Description du projet
Les camps déployés dépendent grandement du carburant diesel, ce qui entraîne d'importants enjeux de sécurité énergétique, de coûts élevés et des besoins de transport dans des zones sensibles. Un approvisionnement fiable en carburant permet également de maintenir l'état de préparation opérationnelle des systèmes d'armement et des équipements militaires, assurant ainsi les fonctions essentielles des troupes dans les zones d'opérations militaires.
Ce projet est la continuité du projet G5525 du programme OTAN Science au service de la paix et de la sécurité. Il vise à démontrer comment des données énergétiques recueillies de façon harmonisée peuvent permettre de mettre en œuvre et de quantifier des stratégies de réduction de la consommation de carburant dans les opérations militaires, tout en fournissant un soutien énergétique opérationnel à des clients civils dans des territoires où les infrastructures électriques permanentes ont été détruites (par exemple en Ukraine).
Parallèlement à la surveillance et à l'essai de diverses stratégies de gestion de l'énergie dans des camps déployés et pour l'alimentation temporaire d'infrastructures de bâtiments, l'objectif ultime de ce projet pluriannuel est de :
- Développer et valider des outils de soutien énergétique opérationnel afin de maintenir la préparation militaire et d'identifier des solutions d'approvisionnement énergétique adaptées aux usages civils dans les zones où les infrastructures sont endommagées (p. ex. en Ukraine).
- Surveiller et tester des stratégies de gestion de l'énergie dans les camps déployés et les opérations militaires.
- Établir des outils de planification énergétique, des indicateurs clés de performance et des solutions éprouvées visant à réduire la dépendance aux combustibles fossiles dans les opérations militaires.
Grâce à des efforts harmonisés à l'échelle multinationale, les leçons apprises et les recommandations concernant les systèmes les plus appropriés pour réduire la dépendance au diesel peuvent être partagées, facilitant ainsi l'interopérabilité entre les pays membres de l'OTAN. Codirigé par le Canada et l'Ukraine, ce projet réunit une importante équipe scientifique et universitaire ainsi que plusieurs Alliés de l'OTAN participants.
Après la fin du projet, le directeur national du projet (NPD) représentant un pays de l'OTAN continuera de soutenir les études de mesure énergétique ainsi que la formation sur les systèmes de mesure et la modélisation. L'Ukraine utilisera les outils de modélisation pour identifier les systèmes énergétiques les plus efficaces et former ses forces. Le NPD collaborera également avec des partenaires tels que le Centre d'excellence pour la sécurité énergétique et offrira une formation annuelle ou bisannuelle aux gestionnaires et planificateurs énergétiques de camps.
Les codirecteurs du projet sont indiqués ci-dessous, avec leurs coordonnées respectives. Le Canada est le pays codirecteur du projet pour l’OTAN, tandis que l’Ukraine est le pays partenaire codirecteur du projet. La Belgique, le Danemark, la France, la Lituanie, la Slovénie, les Pays-Bas, le Royaume-Uni et les États-Unis d’Amérique sont les autres pays codirecteurs du projet.
| Nom | Institution | Pays |
|---|---|---|
| M. Martin Kegel | RNCan, CanmetÉNERGIE | Canada |
| Volodymyr Ievdokimov | Institut Pukhov de modélisation en génie énergétique | Ukraine |
| Emilie Staes | État-major de l'armée belge / Transformation / MILENG | Belgique |
| Martin Enevoldsen | Ministère danois de la Défense - Acquisition et logistique (DALO) | Danemark |
| Rémi Dillard | État-major de l'armée française / Division infrastructures et énergie opérationnelle | France |
| Jeroen Velthuis | Armée royale néerlandaise / MILENG | Pays-Bas |
| Gintaras Labutis | Académie militaire de Lituanie | Lituanie |
| Robert Sipec | Ministère de la Défense de Slovénie - Direction de la logistique | Slovénie |
| Timothy Jackson | Defence Science and Technology Laboratory (DSTL) | Royaume-Uni |
| Jonathan Goebel | US Army Engineer Research and Development Center (ERDC) | États-Unis |
Les utilisateurs finaux du projet comprennent :
- Centre d’excellence pour la sécurité énergétique de l’OTAN
- Centre d'excellence pour le génie militaire
- État-major de l'Union européenne
Mesure et surveillance énergétiques
Les données de consommation énergétique recueillies sont rarement harmonisées entre les pays de l'OTAN, ce qui mène à des conclusions divergentes et complique l'identification de solutions appropriées de réduction de la consommation. Ce projet poursuit donc l'établissement d'une compréhension commune des besoins énergétiques et des usages finaux dans les camps grâce au développement d'un système harmonisé et non intrusif de surveillance énergétique et de collecte de données.
Chaque codirecteur du projet dispose d'une trousse universelle de mesure et de surveillance permettant de mesurer la consommation énergétique des camps déployés à différents niveaux. Une station météorologique est incluse dans chaque trousse afin de normaliser les données et de mieux comprendre les tendances ainsi que les indicateurs clés de performance liés à la consommation électrique d'un camp déployé.
