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Force des océans : l’énergie houlomotrice est-elle la plus grande source d’énergie renouvelable inexploitée de la planète ?
Le premier convertisseur de vagues a été breveté par l’inventeur français Pierre-Simon Girard en 1799. En termes conceptuels, l’appareil était très simple. Un radeau flottait sur l’eau, relié à des câbles et à des poulies installés sur le rivage. Avec les mouvements du radeau produits par les vagues, les câbles généraient une énergie cinétique pouvant être déployée selon les besoins1.
L’invention de M. Girard n’a pourtant jamais vu le jour et l’énergie houlomotrice est restée inexploitée pendant plus de deux siècles. Aujourd’hui toutefois, l’innovation donne naissance à des convertisseurs de vagues plus résilients et efficients et le secteur pourrait être sur le point de connaître une commercialisation à grande échelle.
Qu’est-ce que l’énergie houlomotrice ?
Les convertisseurs de vagues modernes sont nombreux et variés, mais suivent tous le même principe de base : transformer le mouvement naturel de l’océan en un mouvement mécanique, la plupart du temps dans le but d’alimenter des turbines produisant de l’électricité. La conception la plus répandue reste fidèle au brevet de M. Girard, utilisant le mouvement vertical d’une bouée pour tirer des câbles et actionner des bras hydrauliques2. D’autres systèmes restent immergés en permanence, déployant de grandes « ailes » qui vont et viennent avec les vagues3.
Les vagues présentent la plus forte densité énergétique parmi toutes les sources d’énergie renouvelable4. On estime que les parcs houlomoteurs (ou « fermes à vagues ») peuvent dégager un rendement énergétique trois fois supérieur à celui des parcs éoliens flottants offshore5. Par ailleurs, les vagues sont plus faciles à prédire6 que le soleil et le vent. L’énergie houlomotrice est disponible 90% du temps, contre 20% à 30% pour l’éolien et le solaire7.
Quand la puissance des ordinateurs rencontre l’énergie des vagues
Les dernières années ont marqué l’émergence d’un grand nombre de projets pilotes à l’échelle commerciale. En février 2024, la société suédoise CorPower Ocean a mené à bien l’essai de son convertisseur de vagues C4 dans les mers du nord du Portugal8. Le système comprend un ensemble de bouées qui, entraînées par le mouvement des vagues, actionnent les tiges mécaniques qu’elles renferment et créent un mouvement rotationnel qui génère de l’électricité. A l’aide de la technologie du « jumeau numérique » qui permet de modéliser et de synchroniser les vagues, le C4 vise à générer un rendement maximal dans des conditions normales. Cette technologie permet également de protéger le C4 pendant les tempêtes9.
L’onde de surface de l’océan n’est pas la seule manière de produire de l’énergie houlomotrice. Le convertisseur de vagues submersible mis au point par la société californienne CalWave a remporté un vif succès dans le cadre d’un projet pilote mené au large de San Diego. Un régulateur installé à bord du convertisseur « x1 » confère à la fois une commande à distance et une autonomie totale. Il permet également au x1 de s’orienter lui-même afin de générer un rendement maximal. Sur une période pilote de dix mois, ce dernier a fonctionné de façon autonome pendant 80% du temps, résisté à deux tempêtes violentes et atteint un « temps de disponibilité du système » de 99%10. Il offre également l’avantage de n’avoir aucun impact visuel sur l’environnement.
Alors que les ordinateurs et l’intelligence artificielle deviennent de plus en plus sophistiqués, les concepteurs pourront imaginer des appareils plus légers, moins gourmands en matériaux et plus autonomes, capables d’anticiper et d’éviter les tempêtes plutôt que d’avoir à s’en protéger.
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Le potentiel mondial de l’énergie houlomotrice
Pour CalWave, CorPower et un nombre croissant de sociétés semblables, l’énergie houlomotrice offre un énorme potentiel. Des recherches suggèrent que les vagues pourraient générer près de 30’000 térawattheures d’électricité par an11, ce qui dépasse d’environ 20% la consommation d’électricité totale du monde12.
L’investissement dans les sources d’énergie alternatives tend à augmenter lors des conflits géopolitiques, lorsque la production de pétrole ou de gaz est menacée et que les prix augmentent. Aujourd’hui, alors que les conflits se poursuivent en Ukraine et au Proche-Orient et que les tensions géopolitiques s’amplifient, les convertisseurs de vagues sont une option de plus pour les gouvernements visant à la fois une électricité zéro carbone et la sécurité énergétique nationale.
L’Union européenne a rapidement compris le potentiel de cette technologie. Les entreprises européennes détiennent 44% de tous les brevets d’énergie houlomotrice13 et l’UE compte installer au moins 40 gigawatts de capacité d’énergie océanique d’ici 205014, suffisamment pour répondre à la demande en électricité de tous les foyers de France15. Cependant, cela ne représenterait qu’une petite fraction de la capacité installée totale du bloc, qui se chiffre à environ 1’000 gigawatts16.
