L’énergie éolienne au Québec: un développement durable Dans le cadre de l’assemblée générale annuelle de l’OIQ, section régionale des Cantons-de-l’Est Par : Christian Masson Professeur, École de technologie supérieure membre du CA (christian.masson@etsmtl.ca) TechnoCentre éolien

Sommaire Présentation du TechnoCentre éolien (TCE) Portrait de l’industrie éolienne Les principales composantes d’un parc éolien Quelques enjeux techniques L’avenir de l’éolien au Québec

Présentation du TCE: MISSION Contribuer au développement d’une filière éolienne québécoise, compétitive à l’échelle nord-américaine et internationale, en mettant en valeur la Gaspésie-Îles-de-la Madeleine au coeur de ce créneau émergent de l’économie du Québec.

Présentation du TCE : AXES D’INTERVENTION Recherche appliquée Favoriser l’exploitation de l’éolien en milieu nordique Aide technique à l’entreprise Études de faisabilité Exploitation et maintenance Tests en vue de l’homologation et de la certification Formation Note: Le TCE est reconnu comme Centre collégial de transfert de technologies (CCTT) en énergie éolienne.

Présentation du TCE : AXES D’INTERVENTION Développement économique Maître d’œuvre de la stratégie ACCORD éolien (en collaboration avec le créneau) Aide à la création, à la diversification et à la consolidation d’entreprises Réalisation d’études exclusives dans le domaine éolien Communication et organisation d’événements Revue de presse quotidienne Information et promotion des développements et activités de l’industrie Organisation d’un colloque annuel (14 au 16 juin 2010, Gaspé) Représentation aux principaux événements de l’industrie (Pavillon du Québec au WINDPOWER, congrès annuel CanWEA, etc.)

Présentation du TCE : PARTENARIATS UNIVERSITAIRES COLLEGIAUX GOUVERNEMENTAUX PUBLIQUES PRIVÉS 60 membres Turbiniers Promoteurs Fournisseurs de composantes et de services Autres Mentionner que nous sommes CCTT Mentionner WESNet 6

Présentation du TCE: nos installations SNEEC

Présentation du TCE : SNEEC 2 éoliennes REpower de 2MW chaque

L’industrie éolienne : éoliennes modernes 2020? Le coût des éoliennes a diminué d’un facteur 4 depuis 1980. 2010

L’industrie éolienne : forte croissance mondiale En 2008 dans UE, il y a eu plus d’installations éoliennes que tout autre forme de production d’électricité. Source: WWEA

L’industrie éolienne : la situation canadienne En 2009, le Canada était au 11e rang mondial (selon thewindpower.net) Le top 3 : USA (35159), Allemagne (25777), Chine (25104). La Chine est en très forte croissance… Aux USA on vise 30% de production d’énergie de sources renouvellables et l’éolien est en tête de liste Capacité d’intégration au réseau canadien plus importantes que ce qui est annoncé actuellement Ontario est très agressive (feed-in tariff) Source: CanWEA

Industrie éolienne au Québec - Bilan de la production d’énergie Puissance actuelle installée: 659 MW Antérieur au 1er appel d’offres d’Hydro-Québec 212,25 MW Matane: 2,25 MW (1998) Cap-Chat: 57,00 MW (1999) Matane: 42,75 MW (1999) Rivière-au-Renard: 2,25 MW (2003) Murdochville: 108,00 MW (2004-2005) 1er appel d’offres d’Hydro-Québec (turbinier: GE) 447 MW Baie-des-Sables: 109,5 MW (2006) Anse-à-Valleau: 100,5 MW (2007) Carleton : 109,5 MW (2008) St-Ulric/St-Léandre: 127,5 MW (2009)

Industrie éolienne au Québec - Bilan de la production d’énergie Puissance à installer dans le cadre du 1er appel d’offres d’Hydro-Québec Les Méchins: 150,0 MW (2010) (???) Mont-Louis: 100,5 MW (2010) (retard) Montagne Sèche: 58,5 MW (2011) Gros-Morne: 211,5 MW (2011-2012) Total: 370,5 MW (2010-2012)

