climat et societe

Voici l'argumentaire en faveur d'une expérience mondiale de prévision océanographique, début 1997, né d'échanges sur une "idée folle" de Michel Lefebvre et Neville Smith. Le programme GODAE est maintenant une réalité.

Les mesures spatiales sont indispensables pour améliorer nos connaissances sur la planète Terre. 
Elles sont un élément essentiel pour prendre, si cela s'avère nécessaire, des décisions "en connaissance de causes". 

Juin 2004

Le Club pense qu’un effort de recherche et de développement technique peut contribuer à la solution des problèmes posés par le Changement Climatique.

Il est tentant de se dire que les hommes, qui sont capables de construire des engins pour aller marcher sur la Lune et explorer Mars, parviendront bien en temps utile à concevoir les moyens de pallier les effets négatifs du changement climatique dont ils sont responsables.
Cependant aucun pays si puissant soit-il ne peut y parvenir seul, a fortiori les pays les plus démunis. Il y a donc là un enjeu énorme tant pour les relations bilatérales que pour les institutions internationales. 

Les difficultés rencontrées sont :

• l’urgence de mettre en œuvre, économies d'énergie et réduction des émissions de gaz à effet de serre. 

• la demande des pays en voie de développement d’assurer leur approvisionnement en énergie primaireadaptées à leurs besoins de développement à court et moyen terme, et enfin

• le besoin pour tous d’assurer sur le long terme des sources d’énergies primaires adaptées au développement durable des sociétés humaines.

Il n’existe pas à ce jour de réponse technique crédible unique à ces problèmes mais un ensemble de pistes de recherche et de développement plus ou moins prometteuses. Une composante prioritaire de cet ensemble vise la réduction des émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Les initiatives prises sous l’égide des Nations Unies, comme le protocole de Kyoto, vont dans le bon sens et doivent être soutenues mais elles ne suffisent pas pour répondre aux besoins énoncés ci-dessus.

Il s’avère en effet que les prévisions d'évolution de la population mondiale dans les décennies à venir conduisent à anticiper une forte augmentation de la demande d’énergie principalement dans les pays les plus pauvres. 
Pour satisfaire cette demande dans un contexte dénué de violence et respectueux de l’environnement, ces pays devront avoir accès aux technologies mises au point par les pays industrialisés.
En outre ces réponses nouvelles aux besoins des pays du Sud s’avèreront précieuses lors de l'échéance plus lointaine mais inévitable de l'épuisement des ressources mondiales d’énergies fossiles.

Dans ce cadre, la démarche pour généraliser et faire accepter les solutions pour limiter l’effet de serre, dans la production industrielle comme dans la vie courante, s’accorde avec l’exigence de solidarité entre pays du Nord et pays du Sud. 

Mars 2005

Au cours des années récentes, une prise de conscience des enjeux et des risques du Changement Climatique s'est développée à travers le monde, engendrant des propositions et des projets de recherche technique.

Le développement des énergies renouvelables est une composante importante de l’effort entrepris pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. 

Une forme d’énergie marine : L'Énergie Thermique des Mers (ETM) apparaît particulièrement prometteuse par l’ampleur et la stabilité de la ressource, sa  distribution géographique et sa facilité d’accès.

L'océan est en effet un énorme accumulateur d'énergie solaire. Dans ses couches de surface la température de l’eau peut atteindre +28°C dans de vastes régions tropicales alors que vers 1000 m de profondeur, on dispose d'eau froide à +4°C en moyenne en non moins énormes quantités. D'où l'idée d'exploiter cette différence de températures dans une machine thermique fonctionnant selon le cycle de Carnot pour fournir de l'énergie mécanique . Il est également possible d’utiliser l’eau profonde seule comme source de frigories bon marché pour l’industrie du froid et du conditionnement d’air. (Voir les pages du site du Club des Argonautes dédiées à "L'Énergie Thermique des Mers" et à ce thème du conditionnement d’air). 

Des réalisations expérimentales ont été construites et testées. Les résultats ont validé les technologies et les coûts des installations. Après avoir été le «pays pionnier» pour le développement de l’ETM, la France s'est retirée, il y a près de 20 ans, tant au niveau des pouvoirs publics que de ses industriels. 

En l'absence d'un effort national à la hauteur des enjeux et des investissements déjà faits, ce sont les États-Unis et le Japon qui assurent aujourd’hui le « leadership » pour la valorisation de cette ressource renouvelable ! Le Club recommande une prise de conscience, aux niveaux national et européen, pour enfin mettre un terme à cette "impasse étonnante" sur le potentiel des ressources thermiques de l’eau des mers et des océans.

