Inauguration de la plus grande installation OTEC à Hawaï

L’une des plus grandes installations au monde qui récupère l’énergie des gradients de température océanique a été mise en service en août à Hawaï.

L’inauguration de l’installation de conversion de l’énergie thermique des océans (OTEC) de 100 kW au Laboratoire d’énergie naturelle de l’Autorité d’Hawaï (NELHA) marque une étape importante pour la technologie (Figure 1). L’échangeur de chaleur est l’un des éléments clés testés dans l’installation. « Les échangeurs de chaleur représentent environ [a third] du coût d’une centrale OTEC de 100 MW », explique le développeur Makai Ocean Engineering. « Toute légère réduction des coûts, amélioration de l’efficacité, réduction de la taille ou prolongation de la durée de vie contribuera grandement à améliorer l’économie d’OTEC. »

1. Un OTEC Aloha. Makai Ocean Engineering a célébré en août la connexion d’une usine de conversion de l’énergie thermique des océans (OTEC) en cycle fermé au réseau américain. Avec l’aimable autorisation de Makai Ocean Engineering

Selon le National Renewable Energy Laboratory, un jour moyen, 23 millions de kilomètres carrés de mers tropicales absorbent une quantité de rayonnement solaire égale en contenu calorifique à environ 250 milliards de barils de pétrole, dont un dixième pourrait fournir 20 fois les besoins en électricité de la planète. États-Unis entiers un jour donné. L’OTEC est une technologie proposée dès 1881 par un physicien français pour convertir ce rayonnement solaire en énergie électrique. Il cherche essentiellement à exploiter les gradients thermiques de l’océan – des différences de température d’au moins 36 degrés entre l’eau de surface chaude et l’eau de mer profonde froide – pour conduire un cycle de production d’énergie. Il a été prouvé qu’OTEC fournit une alimentation de base continue ainsi que de l’eau potable fraîche et de l’eau froide pour la réfrigération, mais bien que plusieurs prototypes aient été testés par intermittence depuis le déploiement de la première turbine basse pression expérimentale de 22 kW en 1930, aucune usine à l’échelle commerciale exister.

Au fil des ans, plusieurs projets ont démontré le potentiel de cette technologie prometteuse. Des chercheurs japonais, encouragés par le ministère du Commerce international et de l’Industrie, ont construit plusieurs usines pilotes à l’Université de Saga sur l’île de Kyushu. En 2013, leurs efforts ont abouti à un projet de démonstration composé de deux unités de 50 kW qui utilisent le réfrigérant R134a comme fluide de travail. Cette installation est utilisée pour évaluer les impacts des conditions météorologiques et de l’eau de mer variables sur l’efficacité de la centrale. Pendant ce temps, en 2013, la Corée du Sud a également construit une usine pilote de 20 kW, avec des plans pour l’étendre à un projet de 200 kW.

L’installation d’essai OTEC de NELHA est équipée de canalisations en eau profonde et de stations de pompage et utilise de l’ammoniac en cycle fermé (Figure 2).

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2. Cycle fermé OTEC. Dans la version à cycle fermé de la conversion de l’énergie thermique des océans (OTEC) telle qu’elle est utilisée au Natural Energy Laboratory of Hawaii Authority (NELHA) dans son installation de 100 kW, l’eau de mer chaude de la surface de l’océan vaporise un fluide de travail à bas point d’ébullition (NELHA utilise de l’ammoniac), qui s’écoule ensuite à travers un évaporateur. La vapeur se dilate et fait tourner une turbine entraînant un générateur. La vapeur est ensuite condensée à l’aide d’eau de mer froide pompée au plus profond de l’océan. Le fluide de travail est continuellement recyclé dans ce système fermé. Avec l’aimable autorisation de Makai Ocean Engineering

Makai Ocean Engineering, qui a installé l’installation, est en discussion avec NELHA pour vendre l’électricité excédentaire à un taux de tarif de rachat d’environ 19 cents/kWh. Les revenus de l’électricité seront utilisés pour « soutenir la poursuite de la recherche et du développement de la technologie OTEC », a déclaré la société. La recherche et le développement de l’usine ont été financés par l’Office of Naval Research par l’intermédiaire du Hawaii Natural Energy Institute, et l’infrastructure a été financée par le Naval Facilities Engineering Command.

La société souhaite éventuellement mettre en place une installation de 100 MW, mais note que la croissance du petit secteur OTEC mondial est entravée par des coûts d’investissement élevés et des problèmes d’accès au financement. « Actuellement, Makai vise à réduire les coûts et à améliorer l’économie des usines OTEC offshore de taille moyenne et à grande échelle », a-t-il déclaré. « Afin d’attirer des investissements pour construire une usine de cette taille, les développeurs devront d’abord valider la technologie d’une usine OTEC offshore de 5 à 10 mégawatts pendant plusieurs années. »

Selon un récent rapport sur la technologie de l’énergie océanique de la Commission européenne, ce projet sera l’un des rares en cours de développement. D’autres incluent une installation de 5 MW en cours de développement aux Bahamas, pour laquelle la Bahamas Electricity Corp. a déjà signé un contrat d’achat d’électricité ; un projet de 1,5 MW en test à La Réunion ; et une centrale terrestre de 10 MW prévue pour une grande station balnéaire sur l’île de Hainan en Chine par la société de défense Lockheed Martin. Un projet de 13 MW prévu par l’US Navy sur Diego Garcia dans l’océan Indien est au point mort. « La performance économique d’une usine OTEC dépendra beaucoup de sa configuration et de son emplacement spécifiques », ont souligné les auteurs du rapport.

—Sonal Patel est une PUISSANCE éditeur associé.