Énergie des vagues gyroscopique – Exploiter la mer indomptée

Environ 70 % de la surface de la Terre est recouverte d’océans, offrant une vaste source d’énergie renouvelable. Son potentiel est immense — à tel point que l’énergie des vagues à elle seule est estimée dépasser la demande mondiale actuelle d’électricité si elle était pleinement exploitée.

Cependant, il s’agit d’une source renouvelable largement inexploitée, car la capture efficace de l’énergie des vagues océaniques a longtemps frustré les ingénieurs.

Pour résoudre ce problème, de nouvelles recherches de l’Université d’Osaka se sont tournées vers une méthode novatrice: un convertisseur d’énergie des vagues gyroscopique (GWEC) qui utilise un volant en rotation à l’intérieur d’une structure flottante pour convertir le mouvement des vagues en électricité.

L’analyse de la recherche révèle que, en principe, cet appareil peut absorber jusqu’à la moitié de l’énergie des vagues entrantes à n’importe quelle fréquence, offrant ainsi un moyen d’exploiter l’énorme énergie océanique encore inexploitée.

Mix électrique mondial : les renouvelables en hausse, les combustibles fossiles restent dominants

Avec le changement climatique causant des ravages à travers le monde, il est impératif de s’éloigner des combustibles fossiles — des sources d’énergie non renouvelables qui se forment sur des millions d’années et engendrent d’importants problèmes environnementaux.

L’un des moyens les plus efficaces de réduire la dépendance à ces combustibles fossiles est d’utiliser des sources d’énergie renouvelable, qui comprennent le solaire, l’éolien, l’hydroélectricité, la géothermie et la biomasse.

Ces sources naturellement renouvelables réduisent les émissions de gaz à effet de serre, renforcent la sécurité énergétique d’un pays et diminuent la vulnérabilité aux perturbations géopolitiques. Grâce à ces avantages, les sources d’énergie renouvelable représentent désormais une part croissante de la production mondiale d’électricité. En 2024, elles ont fourni un record de 32 % de la production mondiale d’électricité, soit +2 % par rapport à l’année précédente, alors que la demande globale d’électricité a augmenté de 4 %, stimulée par les centres de données.

“Les pays réfléchissent davantage à leur sécurité et à leur sécurité énergétique qu’auparavant, et je pense que cela signifie que l’énergie renouvelable locale comme l’éolien et le solaire devient de plus en plus attrayante.”

– Analyste électricité et données d’Ember, Euan Graham, a déclaré à Reuters l’année dernière

Alors que le secteur des renouvelables a ajouté 858 TWh de production au système en 2024, les combustibles fossiles, dont le charbon, le pétrole et le gaz naturel, alimentent toujours la majorité des besoins énergétiques mondiaux. Le charbon est actuellement la principale source de production d’électricité, représentant 34 % de la production mondiale, tandis que les centrales à gaz représentent 22 %.

Cependant, selon les prévisions de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), la capacité de production d’énergie renouvelable augmentera de près de 4 600 GW entre 2025 et 2030.

Parmi toutes les sources renouvelables, le solaire croît le plus rapidement à mesure que les coûts diminuent et que l’adoption s’accélère à l’échelle mondiale. La capacité éolienne croît également rapidement, tandis que l’hydroélectricité reste le plus grand contributeur renouvelable de longue date. Quant à la bioénergie, elle commence à gagner du terrain, et la géothermie obtient des partenariats d’entreprises. L’avenir de l’énergie semble de plus en plus vert.

Exploiter le potentiel inexploité de l’océan

Dans le paysage des énergies renouvelables, l’énergie océanique offre un vaste potentiel de ressources mondiales. Elle consiste à exploiter l’énergie provenant de sources marines, notamment les vagues, les marées, la conversion d’énergie thermique océanique (OTEC) et les courants marins. L’énergie marémotrice exploite les courants de marée prévisibles, l’OTEC utilise les gradients de température dans les eaux profondes, et les courants marins captent l’énergie des flux océaniques à grande échelle.

