2 mai 2012
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Près de trois ans après le lancement de la première centrale électrique osmotique, en Norvège, deux chercheurs font le point sur cette technologie en analysant son efficacité et
le potentiel de la filière. Les résultats sont encourageants. Près d’un demi-milliard de personnes pourraient à terme consommer cette électricité produite à partir d’eau douce et d’eau de mer sans qu’aucun gramme de CO2 ne soit émis.
La ville de Tofte, en Norvège, abrite une
centrale électrique d'un nouveau genre depuis 2009. Elle ne
consomme pas de carburant et surtout ne libère pas de
gaz à effet de
serre dans l’
atmosphère. Comment est-ce possible ? Parce que cette infrastructure
exploite le gradient de
salinité existant entre de l’eau douce et de l’eau de
mer grâce à un procédé nommé
Pressure retarded osmosis ou PRO. Elle produit une énergie dite osmotique.
Les
eaux
douces et salées sont séparées par une
membrane semi-perméable à l’eau. Pour rééquilibrer les concentrations en
solutés de part et d’autre de cette structure poreuse, un flux d’eau, spontané, la traverse, de l’eau de rivière
(pauvre en sel) vers l’eau de mer, causant ainsi une augmentation de pression au sein du compartiment d’accueil. Il s’agit d’une simple application du principe de l’
osmose. Le trop plein d’eau est alors évacué, non sans avoir d’abord actionné au passage une turbine reliée à un
générateur de courant. La pression du compartiment salé peut atteindre l’équivalent
d’une colonne d’eau (
i.e. d’une
chute d’eau) de 120 mètres de haut !
Ce type d’installation ne peut pas se construire n’importe où puisqu’il faut au minimum avoir accès à deux sources d’eau ayant des concentrations en solutés différentes. Les embouchures
représentent donc des sites de choix... et notre planète en abrite des milliers. Trois ans après le lancement de ce projet par la firme
Statkraft, l’heure est au premier bilan. Ngai Yin Yip et Menachem Elimelech de
l’université de Yale (États-Unis) ont notamment réévalué le potentiel et l’efficacité de ce procédé dans une nouvelle étude. Leurs résultats sont publiés dans la revue
Environmental Science & Technology.
Schéma de fonctionnement d'une centrale électrique osmotique. L'eau saumâtre, donc salée (en bleu), passe dans un compartiment séparé par une membrane semi-poreuse d'un
compartiment alimenté en eau douce (en vert). Par osmose, l'eau passe à travers la membrane vers la masse d'eau la plus salée, pour la diluer. Le niveau baisse d'autant dans le compartiment d'eau
douce et provoque une augmentation de pression dans l'autre. Celle-ci est alors exploitée pour faire tourner une turbine productrice d'électricité. © Statkraft
L’énergie osmotique : efficace et rentable à grande échelle
Cette centrale exploite l’énergie libre (dites de Gibb) perdue lorsque l’eau douce se dilue en
mer. Sa valeur théorique peut être calculée et
donc servir de référence pour décrire l’efficacité du procédé. Selon ce modèle, la
Pressure retarded osmosis permettrait d’extraire jusqu’à 0,75 kWh d’énergie par m
3 d’eau (à
pression constante). Cette valeur représente 91,1 % de la quantité d’énergie théoriquement disponible, à savoir 0,81 kWh par m
3. Ce résultat est plus qu’acceptable.
D’autres chiffres cités dans cette étude sont importants. Selon les deux chercheurs, l’exploitation de seulement un dixième des eaux se jetant dans les océans à l'échelle de la Planète
permettrait de répondre
durablement aux besoins en
électricité de 520 millions de
personnes, le tout sans libérer une seule tonne de CO
2. Pour une production similaire, les centrales thermiques à
charbon rejettent plus d’un milliard de tonnes de
gaz carbonique dans l’atmosphère. L’
énergie osmotique semble donc vouée à un
bel avenir.
Cette centrale osmotique construite à Tofte, en Norvège, en 2009 est un prototype. La puissance de cette installation était de 2 à 4 kW lors de son lancement, juste de quoi faire fonctionner
une bouilloire électrique. Statkraft prévoit de mettre des installations commerciales sur le marché dès 2015. © Statkraft
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NATURE-ECOLOGIE