D'autres sources d'énergies marines sont à l'étude :  

L’énergie des courants de marée

L'énergie de la houle

L’énergie des marées

 

Il y a peu de chances de pouvoir coloniser un autre corps du système solaire et même si l’on découvre sans cesse de nouveaux systèmes planétaires

Michel Gauthier

L’océan reçoit annuellement du soleil une quantité d’énergie équivalente à plus de mille fois la demande mondiale en énergie primaire. Cette énergie est contenue sous forme de chaleur dans la couche d’eau de surface des mers et des océans. Elle est redistribuée entre l’océan et l’atmosphère. Elle est à l’origine des vents, des vagues, des nuages et des pluies, du réchauffement des régions polaires. Elle détermine les climats. 

L’idée de prélever une fraction de cette Énergie Thermique des Mers - ETM - pour la transformer en énergie électrique date de plus d’un siècle. 

La démonstration expérimentale que le procédé était réalisable à été faite en mer dès les années 1930. Elle est l’œuvre du français G.Claude qui déjà s’interrogeait sur le déclin des réserves, de charbon à l’époque. 

Après la seconde guerre mondiale l’exploitation des ressources pétrolières, d’abord à terre puis offshore, repoussa ce questionnement récurrent sur l’avenir énergétique du monde industriel. Il fallut la crise pétrolière de 1973 et l’évidence de la vulnérabilité des approvisionnements pour relancer la recherche sur cette filière ETM en France, aux USA et au Japon. Le retour à une certaine régulation du marché pétrolier en 1986 remirent ces travaux en question et la France cessa d’y contribuer, laissant le leadership de l’ETM aux USA et au Japon. 

Depuis près de vingt ans ces deux pays ont réussi à maintenir un certain dynamisme dans la recherche de solutions techniques et d’options économiques rendant l’exploitation de l’ETM de plus en plus attrayante. Ils ont optimisé les caractéristiques des composants : échangeurs et turbines, conforté le degré de confiance dans la tenue des équipements marins, notamment pour la construction et la pose de conduites d’aspiration d’eau profonde, et développé le concept d’usines ETM littorales "multi-produits" de tailles modestes, jusqu’à quelques dizaines de MW.

Ce concept d'usine "multi-produits", qui permet de valoriser d'autres utilisations des eaux froides profondes : pour la production d'eau douce et de produits aquacoles entre autres, est plus particulièrement adaptées aux besoins actuels de petites communautés isolées proches de la ressource. Ils ont également étudié l’extrapolation de la filière à des usines de plusieurs centaines de MW pour la production en mer de combustibles liquides synthétiques (hydrogène, ammoniac et méthanol) transportables par tankers pour répondre au besoin des pays industrialisés éloignés des zones où la ressource est disponible. Enfin, les données acquises sur le fonctionnement d’installations expérimentales pendant ces deux décennies permettent une meilleure appréciation des effets – positifs et négatifs– des rejets d’eau profonde encore froids et riches en sels minéraux . 

Pendant cette même période s’est développée l’idée que le recours aux énergies renouvelables et propres s’imposerait de plus en plus comme une nécessité. Non plus seulement pour pallier de possibles ruptures d’approvisionnements en combustibles traditionnels, du fait d’embargos d’origine politique ou du fait de la raréfaction des ressources, mais aussi pour réduire autant que faire se peut les dégradations, graves et durables, que l’usage de ces combustibles cause à notre environnement . 

A ce constat s’ajoute celui du changement en cours de la répartition future des besoins énergétique entre pays riches et pays pauvres. Si, depuis le début de l’ère industrielle et jusqu’à aujourd’hui ce sont les pays les plus riches qui furent à la fois les plus importants consommateurs d’énergie et les plus gros pollueurs, demain ce seront des pays «du Sud», plus pauvres, qui le deviendront du fait de la conjonction de leur croissance démographique et de leurs demandes d’amélioration de leurs conditions de vie de leurs populations. 

Or, c'est aussi dans ces pays que la ressource ETM est la plus accessible.

