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“Réfléchissez au mouvement des vagues, au flux et au reflux, au va-et-vient des marées, l’Océan est une immense force perdue.”

Victor HUGO, Quatrevingt-Treize

Quelques repères sur les usines marémotrices

Les premières utilisations de l’énergie des marées remontent au Moyen Âge (entre le V^ème  et le XV^ème siècle) avec les moulins à marée, notamment en Bretagne, qui se basaient sur le même mécanisme que les usines marémotrices mais appliqué à une échelle plus réduite. C’est en 1897, que l’ingénieur L. Pilla-Deflers envisage d’utiliser le flux et reflux des marées comme force motrice. Ses recherches vont notamment servir à la réalisation de l’usine marémotrice de la Rance qui fut une idée de l'ingénieur en chef des Ponts et Chaussées Georges Boisnier, et menée par l'ingénieur Robert Gibrat.

De nombreux événements ont contribué au développement ou au déclin de l'utilisation de l'énergie marémotrice dans le monde. Ces dates sont référencées sur la page suivante : Chronologie.

Aspects techniques

Principe des marées

Phénomène des marées dû à l'attraction gravitationnelle de la Lune et à la force centrifuge

Les marées sont dues à l’attraction gravitationnelle de la Lune et du Soleil à laquelle s’ajoute la force centrifuge liée à la rotation de la Terre sur elle-même. L’influence de la Lune est plus importante que celle du Soleil car la Lune est plus proche de la Terre. En raison de l'attraction gravitationnelle de la Lune, le niveau d’eau de l’océan s’élève lorsque la Lune passe à la verticale de cet océan. Le même phénomène se produit pour l’océan situé sur la face opposée de la Terre en raison de la force centrifuge. Les océans qui ne sont pas situés à la verticale de la Lune se trouvent alors à marée basse. Il y a deux marées par jour (la période de marées étant d’environ 12h25).

Phénomène de mortes eaux en raison de l'angle droit formé par la Terre, le Soleil et la Lune

Le phénomène des marées est amplifié lors d’alignements particuliers de la Terre, de la Lune et du Soleil. En effet, lorsque ces trois astres sont alignés, la marée est à son maximum d'amplitude ; c’est ce qu’on appelle les vives eaux. D'autre part, quand la Lune, la Terre et le Soleil forment un angle droit, la marée est à son minimum d'amplitude ; ce sont les mortes eaux. L’un des avantages principaux de l’énergie marémotrice est la prévisibilité des marées, contrairement à l’éolien ou au solaire.

Phénomène de vives eaux en raison de l'alignement de la Terre, de la Lune est du Soleil

Principe de fonctionnement d'une usine marémotrice

Schémas techniques

Comme le montre la figure ci-dessous, le simple effet au vidage consiste à produire de l'électricité lors du vidage du bassin dans la mer. En d'autres termes, on utilise le bassin pour stocker l'eau provenant de la mer (à marée haute) puis on ferme les vannes de l'usine jusqu'à ce que la marée soit basse pour créer une grande différence de hauteur entre le niveau d'eau côté bassin (haut) et le niveau d'eau côté mer (bas). Ainsi en ouvrant les vannes, l'eau du bassin va se déverser dans la mer : la conversion d'énergie potentielle en énergie mécanique va permettre de produire de l'électricité grâce à la rotation d'une turbine. Le cycle se répète lorsque le niveau d'eau du bassin est le même que celui de la mer.

Schéma fonctionnel du simple effet au vidage

Le simple effet au remplissage et le double effet sont basés sur ce même principe, les vannes étant baissées à des instants différents. On remarque que suivant l'effet recherché, la turbine utilisée pour produire de l'électricité est différente ; il est donc inutile d'investir dans une turbine qui peut tourner dans les deux sens pour un simple effet.

Pour en savoir plus sur le fonctionnement des usines marémotrices : Schémas techniques.

Conversion de l'énergie potentielle en énergie mécanique : le potentiel marémoteur

Robert Gibrat, ingénieur chargé de la conception de l'usine marémotrice de la Rance, a été le premier à théoriser et à inventer une formule pour calculer le potentiel énergétique d'une marée dans un bassin donné. Pour choisir un site marémoteur des calculs sont effectués pour évaluer le potentiel marémoteur du site en fonction de la surface du bassin de retenue d'eau au cours de la mi-marée (S) et du marnage moyen (A) (différence de hauteur d'eau entre la marée haute et la marée basse) selon la relation : $E(GWh/an)=2.S(km^{2})A^{2}(m)$.

Le potentiel marémoteur d'un site correspond à l'énergie que l'on peut tirer d'un volume d'eau présent dans le bassin de surface (S) et se vidant de la hauteur (A). Le déplacement du volume d'eau de hauteur (A) et de surface (S) va permettre la production d'énergie. Lorsqu'il va se déplacer verticalement d'une hauteur A, il y a conversion d'énergie potentielle en énergie mécanique, l'énergie potentielle étant définie par la relation : $E(J)=\rho .g.S.A^{2}$ avec ρ la masse volumique de l'eau et g la constante universelle de gravitation.

Par exemple, l'usine marémotrice de la Rance a une surface de retenue d'eau (S) de 22 km² et produit en moyenne 540 GWh/an. D'après la formule précisée ci-dessus, on peut dont en déduire un marnage moyen utile de 3,5 mètres. Le marnage moyen mesuré à l'emplacement de l'usine est théoriquement de 8,6 mètres ; on peut donc remarquer qu'une seule partie de l'énergie potentielle créée par la différence de niveau d'eau de part et d'autre du bassin peut être exploitée lors de la conversion en énergie mécanique et par conséquent pour la production d'électricité.