Puissance installée au Québec en 2010 100,5 MW Cartier 2,25 MW GEQ Jeumont 57 MW Axor 54 MW Énergie Mont Miller 127 MW Northland 54 MW Énergie Mont Copper 43 MW Axor 109,5 MW Cartier 109,5 MW Cartier

Puissance projetée au Québec -1er appel d’offre 100,5 MW Northland 211,5 MW Cartier 58,5 MW Cartier 150 MW Cartier

Puissance à être installée dans le cadre du 2ème appel d’offre 2011 - 2015 2 turbiniers retenus: REpower Enercon Et il y a le 3ème appel d’offres en cours pour 250MW communautés et 250MW premières nations.

Portrait de l’éolien au Québec 4 000 MW d’éolien en 2015 (10% de pénétration) Et il y a le 3ème appel d’offres en cours pour 250MW communautés et 250MW premières nations. Source: fccq

Usines -1er & 2ième appels d’offre Usine d’assemblage de nacelles, Marmen Usine de pales LM Glasfiber Usine de tour sen acier, Marmen Usine de tours en béton, Enercon Usine de modules électroniuques, Enercon Usine de convertisseurs électriques, Woodward SEG

Opportunités connexes L’industrie éolienne au Québec : Intervenants H-Q Promoteur(s) Turbinier(s) Fabricants Opportunités connexes

Opportunités connexes Intervenants | Hydro-Québec Émet l’appel d’offres ou prend des ententes de gré à gré avec les promoteurs Achète l’énergie des promoteurs (kWh) Peut obliger un pourcentage de contenu local (ex: 1000 MW) Procédera à des travaux majeurs sur le réseau électrique H-Q Promoteur(s) Turbinier(s) Fabricants Opportunités connexes

Opportunités connexes Intervenants | Promoteurs Répondent à l’appel d’offres ou prennent des ententes de gré à gré avec H-Q Vendent l’énergie à H-Q (kWh) Responsabilités: - Choisir un turbinier - Négocier avec les propriétaires de terrains - Assurer l’entretien préventif et correctif des éoliennes H-Q Promoteur(s) Turbinier(s) Fabricants Opportunités connexes

Opportunités connexes Intervenants | Promoteurs Tâches Campagnes de mesure de vent Études d’impact environnemental Études de sol Défrichage pour le passage des lignes et chemins d’accès Construction des chemins d’accès (excavation, transport de gravier, etc.) Excavation de l’emplacement des tours Bétonnage pour l’installation des tours et la construction des bâtiments Construction des bâtiments requis pour abriter certains équipements et appareils Pose de fils électriques (enfouis ou aériens), raccordement des éoliennes Gestion de projets H-Q Promoteur(s) Turbinier(s) Fabricants Opportunités connexes

Opportunités connexes Intervenants | Turbinier(s) et fabricants Partenaires des promoteurs pour les appels d’offres Murdochville: Vestas 1er AO: GE Wind 2e AO: REpower & Enercon Peuvent offrir une solution clés en main ou s’allier des fabricants pour certaines compo-santes (pales, tours, couvercles de nacelles, assemblage) H-Q Promoteur(s) Turbinier(s) Fabricants Opportunités connexes Pour le 2e appel d’offre: Repower et ENERCON C’est bon d’attirer plusieurs turbiniers chez-nous * Projets clés en main seulement.

