L'énergie des vagues

Si vous vous tenez sur une côte orientée vers l’ouest en hiver, vous le sentirez à travers vos pieds : toutes les quelques secondes, un mur d’eau qui a parcouru un océan arrive et se brise. Les vagues sont produites par le vent qui souffle sur des milliers de kilomètres en haute mer, elles sont donc une forme concentrée et retardée d’énergie éolienne. Ils continuent d’arriver après que le vent ait baissé, la nuit comme de jour, et plus fortement en hiver, exactement quand les panneaux solaires font le moins.

C’est la promesse, et c’est vrai. Cette page, écrite avec la même honnêteté que notre recherche sur le Fan Wall, explique pourquoi cette promesse a été si difficile à tenir. La version courte: la physique fonctionne et la ressource est grande, mais une machine à vagues doit récolter des mers ordinaires tout en survivant aux tempêtes qui transportent cinquante fois plus de puissance. Après un demi-siècle et de nombreuses entreprises en faillite, l’énergie des vagues reste plusieurs fois plus chère que le solaire, sans qu’aucun projet gagnant ne soit encore conçu. Elle peut gagner en premier là où l’électricité est chère et la mer est le seul voisin.

Ce qu’il est

Un convertisseur d’énergie des vagues est une machine qui transforme le mouvement des vagues en électricité. Contrairement à l’éolien, où un seul modèle (la turbine à trois pales) a gagné, l’énergie des vagues compte encore des centaines d’idées concurrentes. Ils se répartissent en quelques familles:

• Point absorbers: bouées qui se balancent de haut en bas et tirent contre une ancre ou un flotteur lourd. Le C4 de CorPower en est un.
• Atténuateurs: longues chaînes de flotteurs en forme de serpent, situées le long de la direction des vagues et se pliant aux joints. Pelamis en est le célèbre exemple.
• Convertisseurs de surtension oscillants: volets articulés sur le fond marin près du rivage qui se balancent d’avant en arrière. L’Oyster d’Aquamarine Power en était un.
• Colonnes d’eau oscillantes: chambres ouvertes sur la mer sous la ligne de flottaison. Les vagues poussent l’eau à l’intérieur vers le haut et vers le bas, ce qui pousse l’air à l’intérieur et à l’extérieur par une turbine. Mutriku en Espagne en a seize construits dans un mur du port.
• Dispositifs de débordement: rampes qui laissent les vagues se répandre dans un bassin surélevé, puis drainent l’eau à travers des turbines à basse hauteur.


Comment ça marche

L’énergie dans une vague. L’énergie d’une vague est stockée en partie sous forme d’eau soulevée au-dessus du niveau moyen de la mer et en partie sous forme de mouvement de l’eau. Pour une mer irrégulière décrite par sa hauteur significative de vague H (environ la hauteur moyenne du tiers le plus haut des vagues), l’énergie par mètre carré de surface de la mer est E = ρ g H² / 16, où ρ est la densité de l’eau de mer et g la gravité. Doubler la hauteur de l’onde quadruple l’énergie.

Puissance, le nombre qui compte. L’énergie des vagues se déplace à la vitesse de groupe g T / 4π en eau profonde, où T est la période de l’onde. Multipliez l’énergie par la vitesse et la puissance arrivant le long de chaque mètre du front d’onde est P = ρ g² H² T / 64π, ce qui donne environ 0.49 × H² × T kilowatts par mètre. Une mer de 2,5 m avec une période de 9 s transporte environ 28 kW par mètre de côte: sur un an, l’électricité de dizaines de maisons par mètre, si tout pouvait être capté. L’explicateur ci-dessus vous permet d’essayer d’autres mers.

Ce que fait l’eau. En eau profonde, l’eau dans une vague ne voyage pas avec elle: chaque particule se déplace en cercle et revient presque à l’endroit où elle a commencé. Les cercles se rétrécissent rapidement avec la profondeur; une demi-longueur d’onde vers le bas, le mouvement est seulement environ 4% de celui à la surface. Les vagues en eau profonde sont longues : la longueur d’onde est d’environ 1.56 × T² mètres, donc une vague de 9 s mesure 126 m de crête à crête. C’est pourquoi la plupart de l’énergie des vagues est proche de la surface et pourquoi les machines flottent ou restent dans des eaux peu profondes.

