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Énergie osmotique : définition, fonctionnement, coût et rendement

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L’énergie osmotique, ça ne vous dit rien ? Cette énergie marine fait pourtant l’objet de nombreuses études scientifiques car elle pourrait devenir l’une des énergies renouvelables les plus rentables dans le monde. Mais sur quels principes se base-t-elle ? Où en est la recherche ? Voici tout ce qu’il faut savoir sur cette technologie pleine d’avenir.

Qu'est-ce que l'énergie osmotique ?

Il n’est pas évident pour un non-scientifique de comprendre la définition du principe osmotique qui sous-tend cette énergie nouvelle génération. Elle s’appuie sur ce que les physiciens appellent l’osmose. Ce procédé décrit et mis en pratique par deux chimistes américains, Sidney Loeb et Srinivasa Sourirajan, vise à se servir de la différence de concentration entre l’eau salée et l’eau douce. À l’origine, ce processus était surtout testé pour dessaler et déminéraliser l’eau de mer afin de pallier une éventuelle raréfaction de l’eau potable. Mais les scientifiques se sont très vite intéressés à l’énergie générée par ce phénomène. C’est en 2009 que Statkraft, une entreprise norvégienne, a inauguré le premier prototype de centrale osmotique destinée à la production d’électricité au monde. Depuis, toute la communauté scientifique est suspendue aux résultats et aux progrès obtenus par cette dernière ainsi que par les autres centrales qui ont vu le jour depuis.

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Comment l’énergie osmotique permet-elle de produire de l'électricité ?

La production d’énergie repose sur l’exploitation même de la différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce. Mais pour bien comprendre comment fonctionne cette énergie, il faut préciser un principe fondamental en physique : lorsque deux solutions sont mises en contact, la moins concentrée sera attirée vers la plus concentrée. Cela signifie que l’eau douce sera naturellement attirée par l’eau salée qu’elle contribuera à dessaler. Dans le cadre d’une centrale osmotique, les deux liquides sont séparés par une membrane dite "semi-perméable", c’est-à-dire une membrane qui ne laisse passer que l’eau. L’eau douce va donc entrer en contact avec l’eau salée contenue dans une cuve isolée et va en faire augmenter le niveau. La surpression ainsi générée permettra alors d’actionner une turbine productrice d’électricité. Selon les résultats publiés par Statkraft, un mélange d'eau douce et d'eau salée d'une masse volumique globale de 1010 kg /m3 permettrait à la turbine hydraulique d’atteindre une puissance de 2 MW soit l'équivalent de l'énergie produite par une chute d'eau de 270 mètres****.

Quels sont les atouts de l’énergie osmotique ?

Si cette énergie « bleue » fait l’objet d’autant d’attention, c’est parce que son exploitation peut être très intéressante. Tout d’abord, notre planète est recouverte à 70 % d’eau et les embouchures des fleuves où eau douce et eau salée se rencontrent se comptent par milliers. Dans la cadre de la transition énergétique initiée il y a plusieurs années, la France s’intéresse de très près aux avancées relatives à cette innovation en matière d’énergie renouvelable. Il pourrait donc s’agir d’une source énergétique plus durable que l’éolien ou le photovoltaïque qui sont totalement tributaires des conditions météorologiques. Ensuite, la technologie osmotique n’aurait qu’un très faible impact environnemental – pas d’émission de substances polluantes, pas de nuisances sonores – puisqu’elle exploiterait deux sources naturellement présentes en grande quantité au niveau des estuaires.

Quel est son coût et quel est son rendement ?

À l’heure actuelle, le rendement des centrales osmotiques constitue le principal frein au développement et à l’expansion de cette énergie marine. Si les bénéfices potentiels de l’osmose à des fins de production d’électricité semblent exceptionnels, ils restent encore trop théoriques. Cette technologie balbutiante à l’heure actuelle affiche des coûts de production très importants, en partie imputables au nettoyage des membranes semi-perméables qui fait considérablement grimper la facture. C’est d’ailleurs sur ces différents points que la communauté scientifique internationale, au sein de laquelle les chercheurs français comptent parmi les plus actifs, concentre ses efforts.

Quelle est sa place actuellement et quel est l'avenir pour cette énergie ?

D’après l’entreprise Statkraft, l’énergie osmotique pourrait permettre la production annuelle de 1 700 milliards de kWh (TWh) si l’ensemble des embouchures de fleuves était exploité. À titre de comparaison, la France a produit 541 TWh en 2011**. Cette projection théorique équivaudrait à assurer près du dixième des besoins en électricité de la planète. Mais aujourd’hui, la capacité osmotique atteinte est de 3 watts par m² de membrane semi-perméable installée. La marge de progrès est donc énorme, notamment pour rendre la membrane ainsi que les filtres utilisés plus résistants et encore plus performants. Une équipe du CNRS, de la Sorbonne et de l’Université Toulouse III, dirigée par Benjamin Rotenberg, travaille également à la création de condensateurs capables de stocker et de restituer l’énergie osmotique.

* https://www.science-et-vie.com/archives/le-miracle-de-l-eau-douce-et-de-l-eau-salee-19972

** https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-osmotique

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**** Source https://www.franceculture.fr/emissions/le-journal-des-sciences/le-journal-des-sciences-du-vendredi-04-mai-2018 ou https://www.lejournaleconomique.com/2018/06/25/energie-osmotique-future-pepite-de-la-production-energie-marine/

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