Relever les défis techniques pour permettre la production d’énergie hydrocinétique propre dans les collectivités riveraines et côtières

Promoteur principal

Université du Manitoba

Objectifs du projet

L’objectif principal du projet était de permettre l’inclusion de ressources hydrocinétiques dans les plans énergétiques communautaires afin d’ajouter la production et la distribution d’énergie propre de base en vue de réduire ou d’éliminer l’utilisation de carburant diesel. 

Le projet cherchait à résoudre les difficultés techniques que présentent les applications de l’énergie marémotrice, pour, entre autres, mieux comprendre les interactions entre les turbines et les animaux aquatiques, et évaluer les effets de la turbulence sur la production d’énergie. 

Les difficultés techniques présentées par l’application dans les cours d’eau ont également été abordées, y compris l’exploitation pendant les mois d’hiver afin d’accroître les facteurs de charge, l’optimisation des aménagements de parcs de turbines et la mise à l’essai de turbines à faible vitesse, axée sur les conditions de nombreuses collectivités éloignées.

Résultats

Le Canada dispose de ressources considérables en matière de cours d’eau et de marées pouvant être exploitées pour fournir de l’énergie propre autant aux collectivités densément peuplées qu’aux collectivités éloignées.

Une fois qu’elles auront fait leurs preuves, les technologies des turbines hydrocinétiques (THC) pourront profiter aux collectivités éloignées d’un bout à l’autre du Canada en améliorant les économies locales au moyen des ressources présentes sur place, ce qui permettra d’éliminer les achats récurrents de combustibles fossiles contribuant aux changements climatiques et aux problèmes environnementaux et sanitaires. 

Ce projet a financé plus de six activités uniques visant à relever les défis techniques liés aux applications fluviales et à améliorer l’accès et la sensibilisation concernant les ressources hydrocinétiques et marémotrices en tant qu’options de production d’énergie renouvelable.

Le projet a permis d’améliorer l’accès aux énergies renouvelables grâce au développement de pratiques exemplaires, d’évaluations de ressources, d’outils de mesure du débit, de systèmes de détection des animaux marins et à la démonstration de nouvelles conceptions hydrocinétiques fluviales. En outre, l’élaboration de l’atlas des ressources fluviales constitue une première étape dans l’utilisation des ressources hydrocinétiques dans les collectivités rurales et éloignées.

Les résultats comprennent notamment :

Recherche et développement

• Pratiques exemplaires pour l’évaluation de l’énergie marémotrice dans les collectivités éloignées – Démonstration de méthodes rentables pour mesurer les flux de marée dans les collectivités éloignées, y compris des études de cas au Nunatsiavut et à Haida Gwaii, en collaboration avec des organisations autochtones. Les évaluations ont fait appel à une combinaison de connaissances techniques, traditionnelles et locales, ainsi qu’à des images aériennes par drone des flux de glace et à des méthodes avancées d’analyse des données.
• Développement de LunaTide (en anglais seulement) , le premier logiciel de prévision des courants de marée pour la baie de Fundy accessible au public.
• Cartographie des ressources fluviales – L’atlas des ressources fluviales utilise des données satellitaires pour recenser les endroits au Canada où les rivières ne gèlent pas et où le débit est supérieur à 1 m/s pendant les mois d’hiver. En partenariat avec CanmetÉNERGIE Ottawa, les chercheurs ont utilisé des données pour repérer les ouvertures de glace et étudier les rivières entourant 