La forme d’énergie marine la plus étudiée est l’énergie des vagues, qui convertit l’énergie cinétique des vagues en électricité. Les vagues sont abondantes, puissantes et continues. Elles sont également moins intermittentes que le vent ou le solaire. Cette grande prévisibilité signifie que le mouvement des vagues de surface peut être exploité 24 h/24, ce qui est extrêmement bénéfique pour améliorer la planification et la stabilité du réseau.

Cette source d’énergie zéro émission a connu un déploiement commercial limité, bien en dessous des renouvelables matures comme le solaire. Elle représente actuellement la plus petite part du marché des énergies renouvelables. En 2024, le monde a ajouté 1,6 mégawatt (MW) de capacité d’énergie océanique, portant la capacité opérationnelle totale à environ 513 MW.

Cette adoption lente est due à plusieurs facteurs, notamment les coûts d’investissement élevés, les contraintes spécifiques aux sites et les obstacles technologiques tels que l’intégration au réseau. Les compétences de la main-d’œuvre et l’incertitude réglementaire entravent également les progrès dans le secteur. De plus, la maintenance des appareils dans des conditions océaniques difficiles reste un défi majeur, ainsi que l’efficacité de la conversion énergétique.

En conséquence, les chercheurs tant académiques qu’industriels continuent de travailler à l’amélioration de ces systèmes, les rendant plus durables et mieux capables de gérer l’irrégularité des vagues. Un tel système qui a suscité de l’intérêt est le convertisseur d’énergie des vagues (WEC), un dispositif qui convertit l’énergie cinétique des vagues en électricité.

Plusieurs innovateurs travaillent à faire progresser cette technologie. Par exemple, la société suédoise CorPower Ocean s’est associée à OPS Solutions, basée en Norvège, via le projet COMPACT pour réduire le coût et la masse des WEC en développant un prototype de cylindre de pré-tension (PTC). Soutenu par les subventions EEA « Programme Blue Growth », le projet développe un boîtier de pression léger afin de répondre aux coûts d’investissement et à la robustesse des appareils.

Parallèlement, les développeurs ont obtenu des gains de performance mesurables. La société norvégienne Havkraft a déclaré un taux de conversion énergétique de plus de 80 % lors de son dernier test en laboratoire d’un modèle WEC à l’échelle, soit une hausse de 15 % par rapport aux essais précédents. Cette étape leur permet d’identifier les risques, d’assurer la qualité et de comprendre les performances, ce qui les aidera à passer à la commercialisation.

– Les résultats montrent que notre recherche porte ses fruits, et nous sommes un pas de plus près d’une solution commerciale.

– Responsable des opérations Nikolai Haldane

Pendant ce temps en Écosse, AWS Ocean Energy a fait progresser son « Archimedes Waveswing », une bouée sous-marine activée par la pression conçue pour convertir le mouvement des vagues sous la surface. L’appareil a enregistré une puissance moyenne supérieure à 10 kW et a culminé à plus de 80 kW lors de conditions de vagues modérées, soit 20 % au-dessus des attentes de l’entreprise.

L’unité submergée de sept mètres de haut est conçue pour résister aux environnements offshore difficiles, y compris les vents de Force 10. Son design à absorbeur unique la rend également adaptée aux applications d’énergie à distance où la résilience est essentielle.

Au-delà des performances technologiques, l’intégration plus large du système attire l’attention. Des recherches récentes de faisabilité suggèrent¹ que le déploiement des WEC n’a pas besoin de se faire au détriment des activités côtières comme le tourisme ou la pêche. En fait, des installations correctement conçues peuvent offrir une protection côtière.

“Il est possible de protéger le littoral des actions de l’environnement maritime et de produire simultanément de l’électricité propre, soutenant ainsi la transition énergétique et l’autosuffisance du Portugal.”

– Paulo Rosa Santos, co-leader au CIIMAR

Ces avancées reflètent un secteur en transition des prototypes expérimentaux vers des solutions pratiques.