Une formation est régulièrement offerte aux différents participants, notamment aux ingénieurs, électriciens et techniciens de génératrices.
La vidéo ci-dessous présente plus en détail le processus de mesure et de surveillance énergétiques.
Comptage et surveillance de l’énergie dans les camps déployés
Transcription
Bonjour, mon nom est Eric McDonald. Je suis un jeune chercheur en génie chez Ressources naturelles Canada.
Dans le cadre du projet pour la science au service de la paix et de la sécurité (SPS) de l’OTAN sur l’efficacité énergétique des camps déployés, j’ai dirigé le développement et les essais d’une solution de comptage d’énergie universelle permettant de mieux comprendre la consommation d’énergie des camps déployés.
En partenariat avec les Forces armées canadiennes, avant le début du projet SPS, nous avons développé un système de comptage et de surveillance déployable pour augmenter l’efficacité des services publics et réduire les répercussions sur la logistique, tout en accroissant la sensibilisation à l’énergie dans les camps déployés.
Dans le cadre de ce projet, nous avons adapté les trousses de comptage de façon à ce qu’elles soient universelles et non intrusives et qu’elles puissent être déployées rapidement pour mesurer et surveiller l’énergie des camps déployés pour l’OTAN et les pays codirecteurs partenaires ainsi que les utilisateurs finaux du projet.
Nous avons également organisé une formation sur l’utilisation et la compréhension de la consommation d’énergie surveillée. Au total, le projet SPS de l’OTAN a permis de former 50 ingénieurs, électriciens et techniciens de génératrice en comptage et en surveillance de l’énergie.
Le système de comptage offre une option prête à l’emploi facile à utiliser pour surveiller l’ensemble des besoins en électricité d’un camp déployé. Cela aide à définir les besoins pour dimensionner les groupes électrogènes et à soutenir les études qui contribueront à l’approvisionnement et à la conception des groupes électrogènes du futur.
Grâce aux commentaires des codirecteurs et des utilisateurs finaux du projet, un logiciel de gestion de l’énergie a récemment été jumelé aux trousses de surveillance de l’énergie pour visualiser et présenter les données de façon simple dans un tableau de bord afin de faciliter la prise de décisions éclairées et le dépannage sur le terrain.
Cela permet de reconnaître immédiatement les modifications en temps réel pour augmenter l’efficacité des services publics pendant les opérations multidomaines.
Je vais maintenant présenter un scénario récent qui démontre comment le comptage d’énergie a permis de réduire la consommation de carburant dans un camp déployé.
Au cours d’un récent exercice des Forces armées canadiennes, le système de surveillance a fait l’objet d’essais avec le nouveau système de tableau de bord. Ces essais ont démontré la capacité du système de surveillance à réagir aux événements énergétiques en temps réel à l’aide d’indicateurs de rendement clés et d’un accès aux données en direct.
Les planificateurs de camp des Forces armées canadiennes ont conçu le groupe électrogène pour prendre en charge trois génératrices de 60 kW, selon les estimations des besoins en électricité du camp et le climat prévu. Au total, quatre génératrices de 60 kW ont été amenées sur le site.
Pendant l'exercice, il est vite devenu évident que les quatre génératrices étaient nécessaires pour alimenter le camp, entraînant une hausse de la consommation de carburant. À l'aide du tableau de bord, il était facile de déterminer où allait toute cette énergie. En examinant la situation avec le gestionnaire d’énergie du camp, il a été déterminé que les équipements de chauffage utilisés sur le site étaient les unités de climatisation électriques et non les unités de chauffage au diesel indiquées dans la conception du camp.
Pour réduire les besoins en électricité de cette section du camp, le nombre total d'unités de climatisation électriques a été réduit de six à trois, et les points de consigne de ces unités ont été réglés de 25 à 21 degrés Celsius.
Le système était toujours capable de fournir un chauffage adéquat pour maintenir les conditions de confort tout en réduisant la charge de pointe pour ne nécessiter que trois génératrices et réaliser des économies de carburant de 25 %.
En tant que jeune chercheur en génie, j'ai vraiment apprécié cette occasion de participer au projet SPS de l'OTAN sur l'efficacité énergétique des camps.
Plus précisément, ayant eu l'occasion de participer au projet Capable Logistician 2019, j'ai travaillé avec plusieurs nations pour mettre en œuvre de meilleures pratiques de gestion de l'énergie. J'ai pu comprendre et apprécier les défis et l'importance du développement d'une solution de comptage d'énergie harmonisée et interopérable pour mieux saisir les besoins en électricité et en énergie d'un camp déployé.
Outil de simulation énergétique pour camps déployés
Les outils de simulation énergétique constituent une approche rentable pour mieux comprendre les usages énergétiques d'un camp sans devoir procéder à une sous-mesure détaillée. Toutefois, les outils existants sont souvent soit trop complexes (nécessitant du personnel spécialisé et une formation importante), soit trop simples (ne tenant pas compte des profils de charge variant dans le temps).