Fonctionnalités du barrage : l'exemple de l'usine marémotrice de la Rance

Le barrage de la Rance rend des services qui dépassent la production d’électricité. Il doit respecter des obligations légales, certaines fixées à l'origine par les riverains :

• Répéter le même cycle de marée côté mer que côté Rance : 2 marées côté mer donc également 2 marées côté Rance.
• Respecter le cycle de grandes marées lié à la Lune mais le décaler : marées décalées d'une heure ou deux pour les besoins de fonctionnement de l'usine sans porter atteinte à l'environnement.
• Limiter les inondations et les crues dans l'estuaire (hauteur maximum fixée à 12 mètres) et maintenir un niveau d'eau minimum (4 mètres) dans l'estuaire pour permettre aux navigations d'emprunter l'écluse ce qui entraîne l'explosion du tourisme : mouillages pour les bateaux dans l'estuaire, ports, chantiers navals pouvant travailler toute l'année, navigation permanente.
• Assurer le transport routier : en reliant les deux côtés de l'estuaire, le barrage constitue un axe de circulation majeur. L'activité économique de la région est dopée par la facilitée de traverser la Rance grâce à la route disposée sur le barrage.
• Générer des emplois directement sur le site (maintenance de l'usine, musée (espace découverte)...).

La majorité de ces obligations ne privilégient pas l'intérêt économique de l'usine marémotrice qui aurait plutôt tendance à utiliser les marées les plus hautes possibles de manière à avoir une chute d'eau plus importante de part et d'autre du barrage et donc d'augmenter la production d'électricité.

Contraintes géographiques et naturelles

Les sites remplissant les critères suffisants pour l’utilisation de l’énergie marémotrice sont assez rares. Pour qu’un site soit exploitable, il est important que le marnage (différence entre la hauteur de la mer à marée basse et à marée haute) soit au moins de 5 mètres. Par conséquent, la zone doit présenter des variations de hauteur de niveau d'eau importantes. En ce qui concerne le marnage dans le bassin de la Rance, il peut atteindre 13,5 mètres par périodes.

Deuxièmement, la présence d'un bassin est indispensable pour le fonctionnement de l'usine. Par conséquent, il est idéal que la côte possède une topographie favorable afin de limiter les coûts liés à la fermeture du bassin. Le site de la Rance est tout à fait approprié : la largeur de l’estuaire de la Rance (750 mètres environ) permet d’en faire un grand bassin (surface : 22 km², hauteur de niveau d'eau maximum : 13,5 m) dont le volume utile est de 184 millions de m³.

La stabilité de l’usine est également essentielle : la composition des sols doit permettre à l’usine de rester stable. Le terrain d'implantation doit donc être rocheux ou sablo-graveleux (constitué à la fois de sable et d'argile) pour pouvoir supporter la structure de l'usine sans effondrements.

Contraintes techniques

Un des plus gros enjeux auxquels doivent faire face les centrales marémotrices est la corrosion. En effet, les installations étant immergées dans l'eau de mer, cette dernière provoque leur détérioration en raison de processus chimiques basés sur des réactions d'oxydo-réductions du métal sous l'action de l'oxygène dissous dans l'eau. Cette pression 'naturelle' peut être limitée par la présence d'anodes sacrificielles disposées sur les hélices des turbines par exemple. Composées d'un métal plus réducteur que celui à protéger, elles vont être attaquées à la place des installations métalliques de l'usine marémotrice.

D'autre part, comme cela est le cas à l'usine marémotrice de la Rance, les équipements sont généralement automatisés. L'ouverture et la fermeture des vannes sont notamment commandées à distance ce qui implique une maintenance importante du site pour prévenir d'un éventuel dysfonctionnement. Cette contrainte technologique s'ajoute aux contraintes géographiques et naturelles précisées ci-dessus.

Les principales usines marémotrices en exploitation dans le monde

Localisation	Nom	Début de construction	Date mise en service	Puissance (capacité électrique)
COREE DU SUD	Centrale marémotrice de Sihwa	1994	4 août 2011	254 MW
FRANCE	L’usine marémotrice de la Rance	1961	26 novembre 1966	240 MW
CANADA	Centrale marémotrice d'Annapolis Royal	1984	1984	20 MW
CHINE	Centrale marémotrice de Jiangxia	1980	1980	3,2 MW
RUSSIE	Centrale marémotrice de Kislaya Guba	1968	1968	1,7 MW

Évolution de l'intérêt porté à l'énergie marémotrice : analyse de la trajectoire

Trajectoire des usines marémotrices

Premières utilisations des marées (avant le XX^ème siècle)

Avant l'invention de la machine à vapeur, l'homme avait comme seules sources d'énergie, ses propres forces physiques, celles d'animaux de trait, mais aussi la force du vent et de l'eau. Ces sources étaient principalement exploitées par le biais de moulins hydrauliques et éoliens. Traditionnellement, les moulins sont utilisés pour convertir l'énergie cinétique contenue dans l'eau ou dans l'air en énergie mécanique. On les utilisait pour moudre des aliments tels que les céréales, mais également pour scier du bois ou travailler les métaux dans les forges.

La date précise de l'invention du moulin à marée reste encore indéterminée, les chiffres variant avec les nouvelles recherches. Les documents les plus anciens référençant l'utilisation de l'énergie marémotrice datent du X^ème siècle et présentent des moulins situés en Irak. Cependant, d'après de récentes recherches archéologiques, le premier moulin à marée pourrait être apparu au VII^ème siècle sur la Fleet à Londres. Pendant le Moyen Âge, les moulins à marée se sont développés en Europe. Ils vont subir un déclin à partir de la première révolution industrielle au XVIII^ème siècle. Le charbon est utilisé comme source de substitution à l'eau, en alimentant la machine à vapeur et permettant d'être indépendant des énergies naturelles telles que les marées. La deuxième révolution industrielle au XIX^e siècle est marquée par l'arrivée de l'électricité. L'exploitation de l'électricité présente l'avantage d'avoir une indépendance entre le lieu de production et celui de l'utilisation. Les anciens moulins dont les moulins à marée sont abandonnés pour être remplacés par des moteurs électriques. Cependant, au XX^ème siècle, les marées vont être utilisées de nouveau pour produire de l'électricité avec les usines marémotrices.

