|
L’Énergie Thermique des Mers
L’expérience de G. Claude à Cuba : une leçon de ténacité
pour les entrepreneurs.
Ce texte relate les péripéties vécues par l'ingénieur
Georges Claude pour démontrer la faisabilité de la production
d'électricité à partir de la chaleur accumulée dans l'océan. Expérience
menée à Cuba en 1930, en grande partie auto financée par G. Claude, elle
témoigne de son esprit d’entreprise et de sa ténacité pour surmonter les
difficultés rencontrées, notamment pour la pose de la longue conduite
d’alimentation en eau froide. Son succès fait de Georges Claude, le
pionnier incontesté du procédé ETM (Énergie Thermique des Mers).
Ce texte est inspiré d’un article paru dans une lettre d’information de
l’International OTEC/DOWA Association : "George Claude’s Cuban OTEC
Experiment : a Lesson of Tenacity for Entrepreneurs", IOA Newsletter,
Winter 2002 par Martin G. Brown, Michel GAUTHIER, Jean-Marc Meurville, et
de l’article "Power from the Tropical Seas" de G. Claude paru dans la
revue US « Mechanical Engineering », Volume 52, December 1930, N°12.(Fig
3)
Introduction
La possibilité de produire de l’énergie électrique à partir de la chaleur
accumulée dans l’eau chauffée par le soleil à la surface des océans
tropicaux est connue des physiciens depuis la fin du 19ème siècle. Cette
eau dont la température peut atteindre 28°C dans certaines régions peut
être utilisée comme la source chaude de l’évaporateur d’une machine
thermique dont le condenseur serait alimenté par de l’eau froide pompée
sous la thermocline à plusieurs centaines de mètres de profondeur.
Le procédé est connu sous le nom d’« Énergie Thermique des Mers » - ETM.
La technologie ETM est simple dans son principe, éprouvée, non polluante
et le développement de la filière pourrait contribuer aux besoins du monde
en énergie primaire. Mais cette forme d’énergie solaire marine est peu
connue du grand public et sous-estimée par les industriels du secteur de
l’énergie. Cette situation semble paradoxale pour la petite communauté
internationale des chercheurs et ingénieurs qui travaillent à la promotion
du procédé et à l’évaluation de sa capacité à produire de l’énergie
renouvelable, abondante et accessible à tous.
Déjà en 1920 quand l’industriel français G. Claude propose de construire
une usine ETM de production d’électricité, il se heurte au scepticisme de
ses détracteurs. Ils arguent que l’énergie nécessaire au pompage de l’eau
froide doit être, selon eux, supérieure à celle produite par l’usine, et
aussi de la difficulté de construire une conduite d’aspiration profonde
pouvant résister aux sévères contraintes de l’environnement marin. Le
procédé proposé par G. Claude est celui de l’ETM en « cycle ouvert» qui
utilise l’eau comme fluide de travail.
En 1928, à Ougrée en France, Claude en valide le principe
en produisant de l’électricité avec une machine thermique de 60 kW
alimenté avec de l’eau chaude à 33°C puisée dans le circuit de
refroidissement d‘un haut fourneau et de l’eau « froide » à 12°C pompée
dans la Meuse. Conforté par les résultats de cette expérience qui lui
permettent de montrer que le bilan énergétique du procédé est positif,
Claude décide d’en faire la démonstration dans des conditions réelles, en
utilisant non plus de l’eau douce mais de l’eau de mer amenée par une
conduite d’eau froide de dimensions représentatives de celles d’une petite
centrale industrielle.
Cet article relate les péripéties de cette démonstration faite à Cuba en
1930. Expérience en grande partie auto financée par Claude, elle témoigne
de son esprit d’entreprise et de sa ténacité pour surmonter les
difficultés rencontrées, notamment pour la pose de la longue conduite
d’alimentation en eau froide. Son succès fait de Georges Claude, le
pionnier incontesté du procédé ETM.
L’épopée cubaine
Claude n’était par le genre d’homme à perdre trop de temps dans son bureau
et quand il eut à choisir un site propice à la réalisation de son projet
c’est à bord de son propre yacht, le «Jamaïca«, qu’il le cherche et le
trouve, sur la côte cubaine, dans la baie de Matanzas à 100 km à l’est de
la Havanne. Les courants marins y paraissaient suffisamment faibles pour
ne pas induire de contraintes excessives sur la conduite qui, partant de
terre en suivant une pente douce jusqu’à une trentaine de mètre sous
l’eau, doit former une chaînette inversée surplombant une falaise
sous-marine verticale d’une centaine de mètres, avant de s’enfoncer
jusqu’à la profondeur de 700 mètres choisie pour l’aspiration d’eau
froide.
