Problématique des Sources Energétiques Potentielles

1) Energie Géothermique :

 Définition : Elle est obtenue grâce à l’énergie issue de la chaleur du sous-sol
 Principe : Les cheminées hydrothermales sont des évents hydrothermaux situés à proximité des dorsales océaniques. Ils sont une conséquence des mouvements des plaques tectoniques. Ils évacuent une partie de la chaleur interne de la Terre. Un fumeur noir émet de l'eau sulfureuse (sulfure métallique) à très haute température (350 °C).
 Constat : A proximité de ces sources on trouve des vers qui sont apparemment très résistants. Il serait possible de les sortir de leur milieu pressurisé sans réellement leur faire passer une étape de décompression, sans que cela les affecte. Des études sont actuellement effectuées à ce sujet pour découvrir de nouvelles applications scientifiques et techniques.
Sources Documentaires :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Mont_hydrothermal
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Nur04505.jpg

2) Energie Maréthermique :

 Principe : L'énergie thermique des mers (ETM) ou énergie maréthermique est produite en exploitant la différence de température entre les eaux superficielles et les eaux profondes des océans.
 Fonctionnement : En raison de la surface qu'ils occupent, les mers et les océans de la Terre se comportent comme un gigantesque capteur pour : le rayonnement solaire (direct : flux solaire absorbé par l'océan ou indirect : rayonnement de la Terre réfléchi par l'atmosphère terrestre) et l'énergie du vent (elle-même dérivée de l'énergie solaire).
Bien qu'une partie de cette énergie soit dissipée (courants, houle, frottements, etc.), une grande partie réchauffe les couches supérieures de l'océan. C'est ainsi qu'à la surface, grâce à l'énergie solaire, la température de l'eau est élevée (elle peut dépasser les 25°C en zone intertropicale) et; en profondeur privée du rayonnement solaire, l'eau est froide (aux alentours de 2 à 4°C)
De plus, les couches froides ne se mélangent pas aux couches chaudes. En effet, la densité volumique de l'eau s'accroît lorsque la température diminue ce qui empêche les eaux profondes de se mélanger et de se réchauffer.
 Enjeu : Cette différence de température peut être exploitée par une machine thermique. Cette dernière ayant besoin d'une source froide et d'une source chaude pour produire de l'énergie, utilise respectivement l'eau venant des profondeurs et l'eau de surface comme sources.
 Application : En consultant les principales études et travaux effectués sur ce sujet, on observe que dans tous les scénarios étudiés : l’eau chaude utilisée était systématiquement celle de surface et l’eau froide celle des profondeurs (d’où des résultats mitigés en terme de coût et de rendement).
Sources Documentaires :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Energie_thermique_des_mers
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_thermique
http://invenseine.free.fr/moteur_geothermique.htm

3) Energie Hydrolienne :

 Principe : Une hydrolienne est une turbine sous-marine qui utilise l'énergie cinétique des courants marins ou de cours d'eau, comme une éolienne utilise l'énergie cinétique de l'air.
 Fonctionnement : La turbine de l'hydrolienne permet la transformation de l'énergie hydraulique en énergie mécanique, qui est alors transformée en énergie électrique par un alternateur.
Les pales s'inversent automatiquement lorsque le sens du courant marin s'inverse.
 Constat : Sa particularité est de fonctionner en eaux profondes : 90% des ressources des courants marins sont situées dans des eaux d'au moins 40 m de profondeur
Sources Documentaires :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Energie_hydrolienne

4) Energie Osmotique

 Principe : Créer de l’énergie par pression osmotique consiste à retirer de l'énergie en mélangeant des eaux de salinités différentes via l'énergie libérée.
Le phénomène d'osmose peut être développé au voisinage des estuaires où l'eau douce des cours d'eau se mélange avec l'eau salée de la mer : si de l’eau douce et de l’eau salée sont séparées par une membrane semi-perméable, l’eau douce migre à travers la membrane.
 Application : Si le réservoir contenant l’eau salée est à une pression supérieure à celle de l’eau douce, l’eau douce migre vers l’eau salée tant que la différence de pression n’excède pas une valeur limite (limite théorique avec l'eau de mer : 2,7 MPa, soit 27 bars) ; la surpression ainsi créée peut être utilisée pour actionner une turbine. Dans la pratique, on envisage d'opérer avec une surpression de 1 MPa (10 bars) ; un débit d’eau douce de 1 m3 s-1 générerait alors 1 MW.
Une autre possibilité consiste à utiliser des membranes qui ne laissent passer qu'un type d'ions (positifs ou négatifs) : on peut alors produire directement de l'électricité.
 Avantage : Comme le réservoir contenant l’eau salée est à une pression supérieure à celle de l’eau douce, l'impact sur l'environnement est en principe nul, puisque le mélange se serait fait naturellement.
 Problématique : Ce procédé peut-il être envisageable en eaux profondes
 Contrainte : Dans l’état actuel de la technologie, la surface de membrane nécessaire est de 200 000 à 250 000 m2 par Mégawatt ; la réalisation de ces membranes est une des difficultés pour le développement de cette technique.