Premiers projets d'usines marémotrices (première moitié du XX^ème siècle)

Les premiers projets d'usines marémotrices sont apparus dans les années 1920. Plusieurs pays ont effectué des études d'installations d'usines marémotrices dont le Canada et l’Angleterre. La France prépare à partir de 1921 un projet d'usine marémotrice à l'Aber-Wrac'h, en Bretagne, proche de la ville de Brest. Cette installation a un caractère expérimental, elle a pour objectif de préparer l'usine de la Rance. Le projet est soutenu par l’État qui le subventionne. La production d'énergie électrique par les marées est novatrice, car au début du XX^ème siècle l'électricité était produite à partir du charbon ou des barrages hydroélectriques principalement. Cet aspect avant-gardiste a participé à l'élaboration du projet, la France aurait été le premier pays à développer cette technique.

Le projet de l'Aber-Wrac'h s'inscrit dans une dynamique de développement de l'électricité. Dans les années 1920, un ensemble de progrès techniques permet d'avoir des applications de plus en plus nombreuses de l'électricité, avec le tramway ou le téléphone. Dans cette période, on commence à pouvoir transporter l'électricité sur des longues distances et des programmes d'électrification du territoire sont mis en place. Le domaine d'utilisation de l'électricité s'élargit avec le début de l'électroménager. L'électricité s'implante dans le milieu domestique. La volonté de développement du réseau électrique en France se perçoit par le lancement de programmes d'électrifications du territoire par l’État. En 1919, seulement 20 % des communes sont raccordées à l'électricité, en 1941, c'est près de 97 % de la population qui est desservie.

Même si le projet semblait appartenir à un mouvement favorable, l'usine de l'Aber-Wrac'h ne fut jamais construite. L'installation de la centrale avait commencé en 1928, mais a été arrêté par manque de fonds dû au krach boursier de 1929. Investir dans un projet expérimental présentait un risque. De plus, les moyens techniques étaient encore insuffisants pour être une construction intéressante. Pour subvenir au besoin d'électricité, en période de crise financière, l'investissement va se tourner vers des techniques maîtrisées telles que les barrages hydroélectriques. Après 1929, suit une période avec un intérêt réduit pour les usines marémotrices. L'intérêt pour ces structures réapparaît en Russie en 1938. Des études sont entreprises pour la construction d'une centrale expérimentale de petite taille.

Construction des premières usines marémotrices (deuxième moitié du XX^ème siècle)

Dans les années 1960, les projets d'usines marémotrices se concrétisent. En effet, à partir des années 1930, des idées de projets commencent à apparaître, notamment pour une centrale à Kislaya Guba en Russie en 1938 (dont les études dureront jusqu'en 1965), et de la Rance en Bretagne, dont les études de conception commencèrent en 1943. Ainsi, Kislaya Guba commence à être construite en 1968 et l'usine marémotrice de la Rance est mise en service en 1966. De plus, de nouveaux projets voient le jour comme l'usine d'Annapolis Royal au Canada, datant de 1960.

À cette période, au cœur des Trente Glorieuses, la classe moyenne se modernise, et a de plus en plus accès à la consommation et l'énergie. Il faut donc trouver de nouvelles sources d'énergie afin de répondre à cette demande en pleine explosion. C'est dans le même temps que commence à progresser l'énergie nucléaire. La première centrale nucléaire sur le territoire français est construite en 1962. En effet, la production d'énergie par les usines marémotrices est dépendante de la géographie du site, tandis que pour une centrale nucléaire, si les contraintes géographiques sont respectées, la production sera constante quel que soit le site. C'est un avantage conséquent qui explique, selon nous, la croissance exponentielle de production d'énergie provenant des centrales nucléaires.

À partir des années 1980, un changement de mentalités s'amorce. Le monde entame une prise de conscience de son impact sur l'environnement et commence à réagir. Le concept de "transition énergétique", qui aspire à une sortie du pétrole et du nucléaire, naît en Allemagne. Les usines marémotrices d'Annapolis Royal et de Jiangxia sont mises en service en 1980 et 1984.

Les usines marémotrices au XXI^ème siècle

Courant années 2000, le besoin de protéger l'environnement poursuit son ancrage dans les consciences. La population mais aussi les gouvernements comprennent qu'ils ont un impact direct sur l'environnement. Ce fait s'illustre notamment avec le Sommet de la Terre en 1992 (dans le cadre de la Convention des Nations Unies), ou encore avec la rédaction du protocole de Kyoto en 1997. Ces réflexions vont aboutir à des mesures mises en place au début des années 2000, visant à réduire la production de gaz à effet de serre. Dans ce contexte, l'intérêt pour les énergies renouvelables connaît un véritable essor ; des moyens financiers et techniques sont débloqués pour trouver aux énergies utilisées des alternatives plus vertes. Les usines marémotrices en sont une, les pays possédant des côtes avec un marnage suffisamment important relancent des projets. La Corée du Sud et le Royaume-Uni mettent en service de nouvelles centrales. Des projets plus ambitieux voient le jour comme le projet de Severn au Royaume-Uni, de la baie de Mezen en Russie ou d'Incheon en Corée du Sud.