L’équipement prévu par G. Claude est la machine thermique de 60 kW
électrique qu’il a déjà utilisée à Ougrée mais alimentée ici par de l’eau
froide pompée en mer au moyen d’une conduite de 2 m de diamètre. Une
conduite de 0,6 m eut été suffisante mais G. Claude l’a surdimensionnée
pour réduire le réchauffement de l’eau froide pendant sa remontée et aussi
s’approcher des dimensions des conduites répondant aux besoins des futures
centrales électrique dont il imagine l’avènement commercial.
La construction de l’ "usine ETM"
La construction de l’usine, sise à terre pour en simplifier les
opérations, avec son puits d’arrivée d’eau froide et sa tranchée de
protection de l’atterrage de la conduite, commence au début de l’année
1929. En parallèle, dans un hangar des douanes de Matenzas, commence la
construction de la conduite d’eau froide de 2 m de diamètre en tôle
d’acier ondulée épaisse de 2 millimètres. Les éléments amenés de France
sont soudés en tronçons de 22 mètres. Ils sont équipés de collerettes de
raccordement et de joints en caoutchouc. Peints et recouverts d’isolant
thermique ils sont stockés sur une jetée proche de l’usine dans l’attente
de leur mise à l’eau et de leur assemblage en mer pour former une conduite
longue de 2 kilomètres.
Pourtant planifiée pendant la bonne saison
et une période a priori favorable de beau temps la première tentative
d’assemblage rencontre des conditions de mer difficiles et la faillite de
la prévision météorologique entraîne la perte de quelques centaines de
mètres de tronçons.
Cet accident conduit Claude à modifier la
procédure : la conduite sera d’abord assemblée dans une rivière avant
d’être tirée en mer. Le Rio Canima dont l’embouchure est proche du site de
construction fera l’affaire. La rivière est plutôt sinueuse mais G. Claude
estime la conduite assez flexible pour s’adapter à ses méandres. Il faut
d’abord draguer le banc de sable de 250 mètres qui en obstrue l’embouchure
puis transporter les tronçons équipés de leurs flotteurs suffisamment en
aval pour les assembler tout en les maintenant à poste, ancrés à des blocs
de béton coulés dans la rivière. À la fin du mois d’août 1929 la conduite
est prête à être « flottée» hors de la rivière jusqu’à sa tranché
d’atterrage située à 7 km de l’embouchure.
Cette opération assistée par des
remorqueurs n’autorise qu’un seul essai car le courant de la rivière
interdit que l’on puisse en remonter le cours. Avisé d’une période
favorable de beau temps, G. Claude donne l’ordre aux remorqueurs de tirer
la conduite hors de la rivière mais le milieu de la conduite s’échoue à
son embouchure sur le banc de sable insuffisamment dragué. La partie amont
de la conduite commence «à se plier en accordéon» et est sérieusement
endommagée. Dégagée pendant la nuit sous l’effet de la marée et des
efforts des remorqueurs, elle coule quelques heures plus tard par 500
mètres de fond sur sa route vers l’usine. Des moyens de positionnement
précis des remorqueurs et de la conduite ont manqués à G. Claude pour
réaliser cette manœuvre délicate ; le budget alloué par ses partenaires
est dépassé ; Claude n’abandonne pas et décide de continuer l’aventure à
ses frais.
Suivant les conseils d’un ingénieur, le «senior Vasquez», mis à
disposition de l’équipe française par le gouvernement cubain, une nouvelle
procédure de pose est décidée. On assemblera les tronçons de conduite sur
des essieux de wagonnets posés sur des rails perpendiculaires à la côte à
l’endroit précis où ont été creusés la tranchée d’atterrage. La conduite
sera alors tirée vers le large par les remorqueurs. Il est intéressant de
constater que la procédure est celle qu’utilisent aujourd’hui les
pétroliers pour l’atterrage des pipe-lines de pétrole et de gaz.
C’est aussi celle utilisée à Hawaii en 1981
pour la mise à l’eau de la (triple) conduite d’eau froide de l’expérience
OTEC-1.
