Parmi les énergies renouvelables vouées à un bel avenir, l’énergie osmotique permet de produire de l’électricité en exploitant la différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce. Explications.
Lorsqu’on parle d’énergies renouvelables, on pense souvent à l’énergie solaire ou cinétique. Plus rarement… à l’eau de mer ! L’énergie osmotique repose sur le phénomène chimique d’osmose, découvert au XVIII ème siècle par le physicien français Jean Antoine Nollet. Le principe : lorsque que l’on met en présence de l’eau douce avec de l’eau salée en les séparant avec une membrane semi-perméable, la première va être attirée par la seconde et passer d’un réservoir à un autre, ce qui va créer une pression qui peut être turbinée pour produire de l’électricité.
Par ailleurs, il est aussi possible de filtrer les ions de sodium, chargés positivement en électricité, grâce à cette même membrane semi-perméable, afin de générer du courant.
Exploitée dans des centrales, la différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce peut donc servir à accélérer la transition énergétique. Avec de nombreux bénéfices à la clé.
En plus de leur très faible occupation au sol, les centrales osmotiques ont l’avantage de pouvoir assurer une production stable et régulière dans le temps, puisque celle-ci est indépendante des conditions climatiques.
Dès qu’il y a un gradient de salinité entre deux flux d’eau, comme c’est le cas dans les estuaires, là où les fleuves se jettent dans la mer, il est possible de produire de l’électricité en continu 24 heures sur 24, de jour comme de nuit, par beau temps comme par mauvais temps.
Les endroits éligibles à l’installation d’une centrale osmotique sont donc nombreux ! Et, bonne nouvelle : ces infrastructures sont simples à construire, en tout cas comparativement aux moyens et à la complexité technologique nécessaires à un barrage hydraulique ou une usine marémotrice. Pour mettre en service une centrale osmotique, il faut en effet assembler une membrane semi-perméable (compter en moyenne 200 000 mètres carrés pour produire 1 MW d’électricité) contenue dans des modules, ainsi que des filtres à eau douce et à eau salée, une turbine et un échangeur de pression. Cette membrane, qui peut être fabriquée en acétate de cellulose, en polyamide, ou en polymère biosourcé, est extrêmement fine et a des alvéoles tellement petites qu’elles ne laissent passer que les molécules d’eau.
Le Japon a été le premier pays à parier sur cette nouvelle source d’énergie renouvelable. En 2009, le Tokyo Institute of Technology a mis en service un prototype de centrale osmotique à Fukuoka, qui a permis de fournir une « proof of concept ».
Quelques années plus tard, en Norvège, la centrale expérimentale d’Hurum, construite dans le fjord d’Oslo par l’entreprise publique Statkraft, spécialisée dans les énergies renouvelables, avait pour objectif d’accélérer le développement de l’énergie osmotique. Équipée de 2 000 mètres carrés de membrane semi-perméable séparant les réservoirs d’eau salée et d’eau douce, elle était en mesure de produire 4 kW, c’est-à-dire de quoi alimenter une maison. En 2014, au Pays-Bas, une nouvelle centrale expérimentale conçue par l’entreprise REDstack sur la digue d’Afsluitdijk a réussi à développer une puissance de 50kW.
Fin 2023, la start-up française Sweetch Energy et la Compagnie Nationale du Rhône (CNR) ont mis en service une centrale osmotique nouvelle génération qui pourrait produire environ 4 TWh par an, soit deux fois la consommation annuelle d'une ville comme Marseille !
Alors que les océans recouvrent 71 % de la surface de la Terre et qu’il existe environ 1 200 estuaires répartis aux quatre coins de la planète, les capacités de déploiement de l’énergie osmotique sont considérables. Ses capacités de production le sont également, si l’on considère que le débit des fleuves qui se jettent dans la mer est en mesure de libérer 30 000 Twh d’énergie chaque année, c’est-à-dire un peu plus que le volume d’électricité consommée actuellement à l’échelle planétaire pendant douze mois.
L'énergie osmotique pourrait produire entre 2 000 et 3 000 Twh par an d'ici 2050, et répondre ainsi à environ 15 % des besoins mondiaux en électricité.
Plus concrètement, les experts estiment que l’énergie osmotique pourrait produire entre 2 000 et 3 000 Twh par an d’ici 2050, et répondre ainsi à environ 15 % des besoins mondiaux en électricité, tout en évitant l’émission de 4 Gt de CO2 dans l’atmosphère.
Forte de tous ces atouts, cette nouvelle source d’énergie renouvelable à toutes les chances de devenir une force motrice de la décarbonation dans les années qui viennent, en jouant un rôle complémentaire au solaire et à l’éolien.
