L’énergie Thermique des mers
L'exploitation de l'énergie thermique des mers repose sur des procédés qui exploitent la différence de température entre la surface de l'eau qui est en moyenne de 25°C et l'eau des profondeurs, parfois à 1000 mètres, qui peuvent atteindre 2°C. On utilise plus les mers tropicales car elles permettent de produire de l'énergie 24h/24.
Un fluide de travail sous forme liquide est chauffé à sa température d'ébulition grace à l'eau de mer puisée en surface. Il se transforme alors en vapeur dans l’évaporateur. Cette vapeur sous pression passe dans des turbines qui enclenchent un alternateur. Puis elle aspirée vers un condenseur où elle se refroidit grâce à l'eau de mer puisée en profondeur. La vapeur redevient liquide en recommence le même cycle.
L'exploitation de l'énergie thermique des mers fonctionne selon ce procédé. L'eau chaude utilisée pour pour porter à ébulition le liquide de travail est puisée à la surface de la mer, dans des lieux où la température de l'eau peut atteindre 25 degrés. L'eau froide necessaire à la condensation du liquide est, quant à elle, puisée à des centaines de mètres de profondeur car la température de l'eau n'est alors que de quelques degrés. Pour que le cycle de l’E.T.M. fonctionne, on a besoin d’un différentiel de températures de 20°C, mais plus ce différentiel de température est élevé, plus le rendement l'est aussi. Donc plus on puise l’eau en profondeur, plus le rendement est élevé, car plus on descend, plus l’eau est froide.
Pour éviter les déperditions thermiques le débit d'eau, chaude comme froide, doit être extrèmement important. Il faut donc des tuyaux de très grand diamètre : ils sont fabriqués en polyéthylène de haute densité pour obtimiser la résistance à la pression, à la corrosion et au froid. Les tuyaux mesurent actuellement 1,5 mètre de diamètre mais pour l’avenir ils devront mesurer plus de 10 mètres de diamètre.
Il existe à ce jour différents types de centrales ETM :
À cycle ouvert
Le cycle ouvert commence par le pompage de l’eau de mer chaude située à la surface.Cette eau chaude passe immédiatement par un évaporateur sous vide pour faciliter la création de vapeur. Sous pression relative négative, l’évaporation se produit à plus faible température et la vapeur est débarrassée du sel, d’où la fabrication d’eau douce.
Sur l'ensemble du volume d'eau chaude, seul 0.5% se changera en vapeur. La température de l’eau qui retourne à la mer est de 21°C. La vapeur est mise sous pression et entraîne un turbogénérateur qui produira de l’électricité.
La vapeur passe ensuite dans un condensateur pour retourner à l'état liquide grâce à l'eau de mer puisée en profondeur. Celle-ci n'est qu'à quelques degrés.
L’avantage du cycle ouvert est donc la production automatique d’eau potable grâce à l'évaporation mais les turbines doivent être de grande taille en raison des faibles pressions. De plus il faut créer un vide d’air dans l’évaporateur.
À cycle fermé
Pour faire fonctionner une usine thermique des mers à cycle fermé, on utilise un évaporateur à double paroiqui va créer un lien entre l’eau chaude et un fluide de travail qui est de l’ammoniac (NH3). L’eau chaude puisée en surface va chauffer l'ammoniac et permettre son évaporation. L'évaporateur facillite la création de vapeur d'autant plus que la température d'ébulition de l'ammoniac est -33.35 degrés! De plus, à 26 degrés, la pression de la vapeur d'ammoniac est de 1013 kPa.
La vapeur d'NH3 sous pression passe dans le turbogénérateur qui produit l’électricité puis retourne se condenser au contact de l’eau froide (dans le condenseur).
Le problème essentiel de ce cycle est le caractère corrosif de l’ammoniac et sa dengerosité en cas de fuite dans la mer. En effet l'ammmoniac est soluble dans l'eau à partir de 20 degrés.