Comme le montre le tableau ci-dessous, c'est dans un contexte de demande toujours plus importante d'électricité et avec la volonté de développer les alternatives de production d'énergie que les usines marémotrices prennent un nouvel élan.

© EDF - Source : IEA Statistics 2018

Année	Consommation électrique dans le monde (TWh)
1973	6.129
1990	10.901
2000	14.166
2008	18.598
2010	19.801
2012	20.917
2014	22.028
2016	23.107

Le changement de mentalités continue et les États prennent une part de plus en plus importante dans la "transition énergétique". La COP21 de Paris en 2015 en est l'un des symboles. Cependant, les usines marémotrices rencontrent quelques oppositions avec des organismes de protection de l'environnement qui dénoncent l'impact environnemental de telles installations. Le Green Party Korean parvient même à faire abandonner le projet d'Incheon, en dénonçant les impacts d'une telle installation sur les zones humides et sur les espèces qui y vivent (mollusques, poissons ou Petite Spatule, oiseau en voie de disparition). En France aussi, l'utilisation de l'énergie marémotrice par l’usine de la Rance fait débat. En effet, lors de la construction de l’usine en 1966, la question environnementale ne se posait pas et aucune analyse de risques n'a été mise en œuvre. Ainsi, le bassin de la Rance a été isolé et mis au sec pendant 2 à 3 ans pour permettre la construction de l'usine, ce qui a entraîné une destruction totale de la biodiversité existante. Il a fallu une dizaine d’années pour qu’une nouvelle faune et flore, totalement différente de celle initiale, s’installe à nouveau. Même si un équilibre a été retrouvé, comme l'affirme EDF, ce phénomène est désastreux car il peut entraîner la disparition d'espèces endémiques. Beaucoup de poissons ont disparus : parmi eux les anguilles et les poissons plats. Seulement 30% des espèces de poissons présentes initialement ont survécu. Des espèces opportunistes (notamment les moules) ont colonisé les fonds de l'estuaire, tout comme les algues vertes. En effet, la présence de l’usine est à l'origine d'un fort envasement de l’estuaire qui est dangereux pour les poissons qui sont alors étouffés. Cet envasement est lié au dépôt de sédiments dans l’estuaire car il n'est plus jamais au sec comme avant, il reste toujours une petite quantité d’eau faisant proliférer la vase. Il serait nécessaire de retirer au moins 50,000 m³ de sédiments par an pour que le désenvasement de la Rance soit optimal. Tandis qu’il est déjà difficile pour EDF d’en retirer 20,000 m³ en raison du coût de l’opération, l’association Rance Environnement demande d’en supprimer 100,000 m³. Mais cette opération, d’un coût de l’ordre de 2 millions d’euros par an ne semble pas envisageable. En effet, cette association a lancé en 2018 un plan quinquennal pour le désenvasement (2018-2023), toutefois il aurait dû débuter en juillet 2018 mais il n’était toujours pas effectif en septembre de la même année. Par ailleurs, depuis 1986 en France, une loi protège le littoral. Elle vise à la protection de l’environnement et des paysages du littoral français, ce qui peut expliquer pourquoi il n’est pas plus exploité malgré son potentiel marémoteur important.

Dans cette même optique de protection de l'environnement, l'impact environnemental de l'usine de Kislaya Guba commence également à être étudié. En effet, une évaluation des risques environnementaux liés à cette usine russe est sponsorisée par l’Unesco. Depuis que l'usine a été construite, une eau stagne toute l'année dans la baie de Kislaya. Cette eau gèle en hiver ce qui détruit la biodiversité : beaucoup de mollusques sont retrouvés morts.

L'avenir de l'énergie marémotrice

Selon Nicolas Chiron, guide et manager de l'espace découverte de la Rance interviewé par nos soins, l'énergie marémotrice est considérée comme une source fiable d'énergie. Exploiter les marées revient à utiliser une énergie prévisible et régulière (nous sommes assurés d'avoir deux marées par jour contrairement à l'éolien ou au solaire qui sont des sources d'énergie renouvelables plus variables). Les horaires de fonctionnement de l'usine et de production sont donc parfaitement connus, l'inconvénient étant que l'usine ne produit pas en permanence.

En théorie les autres sources d'énergies ne font pas de concurrence à l'énergie marémotrice. Aujourd'hui on multiplie les sources d'énergie pour répondre à la demande toujours plus importante en énergie tout en tenant compte du fait que chaque énergie présente des avantages et des inconvénients. La concurrence s'effectue plutôt au niveau de la revente de l'électricité. Dans le contexte de transition énergétique, la revalorisation des énergies renouvelables pourrait donner un nouvel élan à l'énergie marémotrice mais le secteur de la mer est difficile à exploiter d'un point de vue économique. Cela se remarque dans le plan pluriannuel de l'énergie diffusé par le gouvernement français : on favorise les énergies renouvelables terrestres plutôt que marines car celles-ci coûtent moins chers à exploiter, à transporter...

Un grand projet d'usine marémotrice est actuellement mené par la société Tidal Lagoon Power en Angleterre dans la Swansea Bay. Il témoigne de la politique actuelle dans le domaine des énergies : construire des barrages avec de très grosses puissances pour avoir une bonne rentabilité énergétique rapidement et donc permettre d'attirer des investisseurs rapidement. De plus, par retour d'expérience de l'usine marémotrice de la Rance, on ne travaille plus avec les estuaires, considérés comme des zones environnementales trop sensibles (en raison de l'envasement notamment). En effet, la centrale utilisera un lagon artificiel comme bassin et non un estuaire. Le programme prévoit la construction d'une digue afin de délimiter un volume sur l'espace maritime. Ce type d'usine marémotrice permet d'utiliser l'énergie des marées plus facilement. Le projet gallois valorise également les activités économiques complémentaires au barrage avec l'intégration d'un service de visites sur le site, la mise en place d'éoliennes sur le barrage, la création d'un port de plaisance dans le lagon... Le barrage ne se limite donc pas uniquement à la production d'électricité mais fournit également d'autres services pour générer des retombées économiques locales. Cependant le Brexit a financièrement mis en danger le projet qui est pour le moment suspendu.