 ...associés á l’exploitation de l’énergie thermique des mers (ETM)

Michel Gauthier

Proposition de recherches

1 - Le contexte actuel de l’exploitation de l’ETM

L’exploitation de l’énergie thermique des mers (ETM) redevient d’actualité dans le contexte de la recherche d’énergies nouvelles, non polluantes, susceptibles de suppléer l’usage des combustibles fossiles qui renchérissent (pétrole, charbon, gaz,…) alors que les réserves les plus facilement exploitables s’épuisent. Stockée sous forme de chaleur dans l’eau de surface de l’océan tropical, la ressource ETM peut-être transformée en énergie mécanique puis électrique en utilisant la stratification thermique naturelle de l’océan entre les eaux superficielles chaudes et les eaux profondes froides.

Le procédé de conversion imaginé à la fin du 19ème et expérimenté dans les années 1930 utilise les eaux chaudes superficielles et les eaux froides profondes pour alimenter respectivement l’évaporateur et le condenseur d’une turbomachine fonctionnant selon un cycle dit «de Rankine» dont les paramètres de fonctionnement sont adaptés au faible différentiel de température disponible - voisin de 20°C - dans les régions les plus chaudes de l’océan tropical. Ce faible écart de température et donc le faible rendement du procédé conduisent à des débits importants d’eau chaude et d’eau froide de l’ordre de plusieurs mètres cubes par seconde et par Megawatt (MW) installé : 5 et 2,5 respectivement  (Nihous - 2005).

L’impact sur le milieu océanique de l’exploitation de la ressource ETM se traduira donc par des rejets massifs d’eaux, de température et de composition chimique généralement différentes. L’importance de cet impact dépendra essentiellement de la capacité de production des usines (puissance totale installée en TW), de leur répartition spatiale et de la stratégie adoptée pour évacuer les effluents. Les choix sont multiples et les conséquences sur le milieu naturel varieront selon que ces eaux de sortie d’usine seront réinjectées, mélangées ou non, à la même profondeur ou à des profondeurs différentes. Il convient donc d’étudier ces conséquences selon la stratégie choisie pour optimiser l’exploitation de la ressource ETM tout en minimisant son impact sur l’environnement océanique. 

Ces études concernent l'impact global que pourra avoir à terme une exploitation importante de l'ETM. Elles différent des études d'impact local qui accompagneront toute construction d'usine ETM.

Cette optimisation pourrait conduire à des choix différents selon le but recherché : maximiser la production d’énergie, ou, par exemple, favoriser la production biologique par l’ «upwelling artificiel» ainsi créé, lors du rejet dans la zone euphotique de tout ou fraction des effluents enrichis en eaux profondes froides chargées de nutriments. 

2 - Importance des upwellings sur l’environnement et le milieu vivant

Les «upwellings naturels» sont générés par la force du vent qui s’applique à la surface de l’océan et, dans certaines conditions (proximité d’une côte ou de l’équateur), fait diverger les eaux de surface. Celles-ci sont remplacées par des eaux plus froides et plus riches en sels nutritifs qui remontent des profondeurs. 

Les upwellings sont très importants pour l’équilibre énergétique de l’océan et de la planète. Dans les régions tropicales ils permettent d’accumuler de la chaleur transférée ensuite aux plus hautes latitudes par les grands courants : le Gulf Stream dans l’Atlantique et le Kuro-Shivo dans le Pacifique. Ils participent également intensément aux interactions entre l’océan et l’atmosphère générant des oscillations metéo-océaniques aux conséquences climatiques importantes pour l’ensemble de la ceinture tropicale, notamment celles connues depuis des siècles sous l’appellation de El Niño. 

Partout où ils se créent les upwellings sont aussi à la source de la productivité biologique de l’océan. La richesse en nutriments de ces eaux profondes ramenées près de la surface dans la zone euphotique favorise la photosynthèse et contribue à la productivité biologique de l’océan. Dans certaines conditions (voir ci-après), les «upwelling artificiels», consécutifs à l’exploitation de l’ETM, pourraient contribuer à un accroissement de la production primaire océanique. Les conséquences d’une telle sur-activation biologique peuvent paraître à première vue positives, mais il convient aussi d’évaluer leurs effets à long terme sur l’ensemble de la chaîne du vivant. 

Pour toutes ces raisons, les impacts de la perturbation artificielle, de nature anthropique, de la structure thermique des océans sur la dynamique de l’océan lui-même et sur celle de l’atmosphère, ainsi que sur la vie marine, doivent être examinés avec soin dans la perspective d’un éventuel déploiement massif d’usines ETM dans les régions intertropicales. Il peut exister des seuils au-delà desquels ces perturbations modifieraient durablement la circulation générale de l’océan, et dans certaines régions, de l’atmosphère elle-même, rendant ces interventions humaines sur notre environnement naturel inacceptables. Ces seuils devront être évalués le plus précisément possible.