Pour absorber une onde, faites une vague. Une machine à vagues prend de l’énergie en se déplaçant d’une manière qui annule une partie de l’onde entrante. Pour une bouée flottante qui ne se déplace que de haut en bas, cela établit une limite célèbre : aussi grande soit-elle, elle ne peut capter plus que la puissance arrivant sur une largeur de λ / 2π, une longueur d ’ onde divisée par 2π, environ 20 m pour une onde de 9 s (Falnes, 2002). Pour y parvenir, le mouvement de la bouée doit suivre les vagues, c’est pourquoi les systèmes de contrôle qui régulent une machine à chaque vague passante sont si importants. En pratique, les machines mesurées et modélisées captent typiquement entre un dixième et un tiers de la puissance arrivant sur leur propre largeur (Babarit, 2015).

Lentes, des forces énormes. Une vague pousse avec une force énorme mais se déplace lentement, un mètre ou deux toutes les quelques secondes. Les générateurs préfèrent le mouvement rapide et doux, ainsi chaque machine d’onde a besoin d’un prise de force Un moteur qui convertit l’un en l’autre: vérins et moteurs hydrauliques, turbines à air, générateurs linéaires à entraînement direct ou réducteurs mécaniques. Une grande partie de l’ingénierie, et une grande partie de l’échec, se produit ici.

Les limites: théoriques et pratiques

La ressource. En moyenne sur la planète, environ 2,1 TW de puissance des vagues atteignent les côtes du monde, de l’ordre de la consommation d’électricité mondiale moyenne d’environ 3,4 TW (Gunn et Stock-Williams, 2012). Seule une fraction peut être prélevée: les machines ne peuvent pas border toutes les côtes, l’énergie est perdue lorsque les vagues atteignent des eaux peu profondes et une grande partie de la ressource se trouve dans les océans austraux éloignés. Les côtes les plus riches font face aux vents dominants d’ouest entre environ 40 et 60 degrés de latitude: Irlande, Écosse, Portugal, Chili, Australie du sud, Nouvelle-Zélande, le Pacifique nord-ouest des États-Unis. Les mers fermées comme la Méditerranée ne reçoivent que quelques kilowatts par mètre.

Le problème de la tempête. Le bouton de l’explicateur rend visible la difficulté centrale. Une machine est conçue pour faire la plupart de son argent dans des mers de 1 à 4 m, mais elle doit survivre à des mers de 10 à 15 m, portant cinquante fois ou plus la puissance, et des vagues simples encore plus hautes. Concevoir une structure pour la tempête la rend lourde et coûteuse; la concevoir pour la mer moyenne la rend fragile. Les éoliennes résolvent ce problème en tournant leurs pales à l’extérieur du vent. Une machine à vagues ne peut pas sortir de la mer.

Fatigue. Avec une période de 8 secondes, une machine rencontre environ Quatre millions de vagues par an, chacun pliant, poussant et tordant ses joints, joints et amarrages. Sur vingt ans, cela représente environ quatre-vingts millions de cycles de charge en eau salée.

Accès et amarrages. Comme toute énergie marine, les machines à vagues ne peuvent être installées et réparées que par temps calme, et elles se trouvent précisément là où le temps est le pire. Les amarrages doivent tenir un corps en mouvement dans les mers agitées sans se casser ou traîner.