Les projets concernant l'exploitation de l'énergie marémotrice restent encore lourds à porter en raison de toutes les contraintes devant être respectées. Un des plus gros facteurs qui pèse sur le développement de l'énergie marémotrice est l'usage de la marée. Dans le monde, seulement une dizaine de pays ont des marnages supérieurs à 10 mètres et les pays ayant la possibilité de développer des centrales le font. L'Australie serait intéressée pour développer un nouveau projet et l'usine marémotrice de la Rance a reçu un membre du gouvernement australien en avril 2019 pour lui expliquer précisément comment fonctionne l'usine marémotrice de la Rance.

Acteurs impliqués : l'exemple de l'usine marémotrice de la Rance

De la conception à la mise en service de l'usine marémotrice

	Idée initiale	Financement et Politique	Conception
Acteurs impliqués	Georges Boisnier a l'idée en 1921 d'utiliser l'estuaire de la Rance pour y construire une usine marémotrice. Publication de son livre L'utilisation de l'énergie des marées, en 1921. Il conclut : "En attendant que les conditions économiques aient rendu nécessaire l'utilisation des faibles marées, de celle de la Rochelle et de Brest, c'est par la région de Saint-Malo qu'il faut commencer et dans cette région, c'est la Rance qui, en raison des conditions exceptionnelles dans lesquelles elle se présente, est tout indiquée pour être la première grande usine marémotrice."	Projet de l'usine marémotrice de la Rance entièrement financé par EDF (société publique à l'époque) et par conséquent par l’État français. Il faisait partie de la première phase d'un important projet d'exploitation des marées en Bretagne tout comme celui autour de l'archipel de Chausey censé produire 50 fois plus que celui de la Rance. Ce possible développement de l'énergie marémotrice a poussé EDF à s'investir, et l'usine de la Rance n'aurait sûrement pas vu le jour sans ces projets développés en amont, qui ont été abandonnés en raison du succès de l'industrie nucléaire. Ce projet était une véritable fierté pour le gouvernement français de l'époque. Certains politiques l'aurait même utilisé pour des fins électorales.	Projet porté par un seul ingénieur : Robert Gibrat, qui a piloté toutes les études préalables pour le chantier (analyse du terrain...), épaulé par la SEUM, la Société d'Étude pour l'Utilisation des Marées qu'il a fondée lui-même en 1943 avec des industriels. EDF rachète finalement la société en 1946 mais Robert Gibrat garde la direction de son groupe d'études. Il se chargera intégralement de la conception de l'usine et des plans. 20 ans de recherches technologiques seront nécessaires pour réaliser un tel projet → envisager une protection contre la rouille et la corrosion marine, développement du 'groupe bulbe'...
	Suivi	Construction	Maintenance
Acteurs impliqués	Le projet et les plans seront présentés à l'Assemblée Nationale : c'est la première fois que l'on met un tel projet sur pied au monde. Il n'est pas possible de construire sans permission sur l'estuaire. Le gouvernement va alors voter un amendement exceptionnel pour permettre à l'usine de contourner la législation en place. 10 ans de démarches administratives seront nécessaires pour aboutir à une autorisation légale finalement donnée par le Ministère de l'Industrie en 1960.	Les compagnies de travaux publics sont chargées du gros œuvre : la principale sollicitée étant Fougerolle (EIFFAGE Infrastructures). Création, spécialement pour l'occasion, d'un consortium (regroupe toutes les petites sociétés qui vont contribuer à la construction) appelé Tramarance.	Maintenance des machines et de l'usine en générale effectuée par EDF (portée en interne par 25 salariés présents sur le barrage) Appel d'entreprises, collectivités spécialisées pour des compétences particulières (automatismes, travaux marins...) tel que le port de Saint-Malo Dans le cadre du programme de rénovation de la centrale, d'autres acteurs sont engagés : Actemium Énergie Hydraulique, VINCI Énergies entre autres.

L'usine marémotrice de la Rance est actuellement gérée par EDF (entreprise privée depuis 2004). Ne disposant pas d'aide financière extérieure, elle doit faire face seule à la fois à la maintenance des installations mais également aux importants travaux de rénovation ayant débuté en 2012. Des négociations sont aujourd'hui en cours pour revaloriser le prix du kWh électrique du barrage marémoteur car l'électricité vendue ne permet pas de couvrir les frais liés aux travaux de rénovation du site, à la maintenance des installations fragilisées par le sel et l'organisation d'actions environnementales (liées notamment au désenvasement de l'estuaire).

L'usine marémotrice de la Rance a établi un partenariat avec la centrale marémotrice de Sihwa en Corée du Sud pour permettre aux salariés coréens de venir se former en France. Toutefois, la construction du barrage a été menée par des entreprises coréennes uniquement. À travers le monde, les usines partagent donc leurs connaissances et leur expérience sur le sujet pour améliorer les installations implantées.

Organisation du service public d'électricité en France : énergie d'origine marémotrice

Organisation du service public d'électricité en France

Les prix de rachat successifs de l'électricité changent d'un service à un autre suivant l'origine de la production électrique. Le prix de rachat de l'électricité produite par une centrale hydraulique est d'environ 40€/MWh. En raison du faible développement des centrales marémotrices, les professionnels de l'énergie ne peuvent à ce jour établir le prix de rachat de l'électricité provenant de l'énergie marémotrice au sein de l'énergie hydraulique.