Déverrouiller l’absorption maximale d’énergie avec les gyroscopes

Les dispositifs d’énergie des vagues (WEC) visent à convertir le mouvement continu des vagues en électricité utilisable de manière efficace. Soutenu par des initiatives nationales d’innovation, des avancées technologiques et l’intégration aux infrastructures locales, le marché mondial des convertisseurs d’énergie des vagues devrait passer de 21,6 millions de dollars en 2025 à 38,2 millions de dollars en 2034, avec un TCAC de 6,5 %.

Les WEC ne sont pas encore pleinement commercialisés en raison de défis techniques, économiques et réglementaires, de sorte qu’aucune solution optimale unique n’existe encore. De nombreux types différents ont été proposés, notamment les absorbeurs ponctuels, les colonnes d’eau oscillantes (OCW), les dispositifs de débordement, les atténuateurs et les systèmes gyroscopiques.

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Un convertisseur d’énergie des vagues gyroscopique utilise un gyroscope dans son système de prise de puissance (GPTO) pour extraire l’énergie du mouvement des vagues. Le GPTO comprend un générateur électrique et un volant monté sur un cadre à cardan. Notamment, le GPTO est enfermé dans un corps flottant ; lorsque les vagues bougent, la structure se déplace avec elles. Ce mouvement est converti par le volant en rotation en énergie électrique. Parce qu’il fonctionne comme un gyroscope, le comportement du volant peut être réglé pour récolter l’énergie sur une large gamme de fréquences de vagues, contrairement aux autres WEC limités à une bande étroite.

Le système tire parti de la précession gyroscopique, induite par la rotation du volant et le mouvement de tangage du corps flottant. La précession gyroscopique se produit lorsqu’un objet en rotation réagit à une force externe. Lorsque les vagues font bouger la plateforme, le volant en rotation change d’orientation, et ce mouvement relié à un générateur produit de l’électricité. Être logé dans une coque protège l’appareil de l’eau salée, offrant des avantages en maintenance et en sécurité.

Les convertisseurs gyroscopiques représentent des efforts pour surmonter les limites des WEC traditionnels, souvent efficaces uniquement sous des conditions spécifiques. Takahito Iida, chercheur à l’Université d’Osaka, s’est tourné vers les GWEC pour leur adaptabilité. Dans son étude, publiée dans le Journal of Fluid Mechanics², Iida a évalué si ce design pouvait soutenir une génération à grande échelle.

« Les dispositifs d’énergie des vagues peinent souvent parce que les conditions océaniques changent constamment », a déclaré Iida. « Cependant, un système gyroscopique peut être contrôlé de manière à maintenir une absorption élevée d’énergie, même lorsque les fréquences des vagues varient. »

Pour comprendre le comportement du système, il a utilisé la théorie linéaire des vagues afin de modéliser l’interaction entre les vagues océaniques, le gyroscope et la structure. L’analyse a aidé l’équipe à découvrir les réglages idéaux pour la vitesse de rotation et les contrôles du générateur. Lorsqu’il est correctement réglé, le GWEC peut atteindre l’efficacité maximale théorique d’absorption d’énergie de la moitié à n’importe quelle fréquence de vague.

« Cette limite d’efficacité est une contrainte fondamentale dans la théorie de l’énergie des vagues », a noté Iida. « Ce qui est excitant, c’est que nous savons maintenant qu’elle peut être atteinte sur des fréquences larges, pas seulement dans une condition résonnante unique. »

L’équipe a vérifié les résultats grâce à des simulations numériques tant dans le domaine temporel que fréquentiel. Ces résultats ont confirmé que l’appareil maintient une haute efficacité près de sa fréquence de résonance, fonctionnant au mieux lorsque le mouvement correspond au motif naturel des vagues. Cette clarification des paramètres de fonctionnement démontre la capacité à développer des systèmes d’énergie des vagues efficaces qui contribuent aux objectifs climatiques.

Investir dans les énergies renouvelables

Du point de vue de l’investissement, peu d’entreprises cotées se consacrent exclusivement à l’énergie des vagues. Ce segment reste émergent avec des coûts d’infrastructure élevés et un déploiement limité de projets. Les actions publiques purement axées sur l’énergie des vagues ont généralement sous-performé, la technologie étant encore aux premiers stades de la démonstration d’une économie à l’échelle commerciale.