Projets réels, mesurés

Projet	Où	Type et taille	Ce qui s’est passé
Pelamis	Aguçadoura, Portugal, puis EMEC, Orkney	Atténuateur, 750 kW, longueur de 120 à 180 m	The first multi-machine wave farm: three machines, 2.25 MW, began exporting in July 2008 and were offline by November 2008 when the project’s owner ran into financial trouble. The later P2-001 machine completed more than 15,000 operating hours at EMEC. Pelamis Wave Power entered administration in November 2014 (Pelamis).
Huître	EMEC, Orkney	Volet de proximité, 315 kW puis 800 kW	Première machine installée en 2009, deuxième génération testée de 2012 à 2015.Aquamarine Power a appelé les administrateurs en octobre 2015 (Aquamarine Power).
Mutriku	Pays basque, Espagne	16 colonnes d’eau oscillantes dans un brise-lames portuaire, 296 kW	En exploitation depuis juillet 2011, plus de 3 GWh au total d’ici fin 2023, soit 266 MWh en 2023, soit un facteur de capacité d’environ 10%. Ses turbines Wells convertissent environ 30% de la puissance aérienne en électricité.Coût : 6,4 millions d’euros (Mutriku; Tethys, PNNL).
Wave Hub	Off Cornwall, Angleterre	Prise de test connectée au réseau pour des machines jusqu’à 20 MW	Installé en 2010 avec des fonds publics, il n’a plus produit d’électricité depuis 2018 et a été transformé en parc éolien flottant offshore (Wave Hub).
CorPower C4	Aguçadoura, Portugal	Bouée à point absorbeur, puissance nominale 300 kW, largeur 9 m, hauteur 19 m	Exportation depuis octobre 2023; a survécu à des vagues de 18,5 m lors de la tempête Domingos en novembre 2023; a rapporté des pics jusqu’à 600 kW; certification par DNV en 2026.Un petit ensemble de bouées supplémentaires est prévu sur le même site (CorPower Ocean; CorPower, 2026).

Le schéma est décourageant. Les machines les plus connues des années 2000, Pelamis et Oyster, ont toutes deux fonctionné en mer, et les deux entreprises ont échoué avant d’atteindre des réseaux commerciaux, principalement parce que l’étape suivante coûtait plus cher que ce que les investisseurs risquaient. La centrale la plus ancienne, Mutriku, est minuscule et a été construite dans un brise-lames qui était nécessaire de toute façon. La nouvelle génération, menée par des conceptions telles que celle de CorPower, a mis la survie et le contrôle en premier et ne passe qu’à présent d’une machine à une première petite matrice.

Ce que ça coûte

Il n’existe pas encore de parc à vagues commercial, donc chaque chiffre de coût est une estimation basée sur des prototypes et des modèles.

Source	Ce qu’il est	Prix
Mutriku, notre calcul à partir des chiffres publiés	6,4 millions d’euros pour 266 MWh en 2023, 20 ans à 7% réels, avant frais de fonctionnement	plus de 2 euros par kWh
Systèmes d’énergie océanique (2015)	Tableaux de deuxième vague, données moyennes des développeurs	$0.21 to $0,67 par kWh
Systèmes d’énergie océanique (2015)	Premières fermes à vagues à échelle commerciale : estimations des promoteurs / études de référence indépendantes	$0.12 to $0,28 / $0.28 to $0,48 par kWh
Systèmes d’énergie océanique (2015)	Coût d’installation des premières baies	$4,000 to $18,100 per kW
Notre référence	Toit solaire sur un bâtiment, modèle Fan Wall; Lazard 2026 solaire commercial et communautaire	$0.19 par kWh; $0.09 to $0.20
Lazard (juin 2026)	Nouveau service solaire / éolien terrestre / éolien offshore	$0.04 to $0,10 / $0.04 to $0,10 / $0.11 to $0,17 par kWh

Mutriku n’est pas un test juste de coût, c’était une démonstration, avec des petites turbines choisies pour leur fiabilité. Mais cela montre à quel point le matériel réel est éloigné des estimations sur papier. La gamme honnête pour un premier petit tableau aujourd’hui est environ $0.30 to $0,70 par kWh, deux à quatre fois le solaire sur toit. Les études de l’industrie indiquent que les fermes commerciales pourraient atteindre $0.12 to $0,28, si les machines survivent, la disponibilité est élevée et les coûts diminuent avec le volume. Aucune de ces conditions n’a encore été démontrée en mer.