D'autres acteurs : Association Rance Environnement

L'Association Rance Environnement, association citoyenne pour la défense et la protection de la nature et de l'environnement, remet en question l'impact environnemental de l'usine marémotrice de la Rance et en particulier l'envasement de l'estuaire. Elle pointe du doigt l'investissement d'EDF, jugé insuffisant, pour lutter contre ce phénomène.

Nicolas Chiron, guide et manager de l'espace découverte de la Rance interviewé par nos soins, précise que les arguments avancés par Rance Environnement (développés plus haut) sont tronqués et se doivent d'être confrontés à ceux apportés par EDF. D'une part, des études menées sur le site montrent que la vase présente dans l'estuaire viendrait de la Manche et non de la Rance (fleuve). Le barrage serait donc un moyen pour empêcher la vase d'entrer dans l'estuaire plutôt que d'en sortir. D'autre part, EDF ne nie pas son impact sur l'estuaire mais remet en question le fait qu'elle doit porter toute seule la charge des coûts de lutte contre l'envasement. Pendant 10 ans, EDF a payé 80% des frais de la lutte contre l'envasement en construisant notamment un centre de traitement des sédiments permettant de produire un engrais agricole à partir de la vase. Mais aujourd'hui, au vu de la situation économique actuelle difficile en raison des frais de maintenance et de rénovation de la centrale, EDF ne peut plus participer aux frais avec le même investissement et contribue désormais à hauteur de 40%. Bien que l’État ait repris une partie de ce financement, la contribution financière totale pour la lutte contre l'envasement de l'estuaire a diminué. EDF demande donc aux collectivités, aux villes situées au bord de l'estuaire et aux riverains de contribuer au financement de ce projet étant donné qu'ils bénéficient des atouts de l'usine marémotrice (électricité et retombées économiques indirectes).

Des experts scientifiques tels que l'Institut IFREMER (Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la MER) étudient également la biodiversité de la Rance et s'opposent catégoriquement à supprimer intégralement la vase de l'estuaire car cela pourrait engendrer la destruction des vasières comprenant des écosystèmes très riches.

L'association Rance Environnement met en évidence le problème de la vase pour la biodiversité tandis qu'EDF y voit plutôt un inconvénient pour l'Homme : elle perturbe la navigation et impacte l'esthétique et l'odeur du site.

La gestion de l'envasement de l'estuaire est le plus important impact auquel l'usine marémotrice doit faire face aujourd'hui ; le souci principal étant son financement et les personnes devant y contribuer.

Faire connaître l'usine marémotrice de la Rance

L'usine marémotrice de la Rance est la deuxième centrale la plus visitée de France avec environ 60.000 visiteurs par an. Depuis les années 1980, EDF a ouvert des centres d'information et fait de la pédagogie sur les énergies ; c'est pourquoi l'usine marémotrice est ouverte une grande partie de l'année aux visiteurs et propose un musée sur le site afin d'expliquer son fonctionnement.

Des représentants EDF de l'usine participent également à des événements locaux pour présenter les actions faites au quotidien sur le site. Ils seront par exemple en mai 2019 à la Fête de la Nature (événement qui a pour but de valoriser la biodiversité en France) pour proposer des visites sur les bords de Rance et observer la biodiversité actuelle et la comparer à la biodiversité présente avant la construction du barrage.

Potentiel énergétique

Potentiel marémoteur mondial

Le potentiel mondial de l’énergie marémotrice est faible. Le potentiel total des marées est estimé à 2200 TWh/an tandis que le potentiel utilisable est de l’ordre de 380 TWh par an. Ceci s’explique notamment par les contraintes géographiques qui lui sont liées. Par ailleurs, la nature cyclique des marées limite à 25% la durée de fonctionnement d’une usine à pleine puissance au cours d’une année : une usine marémotrice fonctionne environ 2500 heures sur les 8760 disponibles dans une année. Ainsi, même si le caractère cyclique des marées présente des avantages pour la prévisibilité, il est aussi un frein pour l'exploitation du potentiel marémoteur.

Le potentiel mondial des marées

La figure ci-dessus montre le potentiel mondial des marées. Les zones en rouge représentent les zones où le marnage (différence entre la hauteur de la mer à marée basse et à marée haute) est le plus fort tandis qu'en bleu ce sont les zones où les marées sont très faibles.

On peut observer que les cinq usines marémotrices implantées aujourd'hui dans le monde ont été construites dans des zones où le potentiel marémoteur est très fort (zones en rouge). Toutefois, il reste des aires qui ne sont pas encore exploitées. Il y a par exemple la côte africaine, à proximité de Madagascar, qui présente un fort potentiel marémoteur mais sur laquelle aucune installation n'a été implantée, sûrement par faute de moyens et de développement. Le sud du Mexique (proche du Nicaragua), le littoral Brésilien, les côtes australiennes ou encore la Nouvelle-Zélande pourraient être des zones à étudier pour l'implantation de futures centrales marémotrices.

Part de l'énergie marémotrice

À l'image du potentiel de l'énergie marémotrice, la part de l'énergie marémotrice dans la production d'électricité reste très faible. En 2016, la part de la production brute d’électricité par l’énergie marémotrice par rapport aux autres énergies renouvelables en France s’élève à 0,5% d’après le site de l’ADEME (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Énergie). Par ailleurs, pour la même année en France, les énergies marines représentaient 0,2% de la production primaire d’énergies renouvelables. À l'échelle mondiale, l'énergie marémotrice représenterait 1,5% à 2% de la production électrique annuelle.

