L'énergie marémotrice mise à profit
THE MAGAZINE DEVOTED TO NICKEL AND ITS APPLICATIONS
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Ce prototype d'une turbine subaquatique qui pèse 130 tonnes (ici avant son immersion dans l'eau)
ressemble à un moulin à vent subaquatique - et fonctionne comme tel.
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En juin 2003, une structure de pieu destinée à supporter la turbine de 300 kilowatts représentée
ci-dessus est mise en place au large des côtes anglaises.
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Un revêtement en acier inoxydable résistant à la corrosion protège les guidages et les dispositifs de
roulement utilisés pour lever et abaisser l'assemblage de rotor.
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Ce prototype d'une turbine subaquatique d'un poids de 22 tonnes a été construit par des ingénieurs de la
Robert Gordon University d'Aberdeen, Ecosse.
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Ce dispositif baptisé SEA SNAIL peut fournir jusqu'à 150 kilowatts d'électricité.
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Réalisée en tuyaux d'acier, la Sea Snail se blottit au fond de l'océan comme un insecte.
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Les courants marins contournent les éléments en forme d'aile qui génèrent une pression dirigée vers le
bas - un peu comme les spoilers d'une voiture de course.
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La course pour la maîtrise des marées à l'aide de turbines immergées exige des composants en
acier inoxydable.
Par Dean Jobb
Magazine Nickel, Mars, 2004 -- Le Pentland Firth est un canal d'une longueur de 23
kilomètres qui sépare la terre ferme d'Ecosse des Iles Orcades et qui relie la Mer du Nord à l'Atlantique du
Nord. Par endroit, il ne présente qu'une largeur de 10 kilomètres, et quand la marée est à son plus haut, il
génère plus d'énergie que la production de l'ensemble des puits de pétrole du monde entier.
Les scientifiques et les techniciens se livrent une véritable course contre la montre pour mettre au point des turbines immergées afin de mettre à profit la puissance de voies aquatiques comme le Pentland Firth pour accéder à une source d'énergie propre, renouvelable et presque illimitée. Et les alliages à teneur en nickel vont jouer un rôle clé dans le cadre de leurs innovations qui devront résister pendant de longues années à l'exposition à l'eau salée.
"Le facteur décisif (pour la sélection des matériaux) est clairement l'environnement marin corrosif", explique George Gibberd, directeur technique de la société Marine Current Turbines Ltd (MCT). "Pour les composants critiques, nous envisageons l'utilisation de matériaux résistant à la corrosion. Si nous voulons assurer leur fiabilité à long terme, nous n'avons pas le choix."
Cette entreprise britannique a mis au point un prototype de turbine qui pèse 130 tonnes et qui ressemble à un moulin à vent subaquatique - et fonctionne comme tel. Une pale d'une longueur de 11 mètres est assemblée sur une structure de pieu enfoncée dans le fond marin. Cette turbine de 300 kilowatts, également connue sous le nom de Seaflow Project, a été installée au large de la côte sud de l'Angleterre en juin 2003. Le rotor et l'engrenage sont assemblés sur une bride qui peut être immergée dans l'océan de manière que seule la pointe du pylône reste au-dessus de l'eau.
Le prototype comporte des revêtements et des composants en acier inoxydable "dans des endroits spécifiques sélectionnés où l'emploi de ce matériau est absolument critique", décrit M. Gibberd. Les guidages et les dispositifs de roulement utilisés pour lever et abaisser l'assemblage de rotor sont protégés par environ une tonne de revêtements en acier inoxydable. Des obturateurs, des ouvertures d'accès et des garnitures en acier inoxydable ont été utilisés dans tous les endroits où la corrosion joue un rôle.
La société MCT est actuellement en train de développer une version plus grande de cette turbine avec une puissance de l'ordre de grandeur de mégawatts tout en essayant de commercialiser cette technologie au cours des prochaines années. "Nous envisageons différents types d'aciers inoxydables et d'éléments de fixation hautement solides à base de nickel en tant que candidats potentiels", explique M. Gibberd. "Nous avons besoin de boulons précontraints pour les applications dans le cadre desquelles il faut s'attendre à la fatigue du matériel car les aciers standards risquent de devenir cassants dans cet environnement. Nous pourrions également utiliser des câbles en acier inoxydable pour les mécanismes de levage. En revanche, nous devons aussi prendre en considération les implications de l'utilisation de métaux nobles dans une installation contenant de grandes quantités d'acier de construction au carbone."