Au lieu de cela, nous nous concentrerons sur une entreprise disposant d’un portefeuille renouvelable solide, positionnée pour bénéficier de la croissance de l’énergie marine au fil du temps. NextEra Energy, Inc. (NEE ) est un leader majeur américain des renouvelables avec une vaste expérience dans l’éolien offshore et l’intégration au réseau.

L’entreprise opère via NextEra Energy Resources (NEER) et Florida Power & Light (FPL). FPL est une société d’électricité régulée au tarif, affichant 35 052 mégawatts de capacité nette, ce qui en fait la plus grande société d’électricité aux États‑Unis en nombre de clients (12 millions). Cette activité régulée génère des revenus et flux de trésorerie stables, soutenant la croissance des dividendes.

NEER exploite des installations de production et investit dans l’énergie propre comme les carburants renouvelables, les pipelines de gaz naturel et le stockage par batteries. NextEra Energy Resources est le plus grand producteur d’énergie renouvelable au monde et continue d’étendre son pipeline de projets. Sa forte croissance des bénéfices et ses accords technologiques stratégiques soutiennent le potentiel futur, bien qu’elle reste vulnérable aux politiques anti-renouvelables sous l’administration Trump.

Actuellement, l’action de NextEra se négocie à 90,79 $, près des nouveaux sommets, en hausse de 13,63 % depuis le début de l’année et de 32 % sur l’année écoulée. L’entreprise affiche un BPA (TTM) de 3,30 et un PER (TTM) de 27,63.

NextEra verse un rendement de dividende de 2,73 %. Récemment, la société a déclaré un dividende trimestriel de 0,6232 $ par action, soit une hausse de 10 % d’une année sur l’autre. NextEra a rapporté 1,133 milliard de dollars de bénéfices ajustés pour le T4 2025 et 7,683 milliards de dollars pour l’année complète. NEER a annoncé la mise en service de 7,2 GW de nouvelle capacité et l’ajout de 13,5 GW à son carnet de commandes, portant le total à 30 GW. Cela inclut un plan de redémarrage de la centrale nucléaire Duane Arnold avec Google.

« Nous pensons qu’aucune entreprise n’est mieux positionnée pour construire l’infrastructure énergétique nécessaire afin de répondre de manière fiable et abordable à la demande croissante de l’Amérique », a déclaré le PDG John Ketchum. L’entreprise prévoit que le BPA ajusté croîtra à un TCAC de plus de 8 % jusqu’en 2032. Elle élargit également ses solutions d’approvisionnement en gaz naturel grâce à des acquisitions stratégiques.

NextEra prévoit que le BPA ajusté pour 2026 se situera entre 3,92 $ et 4,02 $, avec une croissance des dividendes de 6 % par an jusqu’en 2028.

Conclusion

Alors que la demande énergétique mondiale augmente, alimentée par les conditions météorologiques extrêmes et les centres de données IA, la croissance des énergies renouvelables devient plus cruciale pour atténuer les émissions. Bien que le solaire et l’éolien dominent l’adoption, l’énergie des vagues a le potentiel d’accélérer la transition vers une énergie plus propre en offrant une ressource prévisible et à haute densité.

La recherche sur des technologies comme l’énergie des vagues gyroscopique peut aider à surmonter les barrières techniques limitant ce secteur. Associées à des politiques de soutien et à des investissements stratégiques, ces avancées peuvent contribuer à libérer une capacité nouvelle et significative.

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Références

1. Clemente, D., et al. Évaluation de la production d’électricité et de la protection côtière d’un parc d’ondes de 500 MW en proche rivage. Applied Energy 379, 124950 (2025). https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.1249502
2. Iida, T. Analyse linéaire d’un convertisseur d’énergie des vagues gyroscopique absorbant la moitié de l’énergie des vagues sur des fréquences larges. Journal of Fluid Mechanics 1029, A20 (2026). https://doi.org/10.1017/jfm.2026.11172