performances de la centrale éolienne sur le site du Gros-Cap

La consommation de combustible fossile aux Îles

Les Îles-de-Ia-Madeleine, comme bon nombre de régions isolées, s’appuient sur les combustibles fossiles pour répondre à leur besoin énergétique. L’électricité est produite par une centrale thermique d’une puissance nominale de 70 MW9 , bientôt âgée d’une quinzaine d’années et alimentée au mazout lourd no 6. Celle-ci en consomme plus de 38 millions de litres par an. Par ailleurs, le chauffage résidentiel au mazout léger est soutenu par un Programme d’efficacité énergétique permettant à l’entreprise de gérer la croissance de la demande d’électricité. Ce programme comprend une compensation pour le prix du mazout avec avantage économique de 30 %, un programme d’entretien annuel, la réparation et le dépannage, un programme de remplacement des chaudières et une aide financière à la conversion pour les nouvelles constructions lO . Pour Hydro-Québec, l’énergie ainsi produite est l’une des plus dispendieuses de la province, soit de l’ordre de 16 ~ le kWh, coût qui heureusement ne se retrouve pas exclusivement sur la facture d’électricité des Madelinotsll. Enfin, le secteur des transports accapare le reste de la consommation des combustibles fossiles sur l’archipel.

Le réseau de distribution d’électricité des Îles-de-Ia-Madeleine Le réseau de distribution aérien des Îles-de-Ia-Madeleine couvre l’ensemble des principales îles de l’ archipel. Il est constitué de deux lignes de transport de 69 kV, dont une couvre la partie nord-est de l’archipel et la deuxième se dirige vers le sud-ouest de l’ archipel, toutes deux totalisant plus de 100 km. Il yale réseau de distribution résidentiel de 12 kV qui couvre un territoire de 202 km2. Seule l’Île-d’Entrée, qui possède une communauté d’environ 200 résidents, reste isolée de l’ archipel. Cette communauté est alimentée en électricité par deux moteurs diesels couplés à des génératrices, pour une puissance installée de 600 kW. Les infrastructures portuaires ne permettent pas l’utilisation de bateaux ou de barges à fort tonnage. Un remorqueur doit donc effectuer plusieurs voyages pour remplir les réservoirs de l’île du combustible nécessaire au fonctionnement des moteurs diesels. L’un des principaux problèmes liés au réseau de distribution sur l’archipel est la corrosion due à l’air marin. Elle réduit considérablement la durée de vie des équipements du réseau. Il y a aussi les dommages provoqués par les vents violents qui soufflent fréquemment sur les îles. La ligne de 69 kV allant de Cap-aux-Meules à Grande-Entrée s’est ainsi fragilisée avec le temps et l’alimentation y est régulièrement coupée par mauvais temps 12. L’enfouissement des câbles est une option d’autant plus qu ‘ elle permettrait d’ améliorer l’esthétique des Îles pour le tourisme. Jusqu’à ce jour, les autorités gouvernementales n’ont pas donné leur aval à la réalisation de ces travaux fort onéreux.

Les contraintes techniques

Précurseur dans les années 70, Hydro-Québec a expérimenté une éolienne de type Darieus dans les dunes de la Connorandière mais un incident a immobilisé cette éolienne. Une étude plus récente a démontré le potentiel éolien de l’archipel et la solution proposée était l’implantation de turbines éoliennes en îlot, une solution qui n’a pas été retenue 13 . Enfin, dans les années 90, un nouveau projet fut élaboré en partenariat avec la finne Axor, mais la technologie nécessaire pour que le réseau s’adapte dans les délais requis à une baisse rapide du régime des vents n’était pas au point12 . Il faut savoir que les moteursgénératrices de la centrale thennique de l’Étang-du-Nord, d ‘une puissance de Il,5 MW chacun, exigent un délai au démarrage d’au moins 20 minutes avant d’ atteindre la température nécessaire à leur plein rendement. Les difficultés liées au couplage entre l’éolien et la centrale thennique, le coût élevé des solutions technologiques et la nécessité d ‘ assurer l’ approvisionnement énergétique des insulaires sont à l’origine de l’ abandon du projet. Ainsi, l’ ouverture à la concurrence et aux autres fonnes d’énergie s’en trouve très limitée. Il en va de même de la perception qu ‘ ont les Madelinots de la filière éolienne, des perspectives qu’elle offre et des produits disponibles sur le marché.