L’énergie houlomotrice a ses coûts
Pour l’instant, l’électricité générée par les convertisseurs de vagues est chère. Le coût de génération moyen, sur la durée de vie d’un projet17, est environ 10 à 30 fois supérieur à celui d’une installation éolienne ou solaire18. Cela n’a rien d’anormal pour une technologie de niche. Si l’énergie houlomotrice progresse et que la technologie parvient rapidement à maturité, son coût pourrait diminuer comme celui de l’éolien et du solaire à mesure de leur adoption généralisée19. Le Centre commun de recherche (CCR) de la Commission européenne estime qu’elle pourrait ne coûter que deux fois plus que l’éolien et le solaire d’ici six ans Mais rien n’est couru d’avance, car il n’existe pour l’instant aucun parc houlomoteur à l’échelle commerciale21.
Des avancées semblent possibles depuis au moins dix ans22, mais les attentes ont souvent été balayées par les coûts élevés23. La multiplication des mesures de soutien de la part des gouvernements laisse toutefois espérer que la situation pourrait changer. Aux Etats-Unis par exemple, la loi « Inflation Reduction Act » sur la réduction de l’inflation offre des crédits d’impôt pour les projets d’énergie marine24. Dans l’UE, le Fonds pour l’innovation apporte un soutien financier à deux projets d’énergie océanique25. Des prix et récompenses soutenus par l’Etat26 promeuvent également l’innovation dans le secteur (CalWave est l’un des gagnants du prix américain « Wave Energy Prize »27), tandis que le programme de recherche et développement EuropeWave aide les projets prometteurs à devenir commercialement viables28.
L’énergie houlomotrice nuit-elle à la vie marine ?
Ce ne sont pas seulement les coûts économiques de l’énergie houlomotrice qui inquiètent. L’eau salée de la mer peut être extrêmement corrosive, ce qui complique les phases de conception, fabrication et d’installation29. Les coûts environnementaux peuvent également être problématiques. Des chercheurs surveillent régulièrement les zones où l’énergie houlomotrice est présente afin de déceler toute perturbation dans les fonds marins, toute pollution sonore et tout risque d’enchevêtrement des animaux marins. Une autre inquiétude découle des champs électromagnétiques qui pourraient se former autour des câbles sous-marins30, susceptibles de perturber la navigation d’espèces telles que les requins, les homards, les dauphins et les tortues.
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Toutefois, selon les chercheurs, rien ne prouve que les installations d’énergie houlomotrice nuisent à la vie marine31 et le danger est considéré comme minime32. La technologie offre même des avantages surprenants : selon ETIP Ocean, la plateforme européenne de technologie et d’innovation pour l’énergie océanique, elle peut former des coraux artificiels qui créent de nouveaux habitats pour la vie marine et favorisent la biodiversité. Les objets en tous genres qui finissent dans les océans attirent des espèces sous-marines, en créant un point de mire dans un environnement normalement désert33. Les épaves deviennent souvent des habitats pour les poissons, les plantes marines et les coraux34. Les fondations des parcs éoliens peuvent également donner lieu à un « effet de réserve marine », car elles confèrent une certaine protection contre la pêche industrielle qui permet de renflouer les stocks de poissons et de renforcer la pêche dans les zones extérieures au projet35.
L’énergie houlomotrice dans le mix énergétique
Les nombreux épisodes de sécheresse qui ont marqué l’année 2023 ont fortement réduit la génération d’hydroélectricité. Certains pays dépendant de cette énergie se sont alors tournés vers les combustibles fossiles pour compenser le déficit, et les émissions liées à l’énergie ont atteint des niveaux record dans le monde36. Sur le long terme toutefois, il semble que d’autres énergies renouvelables prendront le pas sur les combustibles fossiles. La capacité mondiale d’énergie renouvelable a explosé à des niveaux record en 2023, son profil économique étant plus attrayant que celui des solutions à plus forte intensité carbone37. La Chine a davantage augmenté sa propre capacité photovoltaïque l’année dernière que le monde entier en 2022.
Chez Lombard Odier, nous sommes convaincus que l’ère des combustibles fossiles touche à sa fin. D’ici 2050, l’électrification de notre économie globale passera de 20% à 70%, grâce à l’adoption de technologies plus efficientes telles que les pompes à chaleur et les voitures électriques. Ce faisant, nous transformerons notre actuel modèle économique extracteur en un modèle régénérateur « net-zéro ». Pour les investisseurs, cela représente l’une des plus grandes opportunités de l’histoire du capitalisme.
