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Cours danalyse de projets dénergies propres Photo : SNC-Lavalin Analyse de projets de petite centrale hydroélectrique Projet de petite centrale hydroélectrique.

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1 Cours danalyse de projets dénergies propres Photo : SNC-Lavalin Analyse de projets de petite centrale hydroélectrique Projet de petite centrale hydroélectrique au fil de leau, Canada © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

2 Objectifs Réviser les principes de base des petites centrales hydroélectriques Réviser les principes de base des petites centrales hydroélectriques Décrire les enjeux importants dune analyse de projet de petite centrale hydroélectrique Décrire les enjeux importants dune analyse de projet de petite centrale hydroélectrique Présenter le modèle RETScreen ® pour les projets de petite centrale hydroélectrique Présenter le modèle RETScreen ® pour les projets de petite centrale hydroélectrique © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

3 Électricité pour Électricité pour Les réseaux centraux Les réseaux isolés Les systèmes hors réseau …mais aussi… Fiabilité Coûts dexploitation très bas Diminution de lexposition aux variations du prix de lénergie Quest-ce que les petites centrales hydroélectriques fournissent? Photo : Robin Hughes/ PNS © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

4 Description dune petite centrale hydroélectrique © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – Chute brute (m) Débit (m 3 /s) Puissance en kW 7 x Chute brute x Débit

5 La définition du terme « petite » nest pas consacrée La définition du terme « petite » nest pas consacrée La grosseur dune centrale nest pas seulement définie par sa capacité électrique, mais aussi par limportance de sa hauteur de chute Projets de « petite » centrale hydroélectrique Puissance Typique Débit défini par RETScreen ® Diamètre de laube défini par RETScreen ® Micro < 100 kW< 0,4 m 3 /s< 0,3 m Mini 100 to kW0,4 à 12,8 m 3 /s0,3 à 0,8 m Petite 1 to 50 MW> 12,8 m 3 /s> 0,8 m © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

6 Types de projets de petite centrale hydroélectrique Types de réseau électrique Types de réseau électrique Réseau central Réseau isolé ou hors réseau Types douvrage de génie civil Types douvrage de génie civil Au fil de leau Sans réservoir La puissance varie selon le débit disponible dans la rivière : la capacité garantie est donc plus basse Réservoir Une plus grande capacité peut être garantie pendant toute lannée De gros barrages sont souvent nécessaires Photo : Frontier Technology/ Low Impact Hydropower Institute Photo : PG&E National Energy Group/ Low Impact Hydropower Institute Projet hydroélectrique au fil de leau de 17,6 MW, Massachusetts, É-U Projet hydroélectrique au fil de leau de 4,3 MW, Oregon, É-U © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

7 Composants : ouvrage de génie civil Représente habituellement 60 % des coûts dinvestissement Représente habituellement 60 % des coûts dinvestissement Barrage de dérivation Barrage de dérivation Simple barrage de dérivation de faible hauteur pour les installations au fil de leau Fait de béton, bois ou maçonnerie Les coûts du barrage peuvent à eux seuls rendre le projet non viable Conduite deau Conduite deau Entrée deau avec grille crapaudine et vanne, ainsi que canal de fuite à la sortie Canal excavé, tunnel souterrain et/ou conduite forcée Soupapes et vannes à lentrée et à la sortie de la turbine pour lentretien Centrale Centrale Contient la ou les turbines et les équipements mécaniques et électriques Photo : Ottawa Engineering © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

8 Composants : turbine Versions réduites des turbines des grandes centrales Versions réduites des turbines des grandes centrales Rendement possible de 90 % Rendement possible de 90 % Dans les installations au fil de leau le débit est très variable Dans les installations au fil de leau le débit est très variable La turbine utilisée doit fournir un bon rendement pour une vaste gamme de débits, sinon plusieurs turbines sont utilisées À réaction : Francis, hélice à pas fixe, Kaplan À réaction : Francis, hélice à pas fixe, Kaplan Pour les hauteurs de chute faibles ou moyennes Les turbines immergées utilisent la pression de leau et lénergie cinétique À impulsion : Pelton, Turgo, à impulsion radiale À impulsion : Pelton, Turgo, à impulsion radiale Pour les hauteurs de chute élevées Utilisent lénergie cinétique dun jet deau à haute vitesse Turbine Francis Photo : PO Sjöman Hydrotech Consulting © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – Photo : PO Sjöman Hydrotech Consulting Turbine Pelton