L’absence de fournisseurs ou de consultants indépendants entraîne la diffusion d’une infonnation incomplète quand elle n’est pas carrément fausse sur les performances, la fiabilité et les bénéfices engendrés par la filière éolienne. Bien qu’il soit possible de connaître les coûts liés aux opérations de la centrale thermique, il est plus hasardeux de statuer sur les coûts associés aux impacts environnementaux dus aux opérations courantes de la centrale thermique et des unités diesels de l’Île-d’Entrée. En effet, le traitement des déchets, les déversements accidentels, les difficultés d’approvisionnements à l’Île-d’Entrée, l’émission de près de 35 000 tonnes de gaz à effets de serre l4 sont autant de risques et d’opérations difficiles à comptabiliser. Les contraintes environnementales qui seraient liées à l’implantation et au fonctionnement de centrales éoliennes sur l’archipel ne sont en rien comparables à celles que peut engendrer la centrale thermique mais sont fort peu documentées.

Les contraintes financières

Les projets éoliens exigent un capital de départ important. Si le projet ne fournit pas les performances attendues, le recouvrement de l’ investissement initial peut facilement atteindre la durée de vie de la turbine. La structure commerciale de tout projet visant l’implantation d’une centrale ou d’un parc d’éoliennes, mis à part la mesure du potentiel éolien, est semblable à toute autre filière énergétique. Par ailleurs, pour des sites éloignés tels que les Îles-de-la-Madeleine, un surcoût sera prévu pour le transport des ressources matérielles et humaines. Si ces contraintes prévalent quelle que soit la filière énergétique, des conditions climatiques difficiles ont un impact plus significatif sur le rendement des centrales éoliennes. Cependant, un aspect important lié à tous projets en énergies renouvelables est aussi à considérer; c’est ce qu’on appelle les coûts d’opportunité 18. Dans la plupart des projets en éolien, le taux de pénétration de l’énergie est en moyenne de l’ordre de 20 à 30 %.

Comme la nouvelle technologie ne se substitue pas au système d’alimentation en électricité déjà en place, la production d’électricité par l’éolien devient alors un apport supplémentaire à la production, non une diminution de la demande totale d’électricité et de l’appel de puissance. L’ analyse porte alors sur le coût lié à l’utilisation d’énergie renouvelable et non sur les coûts évités. Par exemple, une baisse significative ou non du prix ou de la consommation de mazout (pour le chauffage) peut rentabiliser ou non (à long terme) la nouvelle installation. Si en plus le projet ne peut bénéficier des crédits accordés (ou des revenus générés) pour les émissions de GES évités, l’intérêt du promoteur pour un tel projet devient marginal. Malgré la force et la régularité du vent soufflant sur l’archipel et la perspective de rendements exceptionnels, les Îles ne sont toujours pas dotées d’un parc éolien et, à court terme, d’autres considérations d’ordre socio-économique risquent de remettre à plus tard les projets existants ou les confiner dans les cartons.

Les contraintes socio-économiques « Quels que soient les scénarios futurs, la réponse aux besoins énergétiques en Amérique du Nord sera largement dominée par le combustible fossile. Celui-ci devait à terme se maintenir à un prix inférieur à $25.,,19 À l’évidence, tel n’est pas le cas, à tout le moins dans le court terme. L’exploration gazière dans l’est du Canada tend à s’intensifier, ce qui permet au gaz naturel d’être favorisé comme hydrocarbure dans cette région du pays. Moins polluant, le gaz naturel exige moins de capitaux et offre de courts délais de construction. La filière éolienne, comparée à d’autres formes d’énergie (mazout, gaz, hydroélectricité), doit être compétitive sur le marché de l’énergie (dont les prix ne cessent d’augmenter et de fluctuer d’une région à une autre). Si le rythme du développement technologique persiste, les actions de nos gouvernements en matière d’environnement exigeront, quant à elles, une plus grande efficacité énergétique. L’une des façons d’améliorer l’efficacité énergétique du Canada afin de répondre aux exigences de Kyoto20 passe par de nouvelles normes environnementales et le commerce des droits d’émissions (des GES) échangeables à l’échelle nationale21

