Un nouveau mémoire de maîtrise montre qu'une solution d'énergie éolienne et solaire renouvelable peut réduire les émissions de 50 % tout en augmentant la rentabilité.

Lorsque l'étudiant à la maîtrise Helleik L. Syse a commencé à étudier la consommation d'énergie de la ferme piscicole de Teistholmen à l'extérieur de Stavanger, il a rapidement découvert que l'industrie était beaucoup plus énergivore que prévu.

Une ferme piscicole de taille moyenne équipée de générateurs diesel émet chaque année la même quantité de CO2 que 70 voitures particulières.

"Ce qui demande beaucoup d'énergie, c'est le processus d'alimentation proprement dit, où plusieurs tonnes de pellets sont transportées par des tuyaux utilisant de l'air comprimé vers les cages marines, " explique Syse.

Aujourd'hui, environ la moitié des fermes piscicoles le long de la côte norvégienne dépendent de générateurs diesel pour produire l'électricité nécessaire. L'autre moitié est raccordée au réseau électrique, via un câble maritime.

La croissance de l'industrie signifie des normes plus strictes

L'industrie de l'aquaculture se développe rapidement. Les grandes fermes plus au large sont la tendance.

"À l'avenir, les fermes seront situées loin au large. Ils consommeront plus d'énergie, et les connecter au réseau électrique terrestre sera un défi. L'industrie sera également confrontée à des normes d'émission de CO2 plus strictes, déclare le professeur agrégé Siri Kalvig à l'Université de Stavanger.

« Une possibilité est que l'industrie aquacole utilise des solutions d'énergie renouvelable pour les systèmes hors réseau, c'est-à-dire des systèmes énergétiques autosuffisants comme une ferme piscicole en mer, " poursuit-elle.

Kalvig est à la tête du réseau de recherche pour l'énergie durable à l'UiS et à l'IRIS, et elle est copropriétaire de Gwind. Cette société a été créée sur la base de recherches effectuées à l'UiS, et il explore les possibilités de solutions hybrides renouvelables dans les phares et les fermes piscicoles le long de la côte norvégienne.

En juin 2016, Kalvig a confié à Syse, étudiant à la maîtrise, la tâche d'évaluer diverses sources d'énergie pour l'approvisionnement en électricité des fermes piscicoles.

Syse, qui à l'époque étudiait les systèmes d'énergie renouvelable à l'Université de Strathclyde en Écosse, n'a pas pu trouver de nombreuses études pertinentes traitant de l'approvisionnement des fermes piscicoles en énergie renouvelable. Il n'y avait pas non plus d'études ouvertes sur la consommation d'énergie des fermes piscicoles norvégiennes.

Il a donc dû visiter une véritable ferme et le découvrir par lui-même.

Intense en énergie

En juin 2016, Helleik L. Syse a été mis au défi d'étudier comment les fermes piscicoles pourraient bénéficier de solutions d'énergie renouvelable. Les réponses qu'il a trouvées sont de bonnes nouvelles pour l'industrie de l'énergie éolienne offshore.

En utilisant les données de la ferme piscicole et les informations sur les coûts fournies par le PDG de Gwind, Syse a appliqué des outils de simulation énergétique pour son analyse.

"L'avantage d'utiliser un tel outil est que vous pouvez tester des millions de combinaisons pour trouver le système énergétique optimal pour chaque ferme individuelle, " dit Syse.

Son mémoire de maîtrise présente trois manières différentes d'alimenter une ferme piscicole en électricité :un système diesel pur, un système énergétique hybride et un système énergétique 100 % renouvelable.

Syse a découvert que les systèmes diesel actuellement utilisés entraînent des coûts élevés et des émissions considérables.

Une ferme piscicole typique a des émissions de CO2 d'environ 120, 000 kg par an, en plus des émissions d'autres gaz et de particules de suie.

« Près de 500 fermes piscicoles en Norvège fonctionnent avec des générateurs diesel, qui s'additionne pour créer des émissions substantielles, " explique Syse.

100 % d'énergie renouvelable n'est pas rentable

Syse a d'abord examiné la possibilité d'alimenter une ferme piscicole avec 100 % d'énergie renouvelable. Plusieurs sources d'énergie potentielles ont été évaluées, y compris l'énergie des vagues, énergie marémotrice, éolienne et solaire.

Il a découvert que la combinaison d'éoliennes, panneaux photovoltaïques (panneaux PV) et batteries était la solution la plus efficace sur le marché actuel.

"Pour faire fonctionner une ferme piscicole avec un système d'énergie 100% renouvelable, il nécessite une surcapacité d'éoliennes, Panneaux photovoltaïques et batteries pour garantir un fonctionnement continu. Ce n'est qu'alors que le système pourra faire face aux périodes de peu de vent et de soleil, " dit Syse.

« Cela entraîne des coûts très élevés s'ils veulent se débarrasser complètement du groupe électrogène diesel. Ce n'est donc pas rentable sur le marché actuel, " conclut-il.

Une solution hybride fonctionne mieux

Le système qui fournissait l'électricité au coût le plus bas était un système d'énergie hybride qui combinait l'énergie solaire, énergie éolienne et batterie avec un générateur diesel pour la sauvegarde.

"Les énergies renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne dépendent du vent et des conditions météorologiques. Une ferme piscicole nécessite une alimentation électrique constante. Si nous utilisons des énergies renouvelables et gardons les générateurs diesel pour la sauvegarde, il n'y a pas besoin d'une surcapacité d'éoliennes et de panneaux photovoltaïques. Il a un coût inférieur, et nous réalisons également une réduction considérable des émissions de CO2, " conclut Syse.

L'étudiant en Master a estimé qu'en utilisant des éoliennes et des panneaux photovoltaïques en plus d'un générateur diesel pour gérer les pics d'énergie, les exploitations agricoles peuvent réduire leurs émissions de CO2 de près de 50 %, et une ferme piscicole typique sera en même temps en mesure de réduire ses coûts de 16 pour cent.

"En passant au biodiesel ou au biogaz produit de manière durable pour alimenter le générateur, la ferme piscicole pourrait couper tous les combustibles fossiles, " dit Syse, dont les directeurs de thèse de maîtrise étaient Siri Kalvig à l'UiS et Paul Tuohy à l'Université de Strathclyde.

Marché rentable de l'éolien en Norvège

Aujourd'hui, l'ancien bachelier en ingénierie pétrolière à l'UiS travaille chez Gwind en tant qu'ingénieur projet.

"Ce qui est le plus important pour moi, UiS et Gwind est que cette solution pourrait être économiquement viable sur le marché actuel et non dans le futur. Nous pouvons réduire considérablement les émissions sans frais supplémentaires. Compte tenu du marché actuel, les systèmes hybrides semblent être une très bonne solution pour évincer le diesel, " dit Syse.

Kalvig est enthousiasmé par les résultats.

« Ici, nous avons identifié un marché potentiel rentable pour l'éolien offshore en Norvège. C'est exactement ce dont l'industrie a besoin.

Kalvig pense que le marché des solutions d'énergie verte dans le secteur de la pêche va croître et envisage un tremplin norvégien pour des solutions innovantes dans le domaine de l'énergie éolienne offshore et solaire en mer.

"Nous avons besoin d'un marché en Norvège pour développer de nouvelles technologies, et l'industrie piscicole pourrait devenir un marché prometteur pour un tel développement de l'énergie éolienne, " conclut Kalvig.