9 Composants : équipements électriques et autres Génératrice Génératrice Asynchrone Doit fonctionner de concert avec dautres génératrices Utilisée pour fournir de lélectricité à un important réseau Synchrone Peut fonctionner isolément Pour des installations autonomes ou en réseau isolé Autres équipements Autres équipements Multiplicateur de vitesse pour harmoniser la vitesse de la turbine à celle de la génératrice Soupapes, systèmes électronique de contrôle et de protection Transformateur © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

10 Ressource hydroélectrique mondiale Une plus grande quantité de pluie tombe sur les continents que deau sen évapore Une plus grande quantité de pluie tombe sur les continents que deau sen évapore Pour des questions déquilibre, la pluie sécoule vers les océans par les rivières Pour des questions déquilibre, la pluie sécoule vers les océans par les rivières Potentiel technique (TWh/an)% Développé Afrique Asie du Sud et Moyen-Orient Chine Ancienne Union Soviétique Amérique du Nord Amérique du Sud Amérique Centrale Europe Australasie Source : Renewable Energy: Sources for Fuels and Electricity, 1993, Island Press. © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

11 Ressource hydroélectrique du site Particularité du site : une rivière exploitable est nécessaire! Particularité du site : une rivière exploitable est nécessaire! Dénivellation sur une petite distance (hauteur de chute) Variation acceptable du débit dans le temps : courbe de débits classés Le débit résiduel réduit le débit disponible pour la production dénergie Évaluation de la courbe de débits classés daprès Évaluation de la courbe de débits classés daprès Les mesures du débit à travers le temps La superficie du bassin hydrographique au dessus du site, lécoulement spécifique et la forme de la courbe de débits classés © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

12 Coûts dune petite centrale hydroélectrique 75 % des coûts dépendent du site 75 % des coûts dépendent du site Coûts dinvestissement élevés Coûts dinvestissement élevés Toutefois, les ouvrages de génie civil et les équipements peuvent durer > 50 ans Coûts dexploitation et dentretien très bas Coûts dexploitation et dentretien très bas Habituellement, un opérateur à temps partiel est suffisant Des entrepreneurs venant de lextérieur sont requis pour lentretien périodique des gros composants Les projets avec une hauteur de chute élevée ont tendance à être moins coûteux Les projets avec une hauteur de chute élevée ont tendance à être moins coûteux Plage de coûts typiques : $ à $ par kW installé Plage de coûts typiques : $ à $ par kW installé Photo : Ottawa Engineering © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

13 Enjeux dun projet de petite centrale hydroélectrique Maintenir des coûts faibles en adoptant une conception simple et des structures pratiques et facile à construire Maintenir des coûts faibles en adoptant une conception simple et des structures pratiques et facile à construire Des structures déjà existantes, comme des barrages, peuvent être utilisées Des structures déjà existantes, comme des barrages, peuvent être utilisées Temps de développement de 2 à 5 ans Temps de développement de 2 à 5 ans Étude du potentiel et étude environnementale : approbations Quatre phases au travail dingénierie : Quatre phases au travail dingénierie : Levés de reconnaissance et études hydrologiques Étude de préfaisabilité Étude de faisabilité Étape de planification et dingénierie Photo : Ottawa Engineering © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

14 Enjeux environnementaux dune petite centrale hydroélectrique Le développement dune petite centrale hydroélectrique peut changer Le développement dune petite centrale hydroélectrique peut changer Habitat des poissons Esthétique du site Utilisation à des fins de navigation et de divertissement Les impacts environnementaux dépendent du site et du type de projet : Les impacts environnementaux dépendent du site et du type de projet : Petite centrale au fil de leau où il existe déjà un barrage : impacts mineurs Petite centrale au fil de leau dans un site non aménagé : construction dun barrage de dérivation requis Développement de réservoir de stockage deau : impacts importants qui augmentent avec la grosseur du projet © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