À titre de comparaison, les plus grosses usines marémotrices actuelles produisent environ 250 MW, une centrale nucléaire en produit entre 900 et 1 450 MW et les barrages hydroélectriques produisent jusqu'à 1,8 GW pour le barrage de Grand-Maison en Isère. Même si les nouveaux projets s'appuyant sur des lagons artificiels annoncent des puissances installées de plus de 1 000 MW, les usines marémotrices restent un moyen de production d'électricité assez faible.

Rentabilité et taux de retour énergétique

Le coût de construction de l'usine marémotrice de la Rance est estimé à 50 milliards d'ancien francs (francs de 1960) ce qui correspond au coût des grands barrages hydrauliques à l'époque. Toutefois il est important de mentionner que la centrale a été construite à une époque où la technologie nécessitait plus d'investissement qu'actuellement. Ce chiffre n'est donc qu'un ordre de grandeur, difficilement comparable au coût de construction du barrage coréen estimé à 200 millions de dollars, d'autant plus que ce dernier n'est pas construit ex-nihilo (la centrale marémotrice de Sihwa s'est basée sur une digue déjà existante pour y implémenter l'installation).

Selon l'ADEME Bretagne, le coût de production pour une centrale marémotrice telle que celle de la Rance s'élèverait à 185€/MWh soit 18,5 centimes par kWh tandis que pour une centrale nucléaire, il est d'environ 20 centimes par kWh. La centrale marémotrice de la Rance étant en pleine campagne de rénovation, le coût de production s'écarte actuellement de l'estimation fournie par l'ADEME (le chiffre officiel reste confidentiel). Il est donc difficile d'évaluer un seuil de rentabilité pour ce type d'exploitation d'autant plus que de nombreux facteurs rentrent en compte. Par exemple, pour le barrage de la Rance le but premier n'était pas économique mais social. (cf. 2.2.3. Fonctionnalités du barrage : l'exemple de l'usine marémotrice de la Rance)

Le taux de retour énergétique d'une usine marémotrice, c'est-à-dire l'énergie utilisable acquise à partir de l'énergie marémotrice par rapport à la quantité d'énergie ayant été dépensée pour obtenir cette énergie, ne peut pas être évalué. En effet, les centrales marémotrices sont toutes en cours d'exploitation, on ne peut donc pas déterminer l'énergie nécessaire en "fin de vie" (destruction de la centrale ? réaménagement de la zone ?...). De plus, on ne parvient pas à estimer son véritable coût ni combien elle a vraiment rapporté étant donné que l'on ne dispose pas d'éléments de comparaison.

Le taux de retour énergétique de l'énergie hydroélectrique est évalué à 11,2. En considérant qu'une usine marémotrice produit de l'électricité un quart du temps par rapport à un barrage hydroélectrique, on pourrait approximer le taux de retour énergétique de l'énergie marémotrice à 2,8 (quatre fois moins important que celui du barrage hydroélectrique). Toutefois, il faut bien garder à l'esprit qu'il n'est pas possible pour le moment d'évaluer cet indicateur selon les raisons mentionnées ci-dessus.

Sources

Ouvrages, manuels, livres

• JO HERMANS (traduit et adapté par PIERRE MANIL). L’énergie sous toutes ses formes - Tome 2 - Ses différentes sources. edp sciences. 2011, 178p. (Bulles de sciences), ISBN: 978-2-7598-0795-6, cote : DO1 621 HER

• OLIVIER BABEAU, Les Nouvelles Énergies pour les Nuls. (“Pour les nuls” marque déposée par Wiley Publishing, Inc.) First Editions. 2013, 91p, ISBN : 978-2-7540-5281-8, cote : D01 621 BAB

• BERNARD SIMON, « La marée : la marée océanique côtière », Institut océanographique, fondation Albert I. Éditeur Paris Monaco. Janvier 2017. 433p, ISBN : 978-2-903581-32-9, cote : D07 551.4 SIM

Articles d'encyclopédie

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• Denis VARASCHIN, « USINE MARÉMOTRICE DE LA RANCE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 février 2019. https://www.universalis.fr/encyclopedie/usine-maremotrice-de-la-rance/

• François MOISAN, Jean-Pierre TABET, Jean-Marie CHEVALIER, Daniel CLÉMENT, « ÉNERGIE - Les ressources », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 7 mars 2019. https://www.universalis.fr/encyclopedie/energie-les-ressources/

Articles de périodiques, revues, magazine

• René BONNEFILLE, « Energie des marées et des courants en France », Techniques de l’Ingénieur, 10 juillet 2013, consulté le 19 février 2019. https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/energies-th4/energies-renouvelables-42594210/energie-des-marees-et-des-courants-en-france-be8572/

• François LEMPÉRIÈRE, « Usines marémotrices pour le XXIe siècle », Techniques de l’Ingénieur, 10 juillet 2013, consulté le 19 février 2019. https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/energies-th4/energies-renouvelables-42594210/usines-maremotrices-pour-le-xxie-siecle-be8573/

• Ewan Sonnic, « La Rance, 50 ans de turbinage. Et après ? Le statu quo est-il la seule option pertinente ? », dans L'Information géographique 2017/4 (Vol. 81), pages 103 à 128, mis en ligne le 23/01/2018 (consulté le 19 février 2019). https://www.cairn.info/revue-l-information-geographique-2017-4-page-103.htm?try_download=1

• Gilbert Chevalier, « Expliquez nous... le phénomène des marées », France info, le 20/03/2015, consulté le 3 mars 2019. https://www.francetvinfo.fr/replay-radio/expliquez-nous/expliquez-nous-le-phenomene-des-marees_1774515.html

