L’idée de l’aménagement d’une usine marémotrice dans l’estuaire de la Rance fut initiée par G.BOISNOER en 1921.
C’est la Rance qui, en raison des conditions exceptionnelles dans lesquelles elle se présente, est tout indiquée pour être la première grande usine marémotrice.
Assez rapidement, les groupes bulbes furent adoptés. Les premiers chantiers furent ouverts début 1961 et en juillet 1963 la rance était coupée. L’usine fut inaugurée par le Général De Gaulle, Président de la république en 1966 et le 24ème groupe était en service le 4 décembre 1967.
Etude de la construction de l’usine
Les ouvrages ont été construits à sec, à l’intérieur de trois enceintes.
– Une sur la rive gauche, pour la construction de l’écluse,
– Une sur la rive droite, pour la construction des pertuis,
– Une grande enceinte centrale pour la construction de l’usine et de la digue morte.
Exploitation de l’usine : le simple et le double effet
Les marées qui animent mers et océans constituent une source d’énergie propre et inépuisable. En outre, il s’agit d’une énergie non soumise aux aléas climatiques, contrairement à l’énergie solaire ou éolienne. C’est la variation du niveau de la mer qui est exploitée pour produire de l’énergie, en simple ou en double effet.
Le simple effet
L’estuaire est fermé par une digue capable de retenir un grand volume d’eau. Dans cette digue sont aménagées des vannes par lesquelles la marée montante remplie le bassin de retenue. Lorsque la marée a atteint son plus haut niveau, les vannes sont fermées. On attend ensuite que la mer ait suffisamment baissé de façon à avoir une certaine hauteur de chute entre le niveau du bassin et le niveau de la mer. La chute d’eau permettra de faire tourner une turbine entraînant un alternateur.
Le double effet
On peut allonger le temps de marche de l’usine marémotrice en ajoutant un deuxième effet qui permet de produire de l’énergie lors de la phase de remplissage du bassin. Cela suppose de fermer les vannes à la basse mer de façon à isoler le bassin alors presque vide, puis de les ouvrir lorsque la marée est haute. Le double effet implique d’avoir des turbines et des alternateurs capables de fonctionner en tournant dans les deux sens. Les groupes bulbes qui équipent la Rance ont été spécialement conçus pour fonctionner de cette manière.
Pour des marées moyennes ou de mortes eaux, on utilise le cycle à simple effet
Cinq transitions successives par marée pourle cycle à simple effet
Dans ce cas, il y a cinq transitions successives par marée (cf. graphique ) :
1: Ouverture des six vannes.
Démarrage des groupes en orifice.
La marée montante remplit l’estuaire, il n’y a pas de production d’énergie
2: Fermeture des vannes.
Couplage des groupes en pompe.
L’énergie électrique prélevée sur le réseau permet une surélévation du niveau de l’estuaire.
3: Arrêt des groupes.
4: Démarrage des groupes en turbinage direct.
L’énergie électrique est fournie au réseau, les mètres cubes d’eau pompés sous faible chute pendant la phase 2 sont cette fois turbinés sous une chute plus importante. Le gain en énergie est ainsi 2 fois supérieur à l’énergie absorbée lors du pompage.
5: Arrêt des groupes.
Pour les fortes marées
Cycle à double effet avec 7 transitions par marée pour les fortes marées
Pour les fortes marées, actuellement pour des coefficients supérieurs à 105, l’exploitation de l’usine bascule sur un cycle à double effet avec 7 transitions par marée (cf. graphique) :
1: Démarrage des groupes en turbinage inverse Contrairement au cycle à simple effet, la variation rapide du niveau de la mer permet d’obtenir une chute suffisante pour coupler les groupes au réseau et produire de l’énergie au remplissage.
2: Ouverture des vannes. Accélération du remplissage.
3-4: Fermeture des vannes.
Passage des groupes en orifice puis couplage en pompe.
5: Arrêt des groupes.
6: Démarrage des groupes en turbinage direct.
7: Arrêt des groupes.
En 1995-1996, le cycle à double effet a été utilisé pour 22 % des marées. Le cycle à simple effet est donc largement majoritaire.