15 Exemples : Slovaquie, Canada et États-Unis Petite centrale hydro en réseau central Lorsque le débit le permet les projets au fil de leau alimenteront le réseau électrique Lorsque le débit le permet les projets au fil de leau alimenteront le réseau électrique Les Services publics ou les producteurs délectricité indépendants (avec un CAÉ à long terme) seront propriétaires Les Services publics ou les producteurs délectricité indépendants (avec un CAÉ à long terme) seront propriétaires Photo : Emil Bedi (Foundation for Alternative Energy)/ Inforse Photo : CHI Energy 2,3 MW, 2 Turbines, Jasenie, Slovaquie Petite centrale hydroélectrique, Terre-Neuve, Canada Petite centrale hydroélectrique, Sud-est américain, É-U © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

16 Exemples : États-Unis et Chine Petite centrale hydro en réseau isolé Communautés éloignées Communautés éloignées Résidences et industries isolées Résidences et industries isolées Photo : Duane Hippe/ NREL Pix Photo : International Network on Small Hydro Power Génératrices dune petite centrale hydroélectrique, Chine Petite centrale hydroélectrique de 800 kW à King Cove, village de 700 personnes Prix de vente de lélectricité plus élevé Prix de vente de lélectricité plus élevé Normalement les projets au fil de leau nécessitent un système dappoint et peuvent avoir un débit excédentaire à la demande Normalement les projets au fil de leau nécessitent un système dappoint et peuvent avoir un débit excédentaire à la demande © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

17 Modèle RETScreen ® pour les projets de petite centrale hydroélectrique Pouvant être utilisé partout dans le monde pour lanalyse de la production énergétique, des coûts sur le cycle de vie et des réductions démissions de gaz à effet de serre. Pouvant être utilisé partout dans le monde pour lanalyse de la production énergétique, des coûts sur le cycle de vie et des réductions démissions de gaz à effet de serre. Réseau central, réseau isolé et hors réseau Micro-centrale à turbine unique à petite-centrale à turbines multiples Méthode de calcul des coûts par formules Non couvert actuellement : Non couvert actuellement : Variations saisonnières dans la charge des réseaux isolés Variations de la hauteur de chute dans les projets avec réservoir (lutilisateur doit fournir une valeur moyenne) © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

18 Calculs RETScreen ® : petite centrale hydroélectrique Voir le e-Manuel Analyse de projets dénergies propres : Manuel dingénierie et détudes de cas RETScreen ® Chapitre Analyse de projets de petite centrale hydroélectrique © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

19 Méthode de calcul des coûts par formules Méthode de calcul des coûts par formules Une comparaison démontre que les coûts sont à 11 % près de ceux évalués par la méthode de calcul des coûts détaillée de RETScreen ®, pour un projet de 6 MW à Terre-Neuve Exemple : validation du modèle RETScreen ® pour les projets de petite centrale hydroélectrique Rendement dune turbine Rendement dune turbine Comparaison avec les données mesurées par le manufacturier pour une turbine Francis de 7 MW de Alsthom Puissance installée et fournie Puissance installée et fournie Comparaison des données avec HydrA, pour un site en Écosse Les résultats des mesures et de la simulation sont à 6,5 % près © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

20 Conclusions Les projets de petite centrale hydroélectrique (jusquà 50 MW) peuvent fournir de lélectricité pour les réseaux centraux ou isolés et les systèmes hors réseau Les projets de petite centrale hydroélectrique (jusquà 50 MW) peuvent fournir de lélectricité pour les réseaux centraux ou isolés et les systèmes hors réseau Projets au fil de leau : Projets au fil de leau : Coûts plus bas et moins dimpacts environnementaux Nécessitent toutefois un système dappoint en réseau isolé Coûts dinvestissement élevés dont 75 % dépendent du site Coûts dinvestissement élevés dont 75 % dépendent du site RETScreen ® évalue la puissance installée, garantie et fournie ainsi que les coûts en se basant sur les caractéristiques du site tel que la courbe de débits classés et la hauteur de chute RETScreen ® évalue la puissance installée, garantie et fournie ainsi que les coûts en se basant sur les caractéristiques du site tel que la courbe de débits classés et la hauteur de chute RETScreen ® permet des économies de coûts significatives pour la réalisation détudes préliminaires de faisabilité RETScreen ® permet des économies de coûts significatives pour la réalisation détudes préliminaires de faisabilité © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – 2004.

21 Questions? © Ministre de Ressources naturelles Canada 2001 – Module Analyse de projets de petite centrale hydroélectrique Cours danalyse de projets dénergies propres RETScreen ® International Pour plus dinformation visitez le site Web de RETScreen à :


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