La fabrication de la nouvelle conduite
d’eau froide commence au début du mois de mars 1930. Construite sur place
elle est composée en trois éléments qui seront mis en place successivement
afin de réduire le risque de manipuler une seule longueur de tuyau de 2000
mètres et pesant 400 tonnes !. Le premier élément A de 150 mètres part du
puits d’atterrage jusqu’à la profondeur de 18 mètres. Le dernier, le C,
long de 1750 mètres, doit être posé de façon à permettre à des
scaphandriers de le connecter à l’élément A par l’intermédiaire de
l’élément B construit à la longueur ad hoc pour compléter la conduite.
Après un premier échec l’élément A est mis en place le 8
juin. La tranchée est comblée avec du béton pour éviter que l’atterrage ne
soit détruit par la houle. Dix sept jours plus tard c’est C qui est tiré
vers le large, mis à poste et maintenu dans le prolongement de la tranchée
à l’aide de 12 remorqueurs et de deux câbles d’amarrages qui lient
l’extrémité coté terre à deux ancrages disposés en «V» de chaque coté du
puits d’eau froide. La manœuvre suivante consiste à couler lentement
l’extrémité profonde de C en vidant progressivement l’air des flotteurs
qui le maintiennent en surface. C’est une manœuvre délicate et Claude a
pris soin de donner « l’ordre écrit » de commencer à vider les flotteurs
proches du rivage de finir par ceux situés au large. Hélas !, son ordre
n’est pas respecté et c’est l’extrémité située au large qui coule la
première. La tension dans les câbles de retenue est telle qu’ils cassent
et l’élément C coule, irrémédiablement perdu. Si Claude avait disposé de
moyens de communication plus performants pour contrôler les opérations,
par exemple des « talkies-walkies » au lieu de mégaphones pour communiquer
avec les patrons des remorqueurs, il est probable que ce nouvel accident
aurait pu être évité.
Presque ruiné Claude s’entête et décide de reconstruire un nouvel élément
C ; il est positionné correctement le 7 septembre. Après la pose du
tronçon B qui relie les tronçons A et C, la conduite d’eau froide est
enfin opérationnelle. Les essais de la machine ETM peuvent commencer.
Le fonctionnement de la machine thermique
Quelques jours après l’installation de la conduite, l’eau profonde arrive
enfin dans le puits avec un débit de 4000 m3 par heure et une température
de 13°C ; G. Claude estime que la température au point de pompage à 700 m
de profondeur est de 11 °C. Le fonctionnement de la machine thermique est
stabilisé. Elle produit 22 kW avec des débits égaux pour l’eau chaude et
l’eau froide de 0,2 mètres cubes par seconde et des températures d’entrée
et de sortie de 27 à 25° à l’évaporateur et de 13 à 15° au condenseur. La
perte de charge dans la conduite d’eau froide est mesurée par la hauteur
d’eau dans le puits : elle est de 3 mètres. G. Claude déduit de ces
résultats que l’on pourrait extraire au moins 300 kW de puissance brute et
240 kW nette d’électricité de chaque mètre cube d’eau froide alimentant
une usine ETM fonctionnant avec un écart de température de 24° C; cela
sans tenir compte des "nombreuses possibilités d’amélioration du procédé".
Conforté dans ses convictions après le succès de sa démonstration G.
Claude propose alors la construction d’une centrale électrique ETM de 25
MW net près de Santiago de Cuba. Il en estime le coût entre 3 et 4
millions de dollars US (valeur 1930). Cette puissance est l’étape
intermédiaire qu’il estime nécessaire de franchir avant d’entreprendre la
construction de centrales commerciales ETM de plusieurs centaines de MW.
Mais la crise économique frappe alors le monde et G. Claude ne trouve pas
les aides financières nécessaires à la mise en œuvre de sa stratégie de
développement de la filière ETM. Après une dernière aventure, brésilienne
celle-là, et l’échec de son usine flottante ETM «La Tunisie» en 1935, la
seconde guerre mondiale puis son procès à la Libération pour «attitude
collaborationniste» avec l’Allemagne nazie mettent fin aux espoirs de
Claude de réaliser son rêve. Il meurt en 1960.
On dit que le puits d’arrivée d’eau froide de l’expérience ETM de Cuba,
baptisée «Piscine de Claude», serait devenue la piscine d’eau de mer
favorite des écoliers de Matanzas.
Textes empruntés au site
http://www.clubdesargonautes.org/histoirestem/temoignages.htm
dans lequel vous pouvez voir d'autres images
Georges Claude à sa table de travail
Photo extraite de son livre "Ma vie et mes
inventions" Librairie Plon - Octobre 1957
Page 13
|
Accès
au moteur de recherche