L’étude mondiale identifie les meilleurs sites pour l’énergie actuelle de l’océan

À mesure que la demande d’électricité mondiale augmente, les sources d’énergie traditionnelles sont sous tension. Les océans, qui couvrent plus de 70% de la surface de la Terre, offrent un vaste potentiel d’énergie propre à partir de ressources renouvelables telles que les courants océaniques et les vagues.

Cependant, le développement des énergies renouvelables marines en est encore à ses débuts par rapport au vent et énergie solaire. Un défi consiste à identifier les emplacements les plus réalisables et économiquement viables pour les projets énergétiques actuels océaniques. Alors que de nombreuses études se sont concentrées sur l’évaluation régionale des ressources énergétiques actuels de l’océan, une évaluation globale basée sur les données réelles fait défaut, jusqu’à présent.

En utilisant plus de 30 ans de données mesurées du Global Drifter Program (PIB) de la NOAA, une étude unique du College of Engineering and Computer Science de la Florida Atlantic University fournit l’évaluation mondiale la plus complète de l’énergie actuelle de l’océan à ce jour. Et il y a de grandes nouvelles pour le sud-est de la Floride.

Les chercheurs ont exploré le potentiel de capturer l’énergie cinétique courants océaniquesen se concentrant sur l’estimation de la densité de puissance et sa variation dans le temps et l’emplacement. Le PIB comprend environ 1 250 bouées par satellite qui mesurent les courants océaniques et leurs positions. Pour cette étude, les chercheurs ont utilisé plus de 43 millions de points de données de mars 1988 à septembre 2021.

Résultats, publiés dans la revue Énergie renouvelable, révèlent que les eaux au large de la côte est et de l’Afrique du Sud de la Floride ont constamment montré densités de pouvoirce qui les rend idéaux pour produire de l’électricité à partir des courants océaniques. Plus précisément, ces régions ont montré des densités de puissance supérieures à 2 500 watts par mètre carré, une valeur 2,5 fois plus dense de l’énergie qu’une « excellente » ressource d’énergie éolienne. Les eaux relativement peu profondes – sur 300 mètres de profondeur – améliorent leur aptitude à extraire l’énergie à l’aide de turbines à courant océanique. En revanche, des régions comme le Japon et certaines parties de l’Amérique du Sud n’ont pas montré de densités de puissance similaires à ces profondeurs.

« Notre étude a révélé qu’environ 75% des zones totales de densité de haute puissance, couvrant environ 490 000 kilomètres carrés de l’océan, ont des niveaux d’énergie entre 500 et 1 000 watts par mètre carré. Collège d’ingénierie et informatique. « Notre étude donne également un aperçu des facteurs qui peuvent influencer la précision des estimations de production d’énergie telles que les conditions environnementales et les méthodes de mesure. »

Des densités de puissance élevées, plus de 2 000 watts par mètre carré, se trouvent au large de la côte sud-est des États-Unis, de la Floride à la Caroline du Nord et le long des côtes orientales et sud-est de l’Afrique (Somalie, Kenya, Tanzanie, Afrique du Sud et Madagascar). Des densités de puissance inférieures sont observées dans le Pacifique oriental (Japon, Vietnam et Philippines), le nord de l’Amérique du Sud (Brésil et Guyane française) et la côte orientale de l’Australie.

Une autre constatation clé de l’étude était la précision des estimations de la densité de puissance. En Amérique du Nord et au Japon, les calculs étaient très fiables, fournissant la confiance dans les prévisions de potentiel énergétique. De plus, les comparaisons avec les études existantes ont confirmé la fiabilité des résultats dans ces régions, car la densité de puissance estime les mesures étroitement appariées obtenues par d’autres méthodes de mesure. Cependant, des zones comme l’Afrique du Sud et certaines parties de l’Amérique du Sud, en particulier au large du nord du Brésil et de la Guyane française, étaient plus difficiles à évaluer en raison de données limitées ou de conditions d’eau très variables.

« Des régions comme le Brésil et l’Afrique du Sud ont des données limitées disponibles, ce qui affecte la précision des prévisions énergétiques, ce qui rend plus difficile d’évaluer pleinement leur potentiel d’extraction d’énergie », a déclaré Yufei Tang, Ph.D., co-auteur et professeur agrégé, FAU Department of Electrical Engineering and Computer Science, directeur du FPL Center for Intelligent Energy Technologies (Inetech) (fau.edu/engineering/research/fpl-center-intelligent-energy-technologies/), et membre du FAU Institute for Sensing and Embedded Network Systems Engineering (I-Sense).

« L’élargissement de la collecte de données affinera notre compréhension et débloquera le plein potentiel énergétique. Par exemple, les études spécifiques à la région utilisant des profileurs acoustiques à courant Doppler pourraient mieux estimer la production d’énergie pour les turbines submergées. »

Les résultats montrent également des domaines comme l’Afrique du Sud et le Japon, tout en ayant des densités de puissance élevée eaux plus profondes et des modèles d’écoulement complexes. Les zones en eau profonde (1 000 mètres ou plus) rendent l’extraction d’énergie plus difficile.

« La relation entre la profondeur et la densité de puissance est cruciale pour le placement et la conception de la turbine. Des courants océaniques solides sont situés près de la surface de la mer où la profondeur totale de l’eau varie généralement de 250 mètres à plus de 3000 mètres », a déclaré James H. Vanzwieten Jr., Ph.D., co-auteur et professeur adjoint au FAU Ocean of Ocean and Mechanical Engineering.

« Cela présente des défis importants, car les turbines nécessiteraient des systèmes d’amarrage avancés pour les garder stables et opérationnels. La profondeur accrue soulève également des préoccupations concernant le coût et la complexité de l’installation et de la maintenance, ce qui rend essentiel à développer des technologies spécialisées pour ces environnements difficiles. »

Les variations saisonnières jouent également un rôle important dans la disponibilité énergétique. Au cours des mois les plus chauds de l’hémisphère nord (juin à août), des densités de puissance plus élevées sont observées dans des régions comme la Floride, le Japon et le nord du Brésil, s’alignant avec une demande d’énergie accrue au cours de ces mois. De même, les densités de puissance les plus élevées en Afrique du Sud se produisent pendant leurs mois les plus chauds (décembre à février). Ces schémas saisonniers indiquent que l’énergie du courant de l’océan pourrait bien s’aligner sur des périodes de demande d’électricité plus élevée associée à une utilisation accrue de la climatisation, ce qui en fait une source potentiellement fiable d’énergie renouvelable.

« Les estimations précises de l’énergie du courant de l’océan reposent sur des facteurs critiques tels que la densité des données, le type de données et la variabilité du flux », a déclaré Stella Batalama, Ph.D., doyen du College of Engineering and Computer Science. « Les résultats de cette étude mettent en évidence la nécessité de considérer attentivement ces variables, et les caractéristiques énergétiques fournies aideront à garantir que l’énergie actuelle de l’océan peut être intégrée efficacement dans le paysage plus large des énergies renouvelables. »

« Cette recherche révolutionnaire se renforce davantage du sud-est de la Floride comme l’un des principaux emplacements pour exploiter la puissance des courants océaniques », a déclaré Gabriel Alsenas, directeur du Southeast National Marine Renewable Energy Center. « Chez SNMREC, nous sommes fiers d’être à l’avant-garde de l’innovation énergétique intérieure, ce qui a fait progresser les progrès vers un avenir plus résilient. Avec notre accès unique à un courant océanique abondant, nous ouvrons la voie à incubier les technologies de pointe qui augmenteront notre sécurité énergétique régionale et notre domination nationale de l’énergie. »