3 - Les données de base : besoins énergétique et potentiel ETM

La consommation annuelle mondiale d’énergie électrique en 2001 était d’environ 15 500 TWh. Elle pourrait atteindre 36 000 TWh en 2040 (EREC scenario to 2040). Cette consommation future serait satisfaite par l’exploitation d’un parc d’usines électriques de capacité totale de 5 TW (avec un taux d’utilisation de 0,8). 

Quel est le potentiel théorique d’énergie stockée dans les océans et susceptible d’être exploité vis-à-vis d’une telle demande ?

L’ensemble du flux radiatif solaire absorbé en moyenne par l’océan est de 52 PW (Huang 2004) et la littérature indique qu’il devrait être possible d’en exploiter par ETM environ 10 TW dans la zone de 60 millions de kilomètres carrés de l’océan tropical où l’écart des températures entre l’eau de surface et l’eau à 1000 mètres de profondeur dépasse 22°C (Avery 1994). Ces estimations sont évidemment purement théoriques et très au-delà de ce qui serait pratiquement réalisable. 

Une autre donnée importante, au-delà de l’aspect strictement thermique du problème, qui limite aussi les possibilités d’exploitation de l’ETM, concerne les volumes d’eaux déplacés verticalement. L’ensemble des upwellings naturels, presque entièrement situés dans la zone intertropicale, représentent environ 30 Sverdrup (le   Sverdrup ou Sv est l’unité de débit utilisé par les océanographes. Un Sv est égal à 1 million de m3 d’eau par seconde). C’est un débit équivalent à celui de la plongée des eaux profondes et de fond des zones de convections arctiques et antarctiques pour entretenir la circulation thermo-haline méridienne telle que nous la connaissons aujourd’hui. Toute perturbation des mécanismes liés à cette circulation océanique, par exemple par des remontées artificielles d’eaux profondes, doit rester très inférieure à ce chiffre sous peine de changer notablement le mode actuel de circulation de l’océan. Il faut retenir (Nihous 2005) que pour alimenter un parc de 1 GW électrique par des usines ETM, il faudrait pomper 2500 mètres cubes d’eau froide par seconde, (soit un chiffre théorique 25 Sv pour 10 TW, ce qui est de l’ordre de grandeur du débit des upwelling naturels !) En réalité, même avec un déploiement rapide de l’ETM, par exemple, 5000 usines de 100 MW, produisant, en 2040, 10% de la demande d’énergie électrique prévue, les upwellings artificiels ainsi crées seraient plutôt de 1,25 Sv au total. Le but de l'étude est de proposer des scénarios optimisés et d'aider à identifier d'éventuels effets de seuil.

4 - Limitations de l’exploitation possible de l’ETM 

Le potentiel énergétique théorique maximum de la ressource ETM (10 TW) représenterait ainsi le double du besoin en électricité de l’humanité à l’horizon 2040 (5 TW). Ce potentiel est très important, mais il ne tient pas compte de facteurs limitants du fait de difficultés techniques, de contraintes géographiques et physiques, et de préoccupations liées à l’environnement, qui réduiront fatalement la fraction effectivement exploitable. A ces contraintes peuvent également s’ajouter des paramètres politiques liés, entre autres, aux questions de souveraineté des états sur leur ZEE. L’exploitation de la ressource ETM obligera donc à faire des choix en fonction d’éléments techniques, économiques et politiques, et ces choix auront une incidence sur les impacts écologiques qui nous importent ici. Ainsi des usines ETM, à l’origine d’upwellings artificiels, situées dans les régions chaudes des extrémités occidentales des bassins intertropicaux, où les différentiels de températures sont les plus favorables, n’auront pas les mêmes incidences sur la dynamique océanique et le climat que les usines situées dans les régions orientales où les upwellings naturels sont observés. L’impact environnemental dépendra aussi des choix faits pour le rejet des effluents : doit-on les mélanger avant ré–injection dans le milieu ou les réinjecter séparément et à quelles profondeurs ? Quelles sont les échelles de temps des perturbations de la structure thermique induite par l’exploitation elle-même ? 

