Les turbines pourraient exploiter la puissance du Mississippi

Des dizaines de milliers de turbines ancrées au fond du fleuve Mississippi pourraient un jour fournir plus d'un gigawatt d'énergie renouvelable, assez pour alimenter un quart de million de foyers. C'est la vision de Free Flow Power, une startup basée à Gloucester, Massachusetts, qui a récemment reçu des permis préliminaires des États-Unis. Commission fédérale de réglementation de l'énergie (FERC) lui accordant le droit d'explorer la production d'énergie sur des dizaines de sites le long du bas Mississippi au cours des trois prochaines années.

Mise sous tension : Free Flow Power espère déployer des dizaines de milliers de turbines sous-marines dans le fleuve Mississippi. Que de nombreuses turbines pourraient produire suffisamment d'électricité pour un quart de million de foyers.

L'aménagement proposé est l'un des nombreux projets hydrocinétiques en cours. De tels projets cherchent à produire de l'électricité à partir du mouvement des vagues, des courants de marée ou des courants fluviaux, sans l'utilisation de barrages.

L'ambitieux projet du Mississippi, cependant, repose sur une technologie relativement peu éprouvée. Le seul système hydrocinétique commercial d'énergie fluviale fonctionnant aux États-Unis est une seule turbine déployée par Énergie verte hydroélectrique près d'un barrage hydroélectrique conventionnel sur le fleuve Mississippi à Hastings, Minnesota.

Free Flow espère déployer l'énergie hydrocinétique à une échelle sans précédent : des centaines de turbines de 40 kilowatts, chacune de la taille et de la forme d'un gros moteur à réaction et fixées à des pylônes dépassant du lit de la rivière à 88 endroits le long du Mississippi.

Bien que la plupart des entreprises développant la technologie hydrocinétique se soient concentrées sur l'énergie marémotrice ou houlomotrice, le directeur financier de Free Flow, Henry Dormitzer, soutient que l'énergie fluviale présente des avantages distincts. L'eau coule dans une direction, elle ne contient pas de sel et, dans le cas du Mississippi, les gens ont passé 100 ans à suivre les débits et les vitesses de l'eau, dit-il.

Mais le Mississippi est également l'une des voies navigables les plus fréquentées au monde, et l'entreprise devra démontrer que ses turbines n'interféreront pas avec la navigation commerciale et qu'elles n'auront aucun impact négatif sur la faune du fleuve.

En juillet 2009, Free Flow a commencé un test de six mois d'une turbine pilote (un tiers de la taille des turbines commerciales prévues) dans le Mississippi, et la société teste actuellement un prototype à l'échelle commerciale en laboratoire. Free Flow a également reçu un financement de 7,4 millions de dollars d'investisseurs et du département américain de l'Énergie qui lui permettra de tester son prototype le plus récent dans le Mississippi l'année prochaine. Free Flow Power recherche un financement supplémentaire pour tester quatre turbines, chacune attachée à un pylône distinct, sur une période de 12 mois, comme l'exige la FERC dans le cadre du processus d'autorisation.

Free Flow utilise une conception de turbine carénée qui canalise l'eau à travers les pales de la turbine. L'eau passe à travers un rotor à sept pales conçues pour une vitesse de rotation lente afin de minimiser les impacts de poisson. Les turbines seront situées à 10 pieds ou plus du lit de la rivière. À cette profondeur, l'eau se déplace, en moyenne, à un à trois mètres par seconde.

Une étude réalisée en 2007 par l'Electric Power Research Institute de Palo Alto, en Californie, a prédit que les États-Unis pourraient développer trois gigawatts d'énergie hydrocinétique à partir des rivières d'ici 2025. C'est l'équivalent d'environ deux nouvelles centrales nucléaires. Il ne fait aucun doute que le potentiel de l'énergie hydrocinétique fluviale est énorme, mais cette industrie est si jeune qu'il est très difficile de dire à quel point elle sera économiquement viable, déclare Andrea Copping, directrice de programme principale au Pacific Northwest National Laboratory à Sequim, Washington.

Copping dit que l'énergie hydrocinétique a besoin d'un engagement fort de la part des intérêts commerciaux et gouvernementaux si elle veut décoller. À moins qu'il n'y ait des fonds publics pour aider à faire décoller cette industrie, nous n'aurons pas d'industrie, dit-elle. À l'heure actuelle, les premiers développeurs sont confrontés à des études très coûteuses, car la FERC ne sait pas quels sont les problèmes, ils souhaitent donc que les entreprises individuelles examinent tous les problèmes potentiels.

Michael Bahleda, consultant en énergie pour une entreprise basée au Royaume-Uni Groupe Halcrow , affirme que l'obtention du financement nécessaire à la réalisation des études nécessaires peut s'avérer difficile. Tant que vous n'aurez pas terminé le processus d'octroi de licence, les investisseurs n'engageront pas beaucoup d'argent, dit-il. Dans l'état actuel des choses, la délivrance de permis et de licences prend beaucoup de temps. Il est difficile d'attirer des capitaux tant que vous n'êtes pas plus avancé dans ce processus.

Bahleda se demande également si certains des sites choisis le long du Mississippi s'avéreront viables, soit en raison de débits d'eau insuffisants, soit en raison de problèmes réglementaires liés à la navigation et à l'environnement.

Le plus grand défi environnemental sera d'empêcher les impacts directs sur les poissons et autres organismes. Même si les turbines individuelles ne provoquent qu'un petit nombre de collisions, la taille même du projet proposé par Free Flow soulève des inquiétudes importantes, selon Service américain de la pêche et de la faune la biologiste Joyce Collins, qui travaille avec Free Flow pour étudier les problèmes de grève. Collins dit que l'entreprise devra accorder une attention particulière à une espèce en voie de disparition qui vit dans le Mississippi, appelée l'esturgeon pâle.

Free Flow Power devra également convaincre les opérateurs de barges que leurs turbines ne gêneront pas le trafic commercial. Il y a des moments où vous pouvez avoir une période d'étiage où il n'y a que 10 à 20 pieds du fond au sommet de l'eau; si vous avez installé des pylônes dans certaines zones, un navire pourrait les heurter, explique Mark Wright, vice-président de les American Waterways Operators , un groupe commercial représentant l'industrie des remorqueurs, des remorqueurs et des barges.

Edward Lovelace, vice-président de l'ingénierie de Free Flow Power, a déclaré que tous les sites sélectionnés par Free Flow Power auront un dégagement suffisant au-dessus d'eux, même pendant les périodes de basses eaux. En s'appuyant sur les données de débit historiques du Mississippi, la société a sélectionné des sites qui ont maintenu une profondeur d'au moins 40 pieds pendant des creux d'environ 100 ans. De tels sites permettraient un minimum de 20 pieds d'eau au-dessus du sommet des turbines pour les barges qui ne tirent pas plus de 14 pieds d'eau.

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