Conversion de l’énergie thermique des océans (OTEC), forme de conversion d’énergie qui utilise le différentiel de température entre les eaux chaudes de surface des océans, chauffées par le rayonnement solaire, et les eaux froides plus profondes pour générer de l’énergie dans un moteur thermique classique. La différence de température entre la surface et la couche d’eau inférieure peut atteindre 50 °C (90 °F) sur des distances verticales de seulement 90 mètres (environ 300 pieds) dans certaines zones océaniques. Pour être économiquement viable, la différence de température doit être d’au moins 20 °C (36 °F) dans les 1 000 premiers mètres (environ 3 300 pieds) sous la surface. Au cours de la première décennie du XXIe siècle, la technologie était encore considérée comme expérimentale et, jusqu’à présent, aucune centrale ETM commerciale n’a été construite.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Le concept OTEC a été proposé pour la première fois au début des années 1880 par l’ingénieur français Jacques-Arsène d’Arsonval. Son idée prévoyait un système à cycle fermé, une conception qui a été adaptée pour la plupart des installations pilotes actuelles de l’ETM. Ce système utilise un fluide de travail secondaire (un réfrigérant) tel que l’ammoniac. La chaleur transférée par l’eau chaude de l’océan en surface entraîne la vaporisation du fluide de travail à travers un échangeur de chaleur. La vapeur se dilate ensuite sous des pressions modérées, faisant tourner une turbine reliée à un générateur et produisant ainsi de l’électricité. L’eau de mer froide pompée des profondeurs de l’océan vers un second échangeur de chaleur fournit une surface suffisamment froide pour provoquer la condensation de la vapeur. Le fluide de travail reste à l’intérieur du système fermé, se vaporisant et se reliquéfiant continuellement.
Certains chercheurs ont centré leur attention sur un système OTEC à cycle ouvert qui emploie de la vapeur d’eau comme fluide de travail et se passe de l’utilisation d’un réfrigérant. Dans ce type de système, l’eau de mer chaude de surface est partiellement vaporisée lorsqu’elle est injectée dans un quasi-vide. La vapeur qui en résulte est détendue dans un turbogénérateur à vapeur à basse pression pour produire de l’énergie électrique. L’eau de mer froide est utilisée pour condenser la vapeur, et une pompe à vide maintient la pression adéquate du système. Il existe également des systèmes hybrides, qui combinent des éléments des systèmes à cycle fermé et à cycle ouvert. Dans ces systèmes, la vapeur produite par l’eau chaude passant dans une chambre à vide est utilisée pour vaporiser un fluide de travail secondaire qui entraîne une turbine.
Dans les années 1970 et 1980, les États-Unis, le Japon et plusieurs autres pays ont commencé à expérimenter les systèmes ETM dans le but de développer une source viable d’énergie renouvelable. En 1979, des chercheurs américains ont mis en service la première centrale ETM capable de générer des quantités utilisables d’énergie électrique – environ 15 kilowatts de puissance nette. Cette unité, appelée Mini-OTEC, était un système à cycle fermé monté sur une barge de la marine américaine à quelques kilomètres des côtes d’Hawaï. En 1981-82, des entreprises japonaises ont testé une autre centrale ETM expérimentale à cycle fermé. Située dans la république insulaire de Nauru, dans le Pacifique, cette installation a produit 35 kilowatts d’énergie nette. Depuis lors, les chercheurs ont poursuivi leurs travaux de développement afin d’améliorer les échangeurs de chaleur et de trouver des moyens de réduire la corrosion du matériel du système par l’eau de mer. En 1999, le Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA) avait créé et testé une centrale de 250 kilowatts.
Les perspectives d’application commerciale de la technologie ETM semblent brillantes, notamment sur les îles et dans les pays en développement des régions tropicales où les conditions sont les plus favorables au fonctionnement des centrales ETM. On estime que les eaux océaniques tropicales absorbent un rayonnement solaire dont le contenu thermique équivaut à celui d’environ 250 milliards de barils de pétrole chaque jour. L’élimination d’une telle quantité de chaleur de l’océan ne modifierait pas sensiblement sa température, mais elle permettrait de produire des dizaines de millions de mégawatts d’électricité en continu.
A part la production d’énergie propre, le processus ETM fournit également plusieurs sous-produits utiles. L’acheminement d’eau froide à la surface a été utilisé dans les systèmes de climatisation et dans l’agriculture à sol réfrigéré (qui permet de cultiver des plantes des zones tempérées dans des environnements tropicaux). Des procédés hybrides et à cycle ouvert ont été utilisés pour le dessalement de l’eau de mer, et l’infrastructure ETM permet d’accéder aux oligo-éléments présents dans l’eau de mer des grands fonds. En outre, l’hydrogène peut être extrait de l’eau par électrolyse pour être utilisé dans les piles à combustible.
L’ETM est une technologie relativement coûteuse, car la construction d’usines et d’infrastructures ETM coûteuses est nécessaire avant de pouvoir produire de l’électricité. Cependant, une fois que les installations sont rendues opérationnelles, il peut être possible de produire de l’électricité relativement peu coûteuse. Les installations flottantes peuvent être plus réalisables que les installations terrestres, car le nombre de sites terrestres ayant accès à des eaux profondes sous les tropiques est limité. Il existe peu d’analyses de coûts, mais une étude, réalisée en 2005, a évalué le coût de l’électricité produite par l’ETM à 7 cents par kilowattheure. Bien que ce chiffre soit basé sur l’hypothèse d’une installation ETM de 100 mégawatts située à environ 10 km de la côte d’Hawaï, il est comparable au coût de l’énergie dérivée des combustibles fossiles. (Le coût de l’électricité produite par le charbon est estimé à 4-8 cents par kilowattheure.)