Cercles de créativité: Quelques enjeux relatifs à la production d énergie éolienne au Québec

Transcription

1 Cercles de créativité: Quelques enjeux relatifs à la production d énergie éolienne au Québec 14 mars 2008 Jean Perron Guy Fortin L occupation des territoires nordiques du Québec Université du Québec à Chicoutimi

2 Plan de la présentation Introduction: Le givrage atmosphérique à l UQAC Le LIMA Problématique de l exploitation de l éolienne en climat nordique Quelques enjeux techniques 2

3 Les différents groupes qui oeuvrent Début dans les années 1980 (Professeur Luan Phan) CENGIVRE LIMA CIGELE GIVRAGE ATMOSPHÉRIQUE GRIEA INGIVRE En 2007 plus de 100 personnes Introduction: Le givrage atmosphérique à l'uqac 3

4 Introduction Le givrage atmosphérique L accumulation de la glace sur les structures extérieures (câbles aériens, pylônes, coupoles, tours de communication, ailes d avions, pales d hélicoptères, pales d éoliennes, plates formes de forage, navires, quais, routes, barrages, bâtiments ) cause d importants dommages aux lignes électriques, aux réseaux de télécommunication, aux transports maritime, routier et aérien, ce qui met en cause la sécurité de l environnement humain et matériel. Introduction: Le givrage atmosphérique à l'uqac 4

5 Qu est-ce que le LIMA? Le LIMA est un laboratoire de recherche sur le givre et la neige rattaché au Département des sciences appliquées de l UQAC. Mise en place depuis 1987 pour l évaluation de la performance des fluides commerciaux qui sont utilisés pour le dégivrage et la protection antigivre des avions en attente de décollage. Le LIMA effectue des travaux de pointe en vue de résoudre les problèmes de givrage et d en minimiser leurs inconvénients dans les différents domaines de l activité humaine (aéronautique, maritime, énergétique). Le LIMA 5

6 Qu est-ce que le LIMA? L équipe Le LIMA 6

7 Équipements Deux souffleries réfrigérées Cinq chambres climatiques simulation des précipitations Deux machines à neige essais de neige en chambre climatique Un laboratoire de caractérisation physico-chimique des fluides Une centrifugeuse mesure de l adhérence de la glace Le LIMA 7

8 Recherches actuelles au LIMA Transport aérien : Givrage au sol des aéronefs Problématique du dégivrage au sol des avions Transport aérien : Givrage en vol des hélicoptères Problématique du dégivrage en vol et des systèmes de dégivrage Production d énergie : Givrage des éoliennes Problématique du givrage des éoliennes en climat nordique Le LIMA 8

9 L éolienne en climat nordique Pour une énergie renouvelable Pour alimenter en énergie à moindre coût les populations éloignées Pour préserver le potentiel hydraulique des réservoirs Pour une plus grande autonomie énergétique Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 9

10 L éolienne en climat nordique (suite) Potentiel éolien à 65 m Résolution kmm Puissance produite P 1 c AU 2 air p 3 Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 10

11 L éolienne en climat nordique (suite) Puissance actuelle installée Au Québec MW installés 415 MW en processus d autorisation 630 MW à venir Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 11

12 L éolienne en climat nordique (suite) Problématique des climats froids Augmentation de la demande d énergie Augmentation des risques pour l éolienne (pale, nacelle) Augmentation des risques pour les instruments de mesure (anémomètre, girouette, tour) Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 12

13 L éolienne en climat nordique (suite) Problématique des climats froids Turbulence du vent plus important Température en dessous de 0ºC Formation du givre Hydrométéores (brouillards givrants, nuages givrants, taux élevé d humidité) Précipitation (bruines verglaçantes, pluies verglaçantes, neiges fondantes) Embrun marin Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 13

14 L éolienne en climat nordique (suite) Les effets du givre Baisse de la puissance Surcharges mécanique et électrique Vibrations Éjections de morceaux de glace Arrêt de l éolienne: Le redémarrage n est possible que si le givre a disparu Dégivrage naturel Dégivrage manuel Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 14

15 Une application concrète: l éolienne en climat nordique Le dégivrage Les paramètres à considérer: Conditions météorologiques (le nombre d évènement et l intensité) Mode d opération (pendant ou après l épisode de givre) Impact environnemental (sécurité, effets négatifs) Durée de vie et l efficacité du système Installation du système Coût Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 15

16 L éolienne en climat nordique (suite) Conclusions 1. Les éoliennes sont mal adaptées au climat nordique ce qui engendre des pertes de production non négligeables et non prédictibles 2. Les connaissances des effets du climat nordique sur les éoliennes, particulièrement sur leur durée de vie et leur production doivent être augmentées pour faciliter la gestion du réseau électrique d Hydro-Québec et prévenir les bris du réseau. 3. Comme pour le réseau électrique d Hydro-Québec, certains parcs éoliens devront être protégés contre les givre pour prévenir des bris du réseau et réduire les coûts d exploitation. Les parcs éoliens en climat nordique ont été épargnés par les évènements givrants importants comme la crise du verglas de 1998 ou la perte de pylônes sur la lignes de transport de la cote nord en 1970, mais l accroissement du nombre de parc éolien augmente les risques d accident majeur dû au givre. Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 16

17 L éolienne en climat nordique (suite) Quelques perspectives de recherches futures Développer des systèmes de dégivrage adaptés aux éoliennes et au climat nordique Carte de givre pour aider dans l évaluation des coûts d exploitation d un parc éolien et dans la prédiction, la planification et l opération du réseau électrique, Explorer le problème de la détection du givre pour la mise en route du système de dégivrage Une application concrète: l'éolienne en climat nordique 17

18 Quelques enjeux techniques Acceptation par la communauté des projets éoliens Accessibilité des sites (routes, réseau de transport, dénivellations du terrain) Les défis du climat du Québec (froid, épisodes de givre, verglas sur une base continu) Les dimensions des infrastructures à protéger (réseaux des lignes électriques, dimension des éoliennes) Adapter ou INNOVER les technologies du domaine éolien pour le climat du Québec et du Canada Quelques enjeux techniques 18

19 Questions? Merci de votre attention! 19