Nos océans pourraient nous aider à instaurer ce changement radical. Selon l’UE, d’ici 2050, le bloc pourrait produire jusqu’à 10% de son énergie dans des parcs houlomoteurs, ce qui réduirait la nécessité des combustibles fossiles de secours38. A l’échelle mondiale, l’essor de l’énergie houlomotrice et hydrolienne pourrait créer 680’000 emplois et ajouter USD 340 milliards à l’économie, selon les estimations de l’Agence internationale de l’énergie39.
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La vision de Pierre-Simon Girard, une énergie houlomotrice gratuite, ne se sera pas concrétisée de son vivant. Mais, deux siècles et demi plus tard, nous pourrions enfin parvenir à valoriser la puissance considérable de nos océans. D’après la Commission européenne, « l’énergie houlomotrice (ou « énergie des vagues ») est la plus grande source d’énergie renouvelable inexploitée de la planète »40. Face à la nécessité de décarboner nos systèmes d’électricité, les océans de la planète pourraient devenir notre allié le plus précieux.
1 US20120032444A1 - Wave Catcher - Google Patents
2 FEATURE: 5 wave energy converter designs – and why wind power could be the key to their success (imeche.org)
3 A bio-inspired foldable-wing wave energy converter for ocean robots - ScienceDirect
4 Wave energy: can ocean power solve the global energy crisis? | World Economic Forum (weforum.org)
5 Wave energy demonstrates mainstream potential | Offshore (offshore-mag.com)
6 The Pros and Cons of Wave Energy | Earth.Org
7 New clean energy tech extracts twice the power from ocean waves (techxplore.com)
8 OES | WAVE ENERGY DEVELOPMENTS HIGHLIGHTS 2023 (ocean-energy-systems.org)
9 CorPower Ocean announces wave energy breakthrough
10 CalWave successfully concludes historic wave energy pilot in California with zero intervention and 99% uptime – CalWave
11 Wave energy: ‘flexible’ energy mix needed for renewable future (economist.com)
12 Global electricity consumption 2022 | Statista
13 Unlocking the potential of Ocean Energy: from megawatts to gigawatts - Energy Post
14 WaveFarm unleashes a wave of energy for a sustainable future - European Commission (europa.eu)
15 France: number of homes 2008-2023 | Statista
16 Electricity and heat statistics - Statistics Explained (europa.eu)
17 Unlocking the potential of Ocean Energy: from megawatts to gigawatts - Energy Post
18 Levelised cost of energy by technology, World (ourworldindata.org)
19 The Falling Cost of Solar Energy: Reasons and Implications - SolarFeeds Magazine
20 The Falling Cost of Solar Energy: Reasons and Implications - SolarFeeds Magazine
21 A review of wave energy technology from a research and commercial perspective - Guo - 2021 - IET Renewable Power Generation - Wiley Online Library
22 Is Wave Energy Ready to Climb Out of the 'Valley of Death'? | Greentech Media
23 Wave of The Future | UNFCCC
24 Inflation Reduction Act Tax Credit Opportunities for Hydropower and Marine Energy | Department of Energy
25 EU Innovation Fund Backs Two Major Ocean Energy Projects as Part of €3.6B Clean Tech Investment | Environmental Policy | News (ecomagazine.com)
26 Power at Sea Prize | American-Made Challenges (americanmadechallenges.org)
27 CalWave Receives U.S. Department of Energy Funding to Advance xWave™ Technology – CalWave
28 EuropeWave: driving wave energy innovation - European Commission (europa.eu)
29 5 Complications for Tidal and Wave Energy Devices (pmiind.com)
30 A modelling evaluation of electromagnetic fields emitted by buried subsea power cables and encountered by marine animals: Considerations for marine renewable energy development - ScienceDirect
31 ETIP-Ocean-Ocean-energy-and-the-environment.pdf (oceanenergy-europe.eu)
32 Marine energy devices ‘pose minimal impacts to marine life’ - reNews - Renewable Energy News
33 Can a wave energy park work as an artificial reef? — SEABASED
34 Shipwrecks as habitats in your national marine sanctuaries| Office of National Marine Sanctuaries (noaa.gov)
35 ETIP-Ocean-Ocean-energy-and-the-environment.pdf (oceanenergy-europe.eu)
36 Global energy-related CO2 emissions hit record high in 2023 - IEA | Reuters
37 Executive summary – Renewables 2023 – Analysis - IEA
38 WaveFarm unleashes a wave of energy for a sustainable future - European Commission (europa.eu)
39 OES | Ocean Energy and Net Zero: An International Roadmap to Develop 300GW of Ocean Energy by 2050 (ocean-energy-systems.org)
40 WaveFarm unleashes a wave of energy for a sustainable future - European Commission (europa.eu)
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