Phénomène des Vagues

          Les vagues sont une déformation de la surface des océans ou des mers ou plus généralement  par le vent. On peut aussi résumer les vagues avec une expérience la plus simple au monde. Lorsque l’on jette un pavé dans une mare, non seulement on perçoit l’énergie cinétique de l’objet mais aussi la formation d’une onde à expansion circulaire.

De la même manière le vent « frappe » le dioptre (limite entre deux milieux aux propriétés physique différentes) de l’océan et propage donc cette énergie cinétique.

1. Origine

            Une vague est une oscillation de la surface d’un océan, d’une mer, ou d’un lac. Ce qui entraîne des variations de pression et à l’augmentation ou la diminution de la vitesse des fluides. Toutes les tailles de vagues sont possibles allant de quelques centimètres à 34 mètres dues à la plus haute vague observée en 1959 d’après « Ocean Waves, Bascom, W ». Les vagues sont irrégulières, avec un groupe de grandes vagues suivies de petites. Ces vagues forment l’état de la mer qui est alors exploité. Elles peuvent être comparées à des ondes sismiques ou le son se propageant dans l’air, les matériaux ou les fluides.

            Le vent est le principal facteur de formation des vagues. Le vent est un déplacement d'une zone de haute pression ou anticyclonique vers une zone de basse pression ou dépression. Ainsi au niveau du dioptre de la mer, le vent se déplace de manière turbulente et provoque donc une ondulation plus ou moins forte de la surface de l’eau. Ceci  peut entraîner la formation de vagues, avec une hauteur dépendant de la force du vent au moment de la formation. Cette hauteur peut être amplifiée  par d’autres vents. Elle dépend donc de la durée d'exposition au vent et de sa zone effective d’action c'est-à-dire la surface sur laquelle il souffle ou «son FETCH », il y a donc transfert d’énergie du vent vers la mer. A titre d'exemple, un vent de 40 km/h soufflant sur 200 km durant 15 heures engendre des creux de 2,5 mètres, et de 11 à 14 mètres  sur un même intervalle de temps à souffler à 100 km/h sur un FETCH(zone d'action) de 400 km. Certes la quantité d'énergie produite est faible est faible : 1W/m², mais la surface d’un océan comme l’océan atlantique est d’environ 91,6 millions de km² et celle de l’océan pacifique 178,7 millions de km². Lors de la progression  de la vague générée, elle engendre une puissance de 50kW par mètre de côte. De plus la production des vagues en été est 5 fois moins puissante qu’en hiver, ceci est favorable à une électrisation car on consomme plus d'énergie en hiver qu'en été.

           D’autre part des événements géologiques spéciaux  comme un séisme ou une éruption volcanique peuvent provoquer des tsunamis ou des raz-de-marée, ou la chute de météorites de taille importante peuvent entraîner des vagues de tailles importantes. Selon la théorie d’Airy, les vagues peuvent être périodiques et de forme sinusoïdales variables  pour des vagues de faibles cambrures ou de petites tailles.

2. Intensité des vagues

La puissance théorique des vagues est de plusieurs dizaines de milliers de watt par kilomètre carré. Par exemple dans l’Atlantique nord, un mètre de vagues soulève environ une énergie de 90 kW. Cela peut aussi se comparer que pour une bande de 10km de longueur, correspond à la production  d’une centrale thermique. La hauteur  et  l’intensité des vagues dépendent des conditions météorologique, elles sont responsable de l’état de la mer qui est représenté avec l’échelle des Beauforts pour la navigation.

Il y a plusieurs moyens de mesurer cette intensité, soit avec des bouées houlographes, perche à houle, radar à houle ou soit à partir de la pression sous marine, grâce à des marégraphes hautes fréquences ou avec des courantomètres, c’est une sorte de tube avec une hélice munie de  5 ou 6 pales. Ces instruments ont pour vocation de mesurer l’intensité du courant et leur direction. Les courants peuvent déterminer la direction des vagues, par exemple dans les passages étroits comme les chenaux ou les ports.

            L’énergie des vagues s’exprime en kilowatt par mètre de front d’onde (kW/m) c’est-à-dire, la puissance de la vague sur un mètre de front. Les valeurs les plus élevés se situent au Cap Horn dans l’hémisphère Sud, au Sud de l’Amérique du Sud, cette puissance  est égale à 100kW/m. Le Golfe de Gascogne ,proche de nos côtes métropolitaines, se trouve à environ 40kW/m.

           La ressource énergétique de cette énergie au niveau mondiale s’élèverait entre 1,3 et 2 TW, soit 10¹²  Watt comparé à la production électrique mondiale de 2004  de 17000TWh d’après le "World Energy concil". L’énergie captée avec les moyens envisagés, aujourd’hui, serait de l’ordre de 140 à 750 TWh/an.

Potentielle mondiale des vagues exprimés en KW/m