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Table des matières

AVANT PROPOS
RESUME
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES SIGLES ET ACRONIMES
INTRODUCTION
CHAPITRE PREMIER PROBLÉMATIQUE ET OBJECTIFS
1.1 Historique du projet
1.2 Objectifs visés et méthodologie
1.3 Contraintes liées à l’implantation d’une centrale éolienne sur l’archipel
l.3.1 La consommation de combustible fossile aux Îles
1.3.2 Le réseau de distribution d’électricité des Îles-de-la-Madeleine
1.3.3 Les contraintes techniques
1.3.4 Les contraintes financières
1.3.5 Les contraintes socio-économiques
CHAPITRE 2 L’ETUDE DE FAISABILITE
2.1 L’analyse du potentiel éolien: la mesure du vent
2.2 Les sources de données météorologiques
2.2.1 Données historiques d’Environnement Canada
2.2.2 Données du Ministère des Ressources naturelles du Québec
2.2.3 Données issues des stations artisanales sur les sites de Pêcheries Gros-Cap et de La Méduse
2.3 La direction des vents dominants aux Îles-de-Ia-Madeleine et sur le site de Pêcheries Gros-Cap
2.4 La distribution fréquentielle des vents: la loi de Weibull
2.4.1 Méthode des moindres carrés
2.4.2 Méthode du maximum de vraisemblance
2.5 Profil vertical de la vitesse des vents
2.5.1 Loi logarithmique
2.5.2 Loi de puissance
2.6 Caractérisation du site de Pêcheries Gros-Cap
2.7 Calcul des facteurs de forme et d’échelle pour le site du Gros-Cap
2.8 Estimation de la production annuelle d’électricité
2.8.1 La distribution fréquentielle du vent sur le site de Pêcheries GrosCap
2.8.2 Estimation de la production annuelle d’électricité
2.8.3 Historique de consommation
2. 8 .4 E’ conoml.e s d’ e’ nergl.e antl.c.lp,ee s
2.9 Analyse du projet à l’aide du logiciel RETScreen® International
2.9.1 Évaluation de la production énergétique de la centrale éolienne
2.9.2 Atténuation des émissions de gaz à effets de serre (GES)
2.9.3 Autres impacts
CHAPITRE 3 IMPLANTATION DE LA CENTRALE ÉOLIENNE SUR LE SITE DU GROS-CAP
3.1 Description de la centrale
3.2 La génératrice asynchrone triphasée
3.3 Régulation de la tension
CHAPITRE 4 PERFORMANCES DE LA CENTRALE ÉOLIENNE SUR LE SITE DU GROS-CAP
4.1 Performances de la turbine
4.2 Courbe de puissance de la turbine
4.3 Sommaire de production
CHAPITRES SYNTHÈSE DES CHAPITRES
5.1 Synthèse du chapitre 1 : problématique et objectifs
5.2 Synthèse du chapitre 2 : l’étude de faisabilité
5.2.l Calcul des facteurs de forme et d’échelle pour le site du Gros-Cap
5.2.2 Évaluation de la production énergétique par la centrale éolienne à l’aide de RETScreen® International
5.3 Synthèse du chapitre 3: implantation de la centrale éolienne sur le site du Gros-Cap
5.4 Synthèse du chapitre 4: performances de la centrale éolienne sur le site du Gros-Cap
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE A Influence des paramètres de forme k et d’échelle c sur la distribution de fréquence de la vitesse du vent: loi de Weibull et de Rayleigh
ANNEXE B La distribution fréquentielle de la vitesse du vent
ANNEXE C La direction des vents dominants aux Îles-de-la-Madeleine
ANNEXE D Calcul des paramètres de forme k et d’échelle c de la loi de Weibull par la méthode des moindes carrés
ANNEXE E Estimation de la production annuelle d’électricité
ANNEXE F Tarification moyenne puissance (Tarif M) d’Hydro-Québec
ANNEXE G Feuille d’analyse de projet (RETScreen®) : centrale éolienne chez
Pêcheries Gros-Cap