Certaines de ces questions ont été récemment abordées à l’aide de simulations très simplifiées (Nihous 2005 et 2006) qui montrent qu’il existe une limite de l’exploitation de l’ETM induite par la perturbation de la structure thermique consécutive à cette exploitation. Pour que l’exploitation ETM soit durable, il est nécessaire qu’un gradient thermique vertical soit conservé. La limite supérieure d’exploitation de l’ETM tombe alors à environ 3 TW. 

 Au-delà de ces limitations théoriques, il est clair que les perturbations des rejets sur la dynamique océanique, couplée avec la basse atmosphère et le milieux vivant, doivent être évaluées pour disposer de toutes les données nécessaires à l’appréciation de l’impact de l’ETM sur l’environnement et d’estimer les seuils à partir desquels ces effets peuvent être jugés intolérables. C’est l’objet de ce projet d’étude.

5 - Objectifs du projet d’étude

Les questions qui se posent concernant l’environnement dans une perspective d’exploitation de l’ETM sont nombreuses ; d’autant plus que les stratégies de rejets peuvent être différentes en fonction des objectifs. Pour une stratégie donnée on veut pouvoir répondre aux questions suivantes: 

1. Comment la dynamique de l’océan va-t-elle intégrer la perturbation de sa structure thermique ? 

2. Quelles conséquences les perturbations de la température de surface et l’apparition de «puits de chaleur» artificiels peuvent avoir sur l’atmosphère et sa dynamique ? 

3. Comment le milieu vivant océanique peut-il répondre à des apports supplémentaires de nutriments et des conditions thermiques différentes ? 

Ces questions ouvrent des perspectives de recherches qui peuvent se décliner sur trois plans distincts, qui dépendent encore des procédures de rejets choisies selon qu’elles créeront ou non des upwellings artificiels :

1. Étude des perturbations de la structure thermique et de la dynamique de l’océan engendrés par les rejets d’usines. 

2. Étude du couplage de ces perturbations océaniques (à la fois thermique et dynamiques) avec l’atmosphère. 

3. Étude de l’impact sur l’écosystème marin de l’apport artificiel de nutriments dans la zone euphotique

Ces trois domaines de recherches relèvent de la modélisation, outil de simulation incontournable pour des expériences irréalisables sur le terrain.  

6 - Conditions aux limites des études envisagées

L’exploitation de l’ETM est liée à l’existence de gradients thermiques verticaux importants et donc de températures de surface élevées que l’on ne trouve que dans les régions intertropicales et principalement dans leurs parties ouest où les eaux de surface sont les plus chaudes. On ne considérera a priori que les régions où l’écart de température moyen entre l’eau profonde et celle de surface est supérieure à 20°C c’est à dire situées très approximativement entre 20° N et 20°  S. Parmi les stratégies possibles afin de définir cette zone ETM plus précisément, on pourra fixer la profondeur de la prise d’eau froide á 1 000 mètres; ce choix reflète un stade de développement technologique du génie océanique que l’on peut considérer réalisable á court terme, D’une façon générale, on s’efforcera d’harmoniser les choix des paramètres adoptés par les auteurs de travaux similaires pour faciliter la comparaison des résultats.

7 - Les outils possibles

1. Les expériences de simulations des perturbations thermiques et dynamiques de l’océan pourront être réalisées à l’aide de modèles de circulation générale océanique (OGCM) utilisé en mode prédictif. Dans un premier temps, il ne sera pas nécessaire d’utiliser des versions hautes résolution de ces modèles. Des résolutions de 1 ou 2 degrés permettront de dégrossir le problème en multipliant, à un coût raisonnable, les simulations de quelques situations standards avec des répartitions de «parc d’usines » ETM variables en nombre, en position et en puissance croissante avec le temps.

2. Le couplage des perturbations océaniques avec l’atmosphère pourrait être étudié avec des modèles couplés tels que ceux utilisés pour la prévision saisonnière. Les modèles couplés OGCM/ AGCM qui réalisent la prévision ENSO pourraient être utilisés pour tester l’impact des upwellings artificiels sur le déclenchement d’épisodes ENSO le long de la bande tropicale Pacifique (Régions parsemée d’îles où des test préliminaires d’usines ETM ont été réalisés ou sont envisagés). 

3. Le couplage milieux vivant - modèles dynamiques océan-atmosphère est en plein développement dans différentes équipes de recherche. Des modèles expérimentaux existent, bientôt relayés par des modèles opérationnels. L’étude de la capacité de l’océan d’accroître sa productivité biologique par des remontées artificielles d’eaux profondes riches en nutriments est à l’ordre du jour et a donné lieu à un appel émis par un cénacle international de spécialistes (Bergen Déclaration - 2005). 