Afin de trouver un juste équilibre entre simplicité d'utilisation et précision d'analyse, une interface de simulation a été développée.
Grâce à une base de données de modèles énergétiques d'abris et de technologies écoénergétiques, l'interface permet de créer rapidement un modèle énergétique personnalisé de camp et de ne saisir que les renseignements pertinents liés à la consommation d'énergie. L'utilisateur peut ainsi estimer rapidement les économies potentielles et les avantages financiers associés à l'intégration de mesures d'efficacité énergétique dans une région et une période données.
Dans le cadre du programme OTAN Science au service de la paix et de la sécurité, l'outil FORCE-SIM (Forces Operational Resource Calculator for Energy - Simulation) a été développé et validé à partir de diverses campagnes de mesure énergétique dans des camps déployés.
La vidéo ci-dessous présente un aperçu détaillé de l'outil FORCE-SIM.
Outil de simulation énergétique pour les camps déployés
Transcription
Je m’appelle Stéphanie Breton et je suis une jeune chercheuse en génie chez Ressources naturelles Canada.
Dans le cadre du projet pour la science au service de la paix et de la sécurité de l’OTAN sur l'efficacité énergétique des camps déployés, j'ai dirigé le développement de FORCE-SIM, un outil de simulation énergétique pour les camps déployés.
FORCE-SIM est un outil de simulation utilisé pour estimer les besoins en électricité et en énergie des camps déployés.
Le logiciel est modulaire, permettant aux utilisateurs de construire et de simuler des camps personnalisés, de différentes tailles et de différentes configurations, dans n'importe quelle région du monde.
L’avantage principal de FORCE-SIM est sa convivialité. L’utilisation de l’outil ne nécessite aucune expertise approfondie en simulation de bâtiments. L’outil est conçu pour reproduire la manière dont un planificateur de camp conçoit un camp, nécessitant uniquement la saisie de quelques données accessibles à tous.
L'équilibre entre les données par défaut et les données saisies par l’utilisateur rend l’outil très flexible.
Les fonctionnalités de l'outil FORCE-SIM permettent de définir les types d'abris, les profils d'occupation du camp et les équipements de chauffage et de refroidissement.
Une nouvelle fonctionnalité sur laquelle j'ai travaillé permet à l'utilisateur de simuler des groupes électrogènes hybrides pour évaluer différentes options d'efficacité énergétique d’un camp. Les options de groupes électrogènes hybrides comprennent l'énergie solaire, l'énergie éolienne, le stockage par batterie et les génératrices au diesel à vitesse variable.
Les planificateurs de camp peuvent ensuite évaluer différentes options pour réduire la consommation de diesel.
Dans le cadre de ce projet, j'ai utilisé des données mesurées dans des camps déployés pour développer et valider des modèles de simulation. J'ai non seulement approfondi mon expertise en modélisation, mais j'ai aussi acquis de l'expérience en intégration de données réelles dans un outil de simulation.
FORCE-SIM n’est certainement pas la réalisation d’une seule personne.
J’ai eu la chance de diriger une équipe composée de stagiaires en informatique et en génie logiciel et de collaborer avec eux pour mettre en œuvre de nouvelles fonctionnalités.
Pouvoir travailler sur des applications réelles a été une expérience gratifiante, et je suis fière d’avoir contribué aux efforts de sensibilisation à l’énergie et à l’efficacité opérationnelle des Forces armées canadiennes par le développement de FORCE-SIM.
Études de gestion de l'énergie
Plusieurs études sont en cours dans différents camps afin de recueillir des données énergétiques, de prévoir la consommation de puissance et d'énergie, ainsi que d'identifier des technologies et des stratégies de réduction de l'utilisation des combustibles fossiles.
Recommandations clés
- Redimensionner ou retirer les génératrices diesel et transférer, lorsque possible, les charges vers le réseau électrique du pays hôte.
- Remplacer les abris souples par des structures à parois rigides et améliorer la ventilation grâce à des systèmes de récupération de chaleur.
- Renforcer la sensibilisation à l'énergie par la formation, les procédures opérationnelles normalisées, les affiches, les rappels et une gestion adéquate des températures.
- Installer des détecteurs de présence, des capteurs de portes et fenêtres ainsi que des horaires de réduction de consigne afin de diminuer le chauffage et la climatisation inutiles.
- Renforcer la surveillance énergétique par l'installation de sous-compteurs, l'automatisation de la collecte des données et la formation du personnel.
- Évaluer les systèmes solaires photovoltaïques, solaires thermiques et géothermiques comme démonstrations de pratiques exemplaires à Ceri.
Communiquez avec CanmetÉNERGIE à Varennes
Pour plus de renseignements sur ce projet, contactez Martin Kegel par courriel à l’adresse suivante : martin.kegel@nrcan-rncan.gc.ca.