• Bernard Deboyser, « L’énergie des marées : quel avenir ? », publié le 19 avril 2018 sur Révolution énergétique, consulté le 7 mars 2019. https://www.revolution-energetique.com/energie-des-marees-quel-avenir/
• M. BANAL, « Histoire de l'énergie marémotrice en France », publié en 1997 sur La Houille Blanche, consulté le 6 mai 2019.
• René BONNEFILLE, «Les réalisations d'Électricité de France concernant l'énergie marémotrice », publié en avril 1976 sur La Houille Blanche, consulté le 6 mai 2019.
• Edwige MOTTE et Marie-Pascale Gourcuff, « Regards sur l'énergie marémotrice : de la construction industrielle à la construction paysagère ? », publié en avril 2015 dans L'Information Géographique (Vol. 79), consulté le 6 mai 2019.
• Georges Boisnier, Utilisation de l'énergie des marées, Rennes, 1921

Thèses, mémoires

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• Bertrand Anthony, Drevon Sébastien. « Energie marémotrice », consulté le 25 février 2019. https://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:dl6qahZLdLAJ:https://moodle.insa-lyon.fr/pluginfile.php/50723/mod_folder/content/0/Presentation_09/energie_maremotrice.pdf%3Fforcedownloa d%3D1+&cd=3&hl=fr&ct=clnk&gl=fr&client=firefox-b-d

Sites web

• EDF, « L’usine marémotrice de la Rance », rubrique « fonctionnement et histoire » ; page actualisée en 2019. Consulté le 2 mars 2019 [en ligne]. https://www.edf.fr/groupe-edf/producteur-industriel/energies-renouvelables/hydraulique/edf-hydraulique-bretagne-normandie/l-usine-maremotrice-de-la-rance/decouvrir-et-comprendre

• La documentation française, « L'énergie nucléaire, un débat français, chronologie. ». Site du ministère de l’information légale et administrative. Mis à jour le 12/04/2012, consulté le 16 février 2019. https://www.ladocumentationfrancaise.fr/dossiers/d000525-l-energie-nucleaire-un-debat-francais/chronologie

• Wikipédia. La dernière modification de cette page a été faite le 23 janvier 2019 à 15:51. licence Creative Commons attribution, consulté le 28 février 2019. https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_marémotrice

• “Energie marémotrice”, connaissance des énergies, rubrique énergies renouvelables, dernière modification le 19 mars 2015, consulté le 25 février 2019. https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-maremotrice

• Dossier : « Les énergies marines,  énergie bleues », article : « L’énergie marémotrice », publié le 22 août 2014 sur planète énergies, consulté le 25 février 2019. https://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/l-energie-maremotrice

• Wikipédia « Annapolis Royal Generating Station”. Mis à jour le 10 janvier 2019, Creative Commons Attribution-ShareAlike License, consulté le 25 février 2019. https://en.wikipedia.org/wiki/Annapolis_Royal_Generating_Station

• Bernard LE BEC, « Usine marémotrice de Paluden », Blog Patrimoine des Abers, publié en 2009, consulté le 7 mars 2019. https://patrimoinedesabers.fr/lannilis/autre-patrimoine-bati/83-usine-maremotrice-de-paluden.html

• Wikipédia, « Centrale marémotrice de Jiangxia », Mis à jour faite le 10 septembre 2018. Licence Creative Commons attribution. Consulté le 5 mars 2019. https://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_marémotrice_de_Jiangxia

• « Liste des plus grandes centrales au monde », Wikimedia Foundation. 2010. Consulté le 20 février 2019. http://fracademic.com/dic.nsf/frwiki/2022572

• Wikipédia, « Centrale marémotrice de Kislaya Guba », mis à jour le 30 septembre 2018, licence Creative Commons attribution, consulté le 20 février 2019. https://fr.wikipedia.org/wiki/Centrale_marémotrice_de_Kislaya_Guba

• « A 45 ans, l'usine marémotrice de la Rance en a toujours sous le clapot », Sciences et avenir, le 29.11.2012, consulté le 3 mars 2019. https://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/a-45-ans-l-usine-maremotrice-de-la-rance-en-a-toujours-sous-le-clapot_9298

• « Focus sur l’énergie marémotrice », direct énergie rubrique Energie renouvelable, 11/04/2018, consulté le 7 mars 2019. https://www.direct-energie.com/particuliers/parlons-energie/dossiers-energie/energie-renouvelable/focus-sur-l-energie-maremotrice#c50424

Vidéos

• C’est pas sorcier, « énergies de la mer : des océans au courant ! », diffusé le 23 mai 2013, consulté le 20 février 2019. https://www.youtube.com/watch?v=BbrFQfnnWqE&t=603s

• « L'usine marémotrice de la Rance - 60s » diffusé par EDF le 6 juillet 2018, consulté le 2 mars 2019. https://www.youtube.com/watch?v=ln-riUN26P4&feature=youtu.be

• « Comment l'usine marémotrice de la Rance transforme les marées en électricité – EDF » diffusé par EDF le 24 juillet 2014, consulté le 2 mars 2019. https://www.youtube.com/watch?v=jNXiwcZYMpU&feature=youtu.be

• « EDF, la construction de l’usine marémotrice de la Rance » diffusé par EDF le 25 octobre 2017, consulté le 2 mars 2019. https://www.youtube.com/watch?v=PYMrpHWW0Ho&feature=youtu.be

Auteurs

AMAMBAL-GUERIN Victor

BELIN Anne

COQUILLAUD Alexandre

DEPLETTE Margot

DI- PASQUALE Maëlle

KOENIG Thomas

LI Tianfang

PARAZ Julie

P2I4 - L'énergie sous toutes ses formes - Groupe 243

Département FIMI (Formation Initiale aux Métiers d'Ingénieur) - 2e année - INSA de Lyon

Date de rendu de la page Wikiversité : 10 mai 2019 (date de la dernière modification)