Les techniciens de la Robert Gordon University d'Aberdeen sont en train de développer une turbine plus petite et mobile pour la production d'électricité sur le fond de l'océan. Un prototype d'un poids de 22 tonnes capable de générer jusqu'à 150 kilowatts et dénommé Sea Snail sera testé dans les eaux rapides au large des Iles Orcades au printemps de cette année.
Construite avec un budget limité et conçue uniquement pour une courte période de test, la Sea Snail ne contient pas d'acier inoxydable. Mais les versions futures contiendront certainement des alliages de nickel, explique Alan Owen, un technicien de l'Institut pour l'énergie durable et la recherche environnementale de cette université.
"A cette phase, la corrosion ne joue pas encore un grand rôle. Par contre, si cette idée devait s'avérer réalisable, nous devrons nous occuper sérieusement du choix du matériau car ces installations auront une durée de vie (de 15 à 20 ans) et devront être construites en conséquence."
Le bâti en tuyaux d'acier de la Sea Snail se blottit au fond de l'océan comme un insecte. La turbine centrale est entourée de structures en forme d'aile qui génèrent une force dirigée vers le bas quand les courants passent - un peu comme les spoilers d'une voiture de course. "Plus les courants (ou les marées) sont rapides et plus la structure est plaquée contre le fond de l'océan", explique M. Owen.
Les structures d'aile doivent pivoter avec l'inversion des marées. Le moyeu réversible qui permet ce
pivotement sera construit en acier inoxydable afin d'assurer un fonctionnement sans faille. Les constructeurs
ont rejeté l'idée d'un boîtier d'engrenage fermé. "Du point de vue technique, la simplicité est toujours
préférable", note-t-il. "Par conséquent, je tendrais à laisser le mécanisme ouvert mais à le réaliser en
matériaux résistant à la corrosion."
Actuellement réalisées en fibre de verre, les ailes pourraient être construites avec une peau en acier inoxydable remplie d'un volume variable d'eau de mer afin de maintenir la force portante au niveau souhaité. "Cette idée serait évidemment parfaitement adaptée à une réalisation en acier inoxydable. On crée une cavité inaccessible pour un traitement intérieur et il faut donc prévenir la corrosion à l'intérieur", explique M. Owen. Et il ajoute que les aciers résistant à la corrosion seront aussi très probablement le matériau de choix pour les turbines une fois celles-ci optimisées pour l'utilisation subaquatique.
Comme le prototype de la société MCT, la Sea Snail est conçue pour être ramenée à la surface pour les travaux d'entretien. En effet, les turbines marémotrices seront installées là où les courants sont les plus forts, et il serait trop dangereux d'avoir recours à des plongeurs pour ces travaux. Par ailleurs, étant donné que les structures seront partiellement ou entièrement immergées, elles ne défigureront pas le paysage comme les champs éoliens au large.
Le potentiel des turbines immergées est immense. Pour les deux décennies à venir, l'équipe de M. Owen prévoit l'installation de plus de 100 000 unités à travers le monde qui généreront de l'électricité dans de grands champs de turbines marémotrices ou qui seront utilisées dans des usines de purification ou de désalage de l'eau.
"Cela permet d'accéder à une immense source d'énergie calculable et propre", dit Martin Wright, gérant de
la société MCT, en parlant de cette nouvelle technologie. "Elle a le potentiel de fournir une contribution
essentielle à la couverture des besoins en énergie du futur sans causer de pollution ou de nuisance
significative à l'environnement."
Dean Jobb est un collaborateur indépendant étaabli à Halifax, Nova Scotia.
FIGURES: Marine Current Turbines Limited and The Robert Gordon University
 Marine Current Turbines Limited Press Office |
