réserves – coût – impact climatique
• Les engagements à 2020 de réduction d’émission de CO2
• Feuille de route européenne (20/20/20)
• Grenelle de l’environnement (23% EnR, 3% marin). En 2010 : 12,8%
• CONTRIBUER À L’APPROVISIONNEMENT ÉNERGÉTIQUE
• Grenelle de la Mer et ses suites
• contribution des EMR au bouquet énergétique à 2020
• 6000 MW éolien offshore (et 3% EMR)
• Outre-Mer : autonomie à 2030 par les ENR pour la plupart des Territoires
• Des ressources mondiales potentielles importantes
3 600 TWh/an techniquement exploitables en 2030
(production électrique totale en France : 600 TWh/an)
• CONSTRUIRE LA FILIERE INDUSTRIELLE
• Besoins de recherche technologique et non technologiques
• Chaine de valeur du prototype – jusqu’au parc (O&M, maintenance, ports)
• emplois non délocalisables
• des marchés porteurs, Europe et Monde
• chiffres sur 2010-2020, pour l’Europe (source EU-OEA)
– > 200 Mds € d’investissement éolien posé et flottant et 10 Mds € d’investissement
hydrolien et houlomoteur
des économies insulaires soulagées sur le volet énergétique

14. Les enjeux du développement des énergies marines renouvelables
• CONSTRUIRE LA FILIÈRE INDUSTRIELLE
Investissement Coût d’exploitation
(M€/MW) (€/MWh)
Coût d’exploitation =
• 8 à 10% de l’investissement
Eolien posé 2010 : 3 à 3,5 2010 : 150 à 170
• fabrication
(plutôt 200 sur AO1) • installation
2025 : < 100 • raccordement
Eolien flottant 2015 : 4 2015 : 180 à 200 • démantèlement
2020 : 150 • 5 à 8 % de l’investissement
2030 : < 100 • opération (navires…)
Hydrolien 2015 : 4 à 5 2015 : 200 à 250 • maintenance (pièces…)
2020 : 3,5 2020 : 150 • assurance (2%)
• facteur de charge
Houlomoteur 2015 : 4 à 5 2015 : 200 à 250 • de 30% (éolien)
2020 : 3,5 2020 : 150 • à 90% (ETM)
2030 : 2,5 2030 < 100 • durée de vie
• 20 ans
ETM 2015 : 20 2015 : 400
2025 : 10 2025 : 250 à comparer au
coût du kWh sites isolés Source France Energies Marines
De grands acteurs industriels s’impliquent dans la filière
EDF, Alstom, AREVA, DCNS, GDF-SUEZ, TECHNIP, D2M, SBM Offshore, STX,…

15. Les enjeux du développement des énergies marines renouvelables
• CONSTRUIRE LA FILIÈRE INDUSTRIELLE : REDUIRE LES COUTS
besoins de recherche (en partenariat public-privé)
• Environnement et société
– Impact environnemental unitaire et en parc (physique et biologique)
– Acceptabilité / usages
– Evolution de la réglementation (autorisation) – normes hygiène/sécurité – statut des
travailleurs en mer
– Modèles économiques des productions d’EMR (optimisation coûts-performances),
– Valorisation des co-produits, co-activités
• Levée des verrous technologiques
– Évaluation de la ressource / optimisation (dont en outre-mer)
– Tenue en mer des structures de production (outre-mer -> cyclones,…)
– Efficacité énergétique des récupérateurs
– Déploiement, maintenance (présence nécessaires d ’O&M en outre-mer)
– Cycle de vie des systèmes, démantèlement
– Connexion et intégration au réseau (outre-mer -> gestion de l ’intermittence…)
– Stockage de l’énergie (dont Step marines ?)
– Industrialisation des procédés de construction
-> soutien public à la R&D
– -> centres d’essais et/ou sites de démonstration
– -> soutien aux démonstrateurs (partenariat public/privé avec industriels (AMI)
– -> formation (ex:mastère spécialisé EMR à Brest)
• -> ANCRE Recherche académique, FEM, Recherche partenariale

16. Pour information
Convention d’Affaires EMR THETIS 2013 à Brest
Colloque SHF EMR2013 à Brest
Energies Marines Renouvelables
9-10 Octobre 2013 à Brest
Co-organisateurs : Ifremer, EDF, France Energies Marines
Modalités de soumission des résumés :
Date limite d’envoi : 30 Novembre 2012, sur 1 ou 2 pages A4,
en français ou en anglais
à adresser via le site de la SHF
ICOE 2014 à Halifax au Canada
International Conference on Ocean Energy
28 septembre au 1er octobre 2014 à Halifax (Nova Scotia)