Références: 

EREC : ”EREC scénario to 2040"

Rui Xin HUANG : Ocean, energy flows in (Encyclopedia of Energy, vol. 4 page 500 2004)

William H. AVERY :  Renewable Energy from the Ocean. A guide to OTEC; William H. Avery & Chih Wu ; Oxford University Press, 1994. ISBN 0-19-507199-9

G. NIHOUS: Étude G.Nihous Doc pdf JRT ; Étude G.Nihous Doc pdf EGY (articles à publier) ; 

Dernier article : "Near-field Evaluation of Artificial Upwelling Concepts for Open-ocean Oligotrophic Conditions", paru dans J. of Marine Env. Eng., Vol. 8.

"Bergen Declaration"

...au développement industriel de l“Énergie Thermique des Mers” dans les Régions Ultra Périphériques de l’Union Européenne

Miche lGauthier

Introduction

Au cours des dernières décennies s’est développée l’idée que le recours aux énergies renouvelables et propres s’imposerait comme une nécessité pour répondre aux besoins du monde en énergie primaire. Non seulement pour pallier de possibles ruptures d’approvisionnements en combustibles : fossiles et nucléaires du fait de conflits et d’embargos ou de la raréfaction des ressources, mais aussi pour réduire autant que faire se peut les effets graves et durables - sinon irréversibles - que l’usage de ces combustibles traditionnels pourraient causer à notre environnement naturel. 

Pour agir et répondre à cette évolution les voies sont multiples : économiser l’énergie, en produire en polluant moins, exploiter de nouvelles ressources propres et renouvelables. Et pour suivre cette troisième voie les ressources marines offrent un potentiel de production important. 

L’exploitation des ressources marines d’énergie renouvelable

La marée, le vent offshore, la houle, et l’Énergie Thermique des Mers (ETM) sont les phénomènes marins pour lesquels des procédés de conversion en énergie primaire ont déjà été testés en mer à des échelles extrapolables jusqu’à des puissances de plusieurs millions de watts (MW) et pour lesquels on dispose d’estimations de coûts de production montrant que l'ETM peut devenir compétitive à court ou moyen terme. 

Les procédés développés pour l’exploitation de ces phénomènes sont par nature réputés non polluants dans la mesure où ils n’introduisent dans la biosphère ni énergie, ni composants chimiques. Ils entraînent des perturbations des flux naturels d’énergie et de matière, des emprises sur le domaine maritime, des contraintes pour la navigation, et d’autres nuisances, visuelles, voire auditives, que l’ont peut considérer - a priori - bénignes pour des installations off-shore. Cette assertion reste à valider au fur et à mesure que se développera l’exploitation de ces ressources afin d’en préciser les impacts et les limites supportables. 

La ressource ETM est stockée sous forme de chaleur dans les eaux de surface chauffées par le soleil. Présente dans tout l’océan de la ceinture intertropicale, elle est abondante, stable et utilisable en régime de base 24 heures sur 24 et 365 jours par ans. Son potentiel exploitable est estimé à cent fois celui de la marée et cinq à dix fois celui du vent ! Une part de ce potentiel se situe dans notre Z E E, la plus vaste après celle des USA.

L’ETM : principe de fonctionnement et perspectives d’industrialisation

En chauffant à sa température d’ébullition un fluide approprié sous sa forme liquide, il se transforme en vapeur. Si l’on fait passer cette vapeur dans une turbine couplée à un alternateur, avant de l’aspirer vers un condenseur où elle se refroidit et redevient liquide, on a réalisé une turbomachine à vapeur . Le procédé ETM fonctionne selon ce procédé. La «chaleur» nécessaire à la formation de vapeur est prélevée dans les eaux chaudes de surface de l’océan où la température peut atteindre 25 à 28 °C, et le "froid" nécessaire à sa condensation est fourni par l’eau pompée sous la thermocline, à quelques centaines de mètres de profondeur, là où sa température s’approche de quelques degrés centigrades. Le procédé ETM est donc identique à celui de nos centrales thermiques traditionnelles à combustibles fossiles ou nucléaire. Seules les conditions de fonctionnement changent. Le faible écart de température disponible dans l’ETM rend le procédé moins efficace et lourd en investissement. 