Où il peut gagner, et où il ne peut pas

Il peut gagner:

• En mer, là où il n’y a pas de réseau. Les capteurs océaniques, les bouées de navigation, les parcs aquacoles, les véhicules sous-marins qui ont besoin d’être rechargés et les plateformes offshore fonctionnent désormais sur des batteries, du diesel ou des panneaux solaires qui font peu en hiver. Ici, une petite machine à vagues est en concurrence avec de l’énergie coûteuse, pas avec du solaire bon marché.
• Des îles sur des côtes énergétiques, des Hébrides aux Açores et au Pacifique, où l’électricité provient déjà du diesel importé.
• Des brise-lames et des digues sont construits de toute façon, comme à Mutriku, où la structure est déjà payée.
• Aux côtés des parcs éoliens offshore, partager les câbles, les connexions au réseau et les navires de maintenance, et produire lorsque le vent a baissé mais que la houle ne l’a pas fait.
• Comme énergie hivernale aux hautes latitudes, où les vagues sont plus fortes lorsque les panneaux solaires produisent le moins.

Il ne peut pas gagner:

• En tant qu’électricité en vrac bon marché, des parcs solaires et éoliens peuvent être construits partout.
• Sur des côtes abritées et des mers fermées, où la ressource moyenne est de quelques kilowatts par mètre.
• Sans prouver la survie d’abord. Un modèle qui n’a pas traversé un hiver en mer est toujours un modèle, aussi bon que soit son résultat de réservoir.

Ce qui est prouvé, plausible et spéculatif

Prouvé: la physique de l’énergie des vagues et du flux de puissance; les limites de capture pour les corps oscillants; que les machines à vagues peuvent générer de l’électricité en mer et l’exporter vers le réseau; qu’une colonne d’eau oscillante dans un brise-lames peut fonctionner pendant plus d’une décennie (Mutriku); que la ressource est la plus forte en hiver sur les côtes orientées vers l’ouest aux latitudes moyennes.

Plausible: que de nouvelles méthodes de contrôle et des structures plus légères peuvent augmenter la capture et couper l’acier par kilowatt; que les bouées d’absorption ponctuelle peuvent survivre à des tempêtes du type C4 de CorPower rencontré en 2023; que les réseaux partageant des amarrages et des câbles peuvent réduire les coûts; que les marchés de l’observation de l’océan et de l’aquaculture paieront pour les petites machines avant le réseau.

Spéculatif: l’énergie des vagues au détriment de l’éolien offshore; une conception unique gagnant la façon dont la turbine à trois pales a gagné pour l’éolien; de grands réseaux de centaines de mégawatts dans la prochaine décennie.

Questions de recherche ouvertes

• Survie et contrôle ensemble. Comment régler une machine pour capturer le plus de vagues ordinaires tout en la désaccordant en toute sécurité dans un orage, de manière fiable, pendant vingt ans.
• Prise de force. Conversion efficace et durable de forces lentes et énormes: hydraulique, engrenages magnétiques, générateurs linéaires, matériaux flexibles qui sont eux-mêmes des générateurs.
• Mouillages et structure. Moins d’acier par kilowatt, et des amarrages qui ne tombent pas en panne.
• Tableaux. Comment les machines s’ombragent ou s’entraident en groupes, et comment partager l’infrastructure.
• Convergence. Laquelle des familles ci-dessus, le cas échéant, est fondamentalement la moins chère. Des programmes publics de stage-gate tels que Wave Energy Scotland existent pour répondre à cette question avec des données partagées.
• Environnement. Bruit sous-marin, risque d’emmêlement pour les mammifères marins dans les amarrages et effets sur les sédiments côtiers lorsque de grandes batteries absorbent l’énergie des vagues.

Ce dont un prototype fonctionnel aurait besoin

L’énergie des vagues a un chemin bien tracé de l’idée à la mer, précisément parce que tant d’idées ont échoué le long de ce chemin. Les coûts ci-dessous sont nos estimations approximatives pour une petite équipe.