Opportunités connexes Intervenants | Turbinier(s) et fabricants Tâches H-Q Promoteur(s) Turbinier(s) Fabricants Opportunités connexes Transport d’équipement (tours, pales, nacelles, turbines, etc.) Assemblage des éoliennes sur place (main-d’œuvre, grutage, etc.) Construction d’usines

Opportunités connexes Intervenants | Opportunités connexes Entrepreneurs en électricité Firmes d’experts conseil (génie civil, mécanique, électrique, environnement) Firmes de gestion de projets Services de sécurité Professionnels du recrutement Assureurs Services de location de véhicules Transport Hébergement et restauration Commerce au détail H-Q Promoteur(s) Turbinier(s) Fabricants Opportunités connexes

Les principales composantes d’un parc éolien À cela doit s’ajouter toute l’infrastructure de télécommunication et le SCADA Source:www.greenpoweroregon.com

Éoliennes modernes Composantes principales Local differential equations, such as the Navier-Stokes equations, predict the transport phenomena with a minimum of assumptions and therefore can be considered as the ultimate model. Such formulation has been proposed by Duque et al. which solves the unsteady Navier-Stokes equations around the turbine using embbeded grids that mesh exactly the blades, tower and nacelle geometry. Reserachers from RISO are also developing such methods. This technique is very CPU intensive. Furthermore, accurate predictions of the blade drags, which play a significant role on the flow and the aerodynamics of the blade are still very difficult to achieve mainly because there are some important phenomena such as transition, turbulence which represent a challenge to model properly.

Éoliennes modernes Concept danois classique Éolienne de Gedser (Danemark, 1956) Machine à axe horizontal Rotor tri-pales face au vent Contrôle par décrochage aérodynamique (pas fixe) Frein aérodynamique en bout de pale Transformation en puissance électrique Génératrice asynchrone Concept danois classique

Éoliennes modernes Aérodynamique des pales – choix du nombre de pales

Éoliennes modernes Aérodynamique des pales – choix des profils aérodynamiques

Éoliennes modernes Technologies en présence Vitesse constante / calage constant Concept danois original Vitesse constante / calage variable Bonus (Siemens), NEG Micon (Vestas) Glissement variable / calage variable Vestas Vitesse variable / calage variable GE Wind, REpower, Enercon Entraînement direct / calage variable Enercon Entraînement direct / vitesse variable Jeumont

Éoliennes modernes Courbe de puissance

Quelques enjeux techniques Le givrage des instruments de mesure Le givrage des éoliennes Capteurs de température et de pression Positionnement des éoliennes Système de communication Détection des défauts Capteur de déformation Métrologie 3D Détection ou prévention des dommages sur les pièces ou structure d’éolienne Les besoins en machine outil Positionnement et reconnaissance des pièces, contrôle de qualité, traçabilité Source: Denis Rioux, HQ

Quelques enjeux techniques (suite) L’évaluation du potentiel éolien Topographie complexe Couvert forestier L’opération et l’entretien... à distance (SCADA) La prévision (forecasting)

Avenir de l’éolien au Québec Contexte mondial Engagement de 20% renouvelable en 2020 de UE Étude technique du DOE américain sur 20% d’éolien aux USA IEA suggère que l’éolien pourrait fournir 12% de la demande mondiale en électricité d’ici 2050

Avenir de l’éolien au Québec Constats sur la situation énergétique du Québec Principales ressources énergétiques disponibles au Québec: hydraulique et éolien. Nous sommes de grands consommateurs d’électricité (on est parmi les rares sociétés à chauffer principalement à l’électricité). La demande en électricité est en croissance au Canada (36% d’ici 2025). 15% des installations de production au Canada auront atteint la fin de leur cycle de vie.

Avenir de l’éolien au Québec Constats sur la situation énergétique du Québec Nous avons un accès relativement facile au grand marché Nord Américain de l’énergie. Nous sommes effectivement situés juste à côté du plus important consommateur mondial d’électricité. On voit émerger un appétit croissant des américains pour les énergies vertes. On observe une augmentation importante des coûts de construction des centrales hydroélectriques et nucléaires.

Avenir de l’éolien au Québec Le Québec peut se positionner comme étant un fournisseur d’électricité de sources renouvelables en exploitant le potentiel éolien du Québec pour nos besoins énergétiques et pour le marché de l’exportation. On doit aller au-delà du 10% de pénétration de l’éolien actuellement dans les cartons d’HQ. Un taux de pénétration de l’éolien de 20% est possible au Québec.

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