Grâce aux travaux français, avec les premières réalisations expérimentales des années 30, il a été démontré que le procédé ETM était viable. Aujourd’hui ce sont les États-Unis et le Japon qui ont repris ce rôle pionnier pour explorer les solutions techniques et les options économiques rendant l’exploitation de l’ETM de plus en plus attrayantes. Ils ont optimisé les performances des équipements : échangeurs et turbines, et conforté le degré de confiance de la tenue “à la mer” des conduites d’aspiration d’eau profonde. Ils ont aussi développé le concept d’usines ETM "multi-produits". Ce concept d'usines de tailles modestes, de quelques dizaines de MW, permet de valoriser les autres utilisations des eaux froides profondes: pour le conditionnement d’air, la production d'eau douce et de produits aquacoles. 

Américains et japonais ont également étudié l’extrapolation de la filière ETM à des usines flottantes de plusieurs centaines de MW pour produire des combustibles synthétiques transportables par navires citerne répondant aux besoins des pays industrialisés éloignés des zones où se situe la ressource ETM. 

Pendant le fonctionnement de leurs usines expérimentales, américains et japonais ont aussi acquis des données sur les effets des effluents rejetés dans le milieu naturel - notamment ceux d’eau profonde, encore froids et riches en sels minéraux - et abordé l’étude des limites de l’exploitation durable de la ressource. Sur cet aspect, le Club des Argonautes propose un programme de recherche...

L’ETM : une énergie marine négligée par l’Europe.

La ressource ETM, renouvelable, stable, et abondante, offre des perspectives d’exploitation multiformes particulièrement attrayantes. Les promoteurs américains et japonais imaginent son développement en 3 étapes complémentaires de difficultés croissantes - l’aboutissement favorable de la première autorisant l’engagement de la seconde, puis de la troisième. 

La première étape visera l’industrialisation de petites usines «multi-produits» répondant aux besoins immédiats de pays du "Sud" ayant un accès direct à cette ressource non intermittente. Elle serait réalisée en partenariat et avec l’appui technique et financier de la communauté internationale des pays industrialisés. 

Dans la seconde étape, l’expérience acquise pendant l’exploitation des usines de première génération servira à l’extrapolation des technologies vers des unités de capacités de production répondant à la demande de pays industrialisés, d’abord pour alimenter en électricité des villes côtières de la zone tropicale puis, pendant la troisième étape, pour la production et le transport de combustibles synthétiques (Ammoniac, méthanol, ou hydrogène), à destination du monde entier. 

En parallèle avec l’évolution technique et la réduction des coûts qui accompagneront un tel développement incrémental de la filière, la connaissance des impacts des prises d’eaux et rejets d’effluents s'améliorera. L’observation sur plusieurs décennies, du fonctionnement de centrales de capacités croissantes permettra d’en prévoir les effets sur l’environnement local, voire régional et global, et de mettre au point les politiques et les procédures de gestion des rejets, notamment la valorisation éventuelle du rejet d'eau froide. 

Après avoir été le pays pionnier de l’ETM au début du siècle dernier et après avoir encore lourdement investi entre 1982 et 1985 dans l’étude d’avant-projet d’une usine ETM pilote de 5 MW destinée à la Polynésie Française, la France a abandonné en 1986 tout effort dans ce domaine ; cela au motif que le coût de l’énergie produite n’était pas compétitif avec celui du marché d’alors sur le Territoire ! ce qui était a priori une évidence s’agissant d’un premier pilote d’une filière non mature. 

On ne peut que regretter cet abandon et l’absence d’initiatives pour organiser au niveau national ou européen la valorisation et la poursuite des travaux déjà engagés. Tous les investissements consentis au titre des fonds de Recherche de l’Union Européenne pour le développement des filières renouvelables portent sur les ressources renouvelables dites «indigènes» ce qui exclut implicitement l’ETM dont la ressource se situe dans l’océan tropical. Cet argument est doublement injustifié puisqu’il empêche de mettre à profit la ressource disponible dans les Régions Ultra Périphériques, (et plus largement dans une bonne part des Zones Économiques Exclusives de l‘Union Européenne) et exclut de facto les industriels européens, présents dans le secteur de l’énergie, d’un futur marché d’équipements que d’autres pays estiment important et prometteur. 

On a brièvement présenté ici les raisons de ce plaidoyer en faveur d’une contribution européenne au développement industriel de l“Énergie Thermique des Mers” dans les Régions Ultra Périphériques de l’Union Européenne dont le contenu reste à définir.

