Le guide de conception en phase avant-projet « Systèmes houlomoteurs bords à quai » présente les enjeux et intérêts des dispositifs pour les aménageurs avec une première description des quatre familles de dispositifs de système houlomoteur :

  • Colonnes d’eau oscillantes
  • Flotteurs oscillants
  • Batteurs inversés
  • A franchissement

Les colonnes d’eau oscillantes

Les colonnes d’eau oscillantes (OWC  en anglais comme Oscillating Water Columns) comptent parmi les dispositifs houlomoteurs les plus étudiés, notamment du fait de la simplicité de cette technologie. Les colonnes d’eau oscillantes sont des technologies soit fixes soit flottantes. Le projet EMACOP s’est intéressé uniquement aux OWC fixes, isolées ou intégrées à une digue. Une colonne d’eau oscillante comprend une cavité remplie d’eau de mer, ouverte au fond et communiquant avec l’extérieur. Les mouvements oscillants de la surface libre interne engendrés par les vagues incidentes créent un flux d’air à travers une turbine qui pilote un générateur électrique. Parmi les projets de colonnes d’eau oscillantes fixes, on peut citer quelques projets intégrés à des digues : celui à cinq chambres installé en 1990 dans le port de Sakata au Japon, celui à seize chambres installé en 2011 à Mutriku dans le Pays Basque espagnol, celui installé en 2017 dans le port de Civitavecchia en Italie, avec 17 caissons et 136 chambres.


Les flotteurs oscillants

Dans le cadre d’une installation combinée avec une digue, des dispositifs houlomoteurs de type bouées pilonnantes ou flotteurs fonctionnant en tangage peuvent être envisagés. Les dispositifs de conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique sont assez variés et dépendent du système et de la configuration d’installation retenue. Dans le cas d’un convertisseur hydraulique, par exemple, le mouvement du flotteur peut être utilise pour actionner une pompe et mettre sous pression un fluide hydraulique qui fait tourner un moteur hydraulique entraînant lui-même un alternateur. Il peut également être envisagé d’utiliser directement le déplacement du flotteur pour entraîner un alternateur. Le système Ecowave est constitué de deux plateaux flottants, lesquels se soulèvent à l’arrivée d’une vague et s’abaissent lorsque l’eau se retire. Ce dispositif utilise l’énergie cinétique et potentielle des vagues pour générer une pression hydraulique qui est ensuite transformée en électricité. Un système de 40 kW fonctionne en Israël, et un groupe de 100 kW a été installé à Gibraltar en 2016. Le système dit « hyperbaric converter ≫ dont un prototype a été installé dans le port de Pecem au Brésil  est constitué quant à lui de plusieurs unités pilonnantes : le mouvement de pilonnement des corps flottants actionne des pompes qui permettent de faire circuler l’eau d’un circuit fermé jusqu’à un accumulateur hydropneumatique relié à une chambre hyperbare préalablement pressurisée. Le flux pressurisé sortant de l’accumulateur actionne une turbine reliée à un générateur électrique.


Les batteurs inversés

Un bon amortisseur de vagues devrait pouvoir être un bon générateur de vagues si utilisé à l’inverse. C’est ce concept qui a motivé les études des dispositifs de type « batteur inversé ». Les batteurs inversés fonctionnent comme un amortisseur de l’énergie des vagues en récupé­rant l’énergie de cavalement/tangage du mouve­ment d’un piston ou d’un volet. Ce mouvement est ensuite converti en énergie élec­trique avec un convertisseur hydraulique ou électrique. Parmi ces projets, notons l’existence de deux sous-catégories de concepts : l’un ne perçant pas la surface libre, l’autre perçant la surface libre. Plusieurs projets de type batteurs inversés ont fait l’objet d’études récentes, à des stades de développe­ment divers, du concept aux premières installations en mer. Ces dispositifs sont adaptés à un fonctionnement en eau peu profonde et à une inté­gration dans ou devant des ouvrages côtiers. Le système OYSTER a été développé par le Queen’s University Belfast et Aquamarine Power Ltd. pour récupérer l’énergie des vagues dans des profondeurs de 10 à 15 m. Le premier prototype, l’Oyster 1 (315 kW), a été installé sur la côte de Orkney en Écosse en novembre 2009 à la suite de séries de tests en laboratoire. Un prototype à l’échelle 1/1 d’Oyster 2 d’une puissance de 800 kW a été testé à l’EMEC entre 2012 et 2015 avant l’arrêt du projet et la liquida­tion de la compagnie Aquamarine fin 2015. Le WaveRoller d’AW-Energy Ltd., une compagnie finlandaise, est un batteur inversé de type volet oscillant qui consiste en une ou plusieurs aile(s) rectangu­laire(s) au fond de la mer et oscillant en tangage. En janvier 2012, trois dispositifs ont été installés à Peniche, au Portugal, pour une exploi­tation face à la plage Almagreira entre 8 et 20 m de l’eau. Les dispositifs bioWave et WRASPA sont développés quant à eux pour des profondeurs qui se situent entre 20 et 45 m.


Les systèmes à franchissements

Un système à franchissements consiste à capturer dans un réservoir les volumes d’eau de vagues lorsque celles-ci déferlent et franchissent par effet de « run-up » le parement amont d’une digue présentant une plage inclinée face aux vagues inci­dentes. Les volumes d’eau stockés dans le réservoir représentent une énergie potentielle. Ils sont ensuite turbinés par une turbine basse chute (faible charge) couplée à un générateur électrique. Les projets les plus significatifs de dispositifs à fran­chissement sont appelés Tapchan, SSG et OBREC. Le dispositif Tapchan (350 kW) a été installé sur une île norvégienne en 1985. Ce dispositif est équipé d’un collecteur. Il a été détruit par une très violente tempête en 1991. Le projet SSG (système à franchissement à trois réser­voirs, développé par la société norvégienne Wave Energy AS) a fait l’objet de nombreuses études et travaux de recherche qui ont permis d’étudier les performances et la faisabilité de ce type de dispositif. Le prototype de système à déferlement OBREC (Overtopping Breakwater For Energy Conversion) est installé dans le port de Naples depuis janvier 2016, avec une puissance installée de 2,5 kW. Il est prévu d’installer une turbine de type vis d’Archimède pour augmenter la puissance installée à 8 kW, avant de passer à une puissance de 20 kW.