5) Energie Fossile

 Principe : Elle concerne la fourniture d'énergie électrique produite par des matières premières, principalement charbon, gaz naturel et pétrole.
 Application : On retrouverait sous la mer tout ce qu'on peut trouver en surface (pétrole, gaz...).

6) Energie Nucléaire

 Postulat : L’énergie nucléaire ne fait pas partie des choix prioritaire que nous envisageons pour l’approvisionnement énergétique de la Cité puisque notre volonté est de privilégier des sources énergétiques dites naturelles et renouvelables.
Par contre, nous développerons tout de même une réflexion sur ce thème dans la mesure où la recherche scientifique réalise des progrès révolutionnaires dans ce domaine notamment dans le retraitement des déchets.
 Principe : Le nucléaire est sûrement la source d'énergie la plus dense qui soit. Il ne se limite pas à la fission, en fait toute réaction nucléaire est exploitable du point de vue énergétique : fusion, désintégration , et . Il y a donc plusieurs manières de les exploiter :
* Par exemple si on isole électriquement un émetteur , on va observer la chose suivante : des électrons vont être éjectés, le matériau se chargera alors positivement et le milieu extérieur négativement. On a alors ce qu'on appel une pile atomique.
* On peut faire de même avec les émetteurs et . Bien qu'avec les émetteurs ce soit un peu plus délicat, car les rayonnements se font très facilement arrêter.
* Il y a également la fusion, qui serait l'idéal vu que c'est une cité sous marine, on aura alors à extraire l'hydrogène de l'eau qui nous entoure pour l'injecter dans le réacteur. Seulement à l'heure actuelle on ne sait pas faire. Les conditions requises pour démarrer et entretenir une fusion nucléaire contrôlée sont telles que pour l'instant aucun système n'a de mémoire dépassé quelques minutes de fonctionnement (environ 2mn). Dans l'état actuel des choses ce n'est donc pas envisageable.
* Cependant l’évolution de la recherche donnerait lieu à ce qu'on pourrait appeler la fusion froide. Ça serait dans un cas bien précis :
Il faudrait arriver à créer des atomes "exotiques" qui ne seraient pas formés d'un proton et d'un électron, mais d'un proton et d'un muon négatif. Dans ce cas là les molécules de (si on peut encore les nommer comme ça), seraient 207 fois plus petites et l'agitation thermique à température ambiante serait apparemment suffisante pour qu'un proton aille fusionner avec l'autre proton de la molécule. Ça serait une solution miracle si le , n'avait pas une durée de vie de l'ordre de la microseconde.
* Si on récapitule : il faudrait ioniser des atomes d'hydrogènes, jusque là pas de problème. Puis les bombarder de muons et à partir de ce moment là : TOP CHRONO ! Il faut que les muons soient capturés par des ions , puis qu'ils forment une molécule avec un autre proton qui a lui aussi capturé un muons (sinon ça ne sert à rien). Une fois la molécule créée, il faut que l'agitation thermique soit suffisante et si c'est le cas alors on peut espérer, je dis bien espérer, voir une fusion spontanée. Tout ça doit se faire en un temps plus court que la microseconde ... Donc à moins de trouver un autre candidat que le muons je crois que pour l’instant on peut oublier.
* Il resterait une autre façon d'exploiter l'énergie nucléaire : les générateurs thermoélectrique à radioisotope. Bien que le rendement de ces générateurs soit faible, le concept pourrait être séduisant :
N'importe quelle réaction nucléaire dégage de la chaleur et peut donc générer un courant électrique grâce soit à des thermocouples, soit à des convertisseurs thermioniques, soit à un moteur stirling, soit à des panneaux solaire.
Mais malheureusement les rendements sont misérables, ils sont respectivement d'environs : 3 à 7% ; 10 à 20% ; 23% ; 30% (là ça commence tout juste à être intéressant). L'intérêt de cette méthode est la durée (suivant les matériaux radioactifs).
Pour vous donner une idée si on utilise du , la puissance thermique au départ sera de 567W/kg et au bout de 50 ans elle sera de 262.7W/kg.
Ce genre de générateur produit de l'énergie en continue cela veut dire que pendant 50 ans, il produira plus de 200W/kg.
L'énergie récupérée avec ce genre de dispositif est donc énorme et de plus on peut utiliser les déchets des centrales pour les faire fonctionner. On pourrait même les utiliser en cogénération pour produire de l'électricité et de la chaleur, on augmentera ainsi le rendement des installations.
Sources Documentaires Complémentaires :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Radioisotope
http://fr.wikipedia.org/wiki/Plutonium_238

 Utilisation actuelle : Les sous-marins nucléaires disposent d'un réacteur nucléaire dont la chaleur produite est utilisée pour générer de la vapeur d'eau actionnant :
* des turbines couplées aux hélices de propulsion (propulsion à vapeur);
* des turbines couplées à des alternateurs alimentant en énergie électrique tout le bâtiment, et éventuellement des moteurs électriques de propulsion (propulsion électrique).
Sources Documentaires Complémentaires :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Sous-marin)