L'énergie bleue est un moyen de générer de l'énergie par osmose, c'est-à-dire à partir des différences de concentration en sel de deux sources d'eau. La séparation de ces masses d'eau à travers une membrane semi-perméable provoque une différence de pression qui peut être utilisée pour entraîner une turbine. Enfin, la turbine est reliée à un alternateur qui génère de l'électricité.
Une telle différence peut être utilisée dans les endroits où l'eau douce se déverse dans la mer.
La technique de l'énergie osmotique est encore en cours de développement en raison de son potentiel mondial. On étudie actuellement si la salinité peut être augmentée en utilisant la chaleur résiduelle pour convertir la chaleur directement en énergie électrique à l'aide de systèmes thermo-électrochimiques.
L'un des avantages de l'énergie bleue est qu'il s'agit d'une source d'énergie renouvelable qui ne génère pas d'émissions de gaz à effet de serre. Elle est également considérée comme une énergie propre car elle ne génère pas de déchets polluants. Il ne rejette que de l'eau avec une concentration spécifique de sel dans la mer.
De plus, il est très efficace, des estimations suggérant qu'il pourrait fournir jusqu'à 1 % des besoins mondiaux en électricité. Cependant, la technologie en est encore à ses premiers stades de développement et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour la commercialiser.
Comment Fonctionnent Les Centrales électriques Osmotiques ?
Une solution saline contient de l'énergie qui peut être exploitée. La dissolution du sel est un processus endothermique dans lequel, comme pour la plupart des sels, la température de l'eau chute pendant la dissolution.
L'énergie nécessaire pour évaporer l'eau est plus élevée avec de l'eau salée qu'avec de l'eau douce. Donc, si l'eau salée et l'eau douce se croisent à la même température, la température augmente légèrement. Un échangeur de pression utilise la pression générée par cette augmentation de température pour entraîner des turbines hydrauliques afin de produire de l'électricité.
L'énergie Bleue Dans La Nature
Cette conversion d'énergie osmotique se produit également naturellement. Dans ce cas, les cellules végétales contiennent des sels dont la concentration augmente avec l'évaporation. La paroi cellulaire végétale est une membrane permettant à l'eau d'être transportée du sol par osmose.
Avantages De La Puissance Osmotique
Les avantages de la puissance osmotique sont nombreux :
C'est une ressource renouvelable.
C'est une énergie propre et ne produit pas de gaz à effet de serre.
Il peut générer de l'électricité sans barrages ni réservoirs, ce qui peut aider à préserver les habitats naturels.
L'énergie osmotique est relativement facile à installer et à entretenir, ce qui en fait une option rentable pour de nombreuses régions.
La technologie est également très efficace, car elle peut générer de l'énergie à partir du gradient de température naturel entre l'eau douce et l'eau salée.
Enfin, l'énergie osmotique ne nécessite l'utilisation d'aucun additif chimique ou polluant, ce qui en fait une source d'énergie respectueuse de l'environnement.
Méthodes Pour Exploiter L'énergie Bleue
Osmose à Pression Retardée
La première technique, l'osmose retardée par pression (PRO), est basée sur l'osmose. Cela se produit lorsque l'eau douce et l'eau salée sont en contact à travers une membrane qui permet le passage de l'eau mais pas des substances dissoutes telles que le sel. En conséquence, l'eau douce s'écoule à travers la membrane vers le côté salé, se jetant dans la mer. Là, une pression osmotique est générée qui peut être utilisée comme source d'énergie.
La pression monte théoriquement à 28 bar à 10°C et une différence de concentration en sel de 3,5 %. Cependant, la pression réelle est inférieure en raison de la dilution qui se produit. Avec la pression résultante, une turbine hydraulique peut être entraînée, générant de l'électricité.
L'eau saumâtre est produite comme un déchet, rien de plus que ce qui se serait passé si l'eau avait atteint la mer sans obstacles.
électrodialyse Inversée
Une deuxième méthode utilise l'électrodialyse inverse. L'eau salée et l'eau douce qui coule sont entourées de membranes sélectives d'ions, ce qui entraîne une tension minimale entre ces membranes.
La connexion des membranes en série crée une tension utilisable et peut générer de l'électricité immédiatement. Cependant, le problème est encore une trop petite capacité par m² de la surface de la membrane.
Ammoniac
Une troisième méthode utilise l'ammoniac (NH3) dans une pile à combustible à membranes sélectives d'ions. La chaleur résiduelle à faible teneur en calories restaure la différence de concentration requise et utilise la chaleur résiduelle provenant, par exemple, de l'industrie (batterie à ammoniac à régénération thermique TRAB).
Cette méthode pour exploiter l'énergie osmotique est encore à l'étude.
Centrales électriques Osmotiques
Alors que la plupart des centrales électriques reposent sur des turbines pour produire de l'électricité, les centrales électriques osmotiques exploitent le flux naturel d'eau entre l'eau douce et l'eau salée pour créer de l'énergie. Ce processus est connu sous le nom d'électrodialyse inversée (RED) et il a le potentiel d'être une source d'énergie propre et renouvelable.
Dans une usine RED, deux membranes sont séparées par une solution contenant du sel. Lorsque l'eau s'écoule du côté eau douce vers le côté eau salée, elle crée un gradient de concentration qui entraîne les ions à travers les membranes. Ces ions traversent un électrolyseur, qui génère de l'électricité.
La beauté de RED est qu'il peut être alimenté par n'importe quelle source d'eau douce et salée, ce qui en fait une source d'énergie renouvelable largement disponible.
De plus, comme les centrales RED n'utilisent pas de turbines ou d'autres pièces mobiles, elles sont relativement silencieuses et ont de faibles coûts de maintenance.
Où Sont Les Centrales électriques Osmotiques Les Plus Importantes ?
Les centrales électriques osmotiques sont généralement situées près du littoral, avec une forte concentration de sel dans l'eau.
Les centrales électriques osmotiques les plus importantes se trouvent en Norvège, en Suède et aux États-Unis. En Norvège, la centrale de Statkraft produit environ 4 MW d'électricité par osmose inverse, tandis que la centrale suédoise de Vattenfall produit environ 5 MW.
Le département américain de l'énergie développe une usine pilote de 10 MW à Brooklyn, New York.
Inconvénients De La Production D'énergie Osmotique
Les principaux inconvénients de ce type d'énergie renouvelable sont :
L'énergie osmotique a une capacité limitée par mètre carré de surface membranaire en plus du prix et de la résistance des membranes.
Les membranes sont polluantes car elles sont, après tout, d'excellents filtres. L'eau douce des rivières et l'eau de mer contiennent des particules d'algues, de sable et d'argile.
Les centrales à gradient de salinité ne peuvent être implantées qu'aux endroits présentant une différence significative entre la salinité de l'eau de rivière et celle de l'eau de mer. Cela limite le nombre de sites adaptés à ce type de production d'énergie.
Enfin, la production d'énergie osmotique en est encore à ses balbutiements et n'a pas encore été déployée commercialement. Par conséquent, il reste à déterminer son efficacité dans des opérations à grande échelle ou son rapport coût-efficacité par rapport à d'autres sources d'énergie renouvelables.