Extrait du livre : " Réflexions sur les causes de la liberté et de l'oppression sociale" par Simone Weil (1909-1943)

Petite Galliléade Galilée à l’Académie des Sciences

Guy Jacques 

La nomenclature des ères géologiques, définies sur des critères paléoenvironnementaux, paléontologiques ou sédimentaires, est revue tous les quatre ans par l’Union internationale des sciences géologiques. Aucune ambiguïté donc. Nous vivons bien aujourd’hui, et ce depuis un peu plus de 10 000 ans, à l’époque Holocène, qui a succédé au Pléistocène, commencé il y a 2,6 millions d’années, ces deux époques étant les plus récentes de l’ère Cénozoïque commencée il y a 65 millions d’années, moment connu de tous en raison de la disparition, entre autres, des Dinosaures.

«Officieusement», certains scientifiques estiment qu’il serait opportun de créer, sur d’autres critères, une ère géologique nouvelle, l’Anthropocène (du grec anthropos, « être humain »). Ce concept apparaît dans un ouvrage sur le réchauffement global du journaliste Andrew Revkin en 1992 où il définit ce qu’il nomme Anthrocène ! C’est donc Paul Crutzen, prix Nobel de chimie en 1995, et le biologiste Eugène Stoermer qui ont créé le terme Anthropocène en proposant, symboliquement, comme « date de naissance », 1784, année de dépôt du brevet de la machine à vapeur par James Watt, prémices de la révolution industrielle.

L’homme a certes modifié son environnement dès qu’il a occupé une place prépondérante dans l’écosphère voici quarante mille ans, au moment où Homo sapiens arrive en Europe sur le territoire occupé par les Néanderthaliens. La population compte environ cinq mille habitants durant trente mille ans avant de s’élever à trente mille âmes grâce au réchauffement climatique post glaciaire, entre -11 000 et –7 000 ans. Mais depuis deux cents ans, en raison de l’accroissement de la population, de 1 à 7 milliards d’habitants sur la planète, du développement de l’agriculture et de l’industrie et, récemment, de la mondialisation qui a multiplié les échanges, le rapport de l’homme à la biosphère a radicalement changé. L’exemple du changement climatique, dû en grande partie aux activités humaines, apporte de l’eau au moulin de ceux qui estiment légitime la création de cette ère géologique, quelle que soit la date de naissance qu’on lui donne. Le glaciologue Claude Lorius est de ceux-ci puisqu’il a intitulé son ouvrage publié en 2011 avec Laurent Carpentier à Actes Sud « Voyage dans l’Anthropocène : cette nouvelle ère dont nous sommes les héros ». Que l’on soit favorable ou non à cette appellation d’Anthropocène, il est incontestable que la pression exercée par l’homme sur son environnement a évolué exponentiellement au XXe siècle, quel que soit le critère considéré : consommation de papier, utilisation de l’eau, endiguement des rivières, déforestation tropicale, teneur en dioxyde de carbone ou en oxyde nitreux de l’atmosphère, apports d’engrais ou érosion de la biodiversité.

Cette ère n’a toutefois pas été reconnue ni ajoutée à l'Échelle des temps géologiques à l’occasion du 34e congrès international de géologie qui s’est réuni à Brisbane, en Australie, en août 2012, malgré une première tentative.

En 2007, le 4^ème rapport du GT I du GIEC, (sur les bases scientifiques de l'étude de la perturbation en cours du climat),

La recherche de la production d'énergie par fusion atomique a débuté dès les années 1950.

En octobre 2020, un gigantesque ouvrage débuté en 2003 est entré en fonction :

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L’une des dernières nouvelles publiées dans notre blog concerne des artefacts qui apparaissent parfois sous forme de Radars de précipitation : étranges rayons de vélo dans les cartes des échos des radars de pluie.

Sur fond de COP 28, dont la tenue à Dubaï, place forte de l’exploitation du pétrole, a suscité beaucoup de critiques…. Il est vrai que nos activités ont besoin de pétrole.

Deux centième réunion, en distanciel hélas, du Club des Argonautes, créé en 2003 : faire sauter un bouchon tous ensemble sera pour une autre fois.

Pour cette deux cent deuxième réunion, une visite qui nous a fait plaisir et honneur : Karina Von Schuckmann nous a rejoints en vidéoconférence pour nous parler du déséquilibre énergétique de la Terre.

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Avec l’usage maintenant très répandu des outils de communication qui permettent d’assister depuis chez soi à des conférences ou séminaires, nous avons accès presque chaque jour à des exposés diffusés depuis les quatre coins du monde :