Stage	Travail	Ce qu’il prouve	Coût brut	Temps
1. Modèle numérique	Modèles dans le domaine des fréquences et du temps de la machine en conditions réelles de mer (il existe des outils ouverts tels que WEC-Sim)	Largeur de captage en théorie, charges dans les tempêtes	$10k to $40k	2 à 4 mois
2. Réservoir de vague	Un modèle 1:50 à 1:20 dans un bassin universitaire, vagues régulières et irrégulières puis extrêmes, avec une prise de puissance simulée mesurée aux instruments	Rapport de largeur de capture et charges de survie mesurées	$30k to $150k	3 à 6 mois
3. Essai en mer abritée	Une machine de 1:4 à 1:10 sur un site de pépinière tel que Scapa Flow ou BiMEP en Espagne, exportant vers une banque de charge	Puissance réelle, amarrages, entretien, un hiver en mer	$0.5 million to $3 millions	1 à 2 ans
4. Pleine échelle	Une machine à un poste d’amarrage en haute mer raccordé au réseau	Données de performance et de survie bancables	10 millions de dollars et plus	Plusieurs années

La phase 2 est celle où un pitch commence à être crédible: un modèle dans un réservoir de vagues avec une prise de force mesurée, montrant à la fois ce qu’il attrape et ce qu’il survit.

De qui nous avons besoin

• Ingénieurs océanographiques et hydrodynamiciens Avec l’interaction de structure d’onde et l’expérience de contrôle.
• Installations de réservoirs d’onde dans les universités et les laboratoires nationaux.
• Spécialistes de la prise de force: hydraulique, générateurs linéaires, engrenages magnétiques.
• Ingénieurs en structures d’amarrage et offshore.
• Opérations maritimes personnes qui ont installé et récupéré de l’équipement en mer.
• Écologistes marins pour la surveillance du bruit et de l’enchevêtrement.
• Utilisateurs en mer: piscicultures, observatoires océaniques et services publics insulaires qui achèteraient les premières machines.

Vous avez une meilleure idée ?

Certains membres de la Fondation peuvent avoir des contacts qui pourraient entendre un pitch. Pour être pitchée, une idée a besoin d’un Un modèle de travail, réel qui produit réellement de l’énergie, avec sa puissance mesurée sur un instrument, non revendiquée: un modèle dans un réservoir à vagues avec une prise de force enregistrée en dit plus que n’importe quelle animation. Les idées papier sont les bienvenues aussi : si la physique et les chiffres sont solides, nous pouvons les publier ici sur le site. Mais lever des capitaux sans un modèle fonctionnel est très difficile, et rien ici n’est une promesse de financement, de rendements ou d’introductions.

Envoyez votre idée par le biais de Formulaire de contribution, en choisissant l’Initiative Verte. Dites-nous pour quelles vagues il est conçu, la largeur de capture que vous attendez et pourquoi, comment il survivra à une tempête, un coût approximatif par kWh et le test le moins cher qui pourrait prouver qu’il a tort. La page sources d’énergie compare l’énergie des vagues avec onze autres idées.

Sources

1. Gunn, K. et Stock-Williams, C. (2012). Quantifier la ressource mondiale d’énergie houlomotrice. Renewable Energy 44, 296-304.
2. Falnes, J. (2002). Les ondes océaniques et les systèmes oscillants: interactions linéaires, y compris l’extraction de l’énergie des vagues. Cambridge University Press.
3. Babarit, A. (2015). Une base de données du rapport de largeur de capture des convertisseurs d’énergie ondulatoire. Renewable Energy 80, 610-628.
4. Systèmes d’énergie océanique (2015). Coût de l’énergie nivelé à l’international pour les technologies d’énergie océanique.
5. Puissance des vagues, Wikipedia: la formule du flux de puissance en eau profonde.
6. Convertisseur d’énergie des vagues Pelamis, Wikipedia.
7. Aquamarine Power, Wikipédia.
8. Mutriku Breakwater Wave Plant, Wikipédia, et Pacific Northwest National Laboratory, Tethys, Mutriku wave power plant.
9. Wave Hub, Wikipédia.
10. CorPower Ocean, Wikipedia, et CorPower Ocean (2026), première certification DNV au monde pour la technologie de l’énergie des vagues.
11. Wave Energy Scotland. Bibliothèque publique de rapports sur les programmes.
12. Lazard (juin 2026). Coût d’énergie nivelé+, version 19.
13. Local Solar System Fondation. Le Fan Wall: modèle ouvert et référence, panneaux solaires sur le toit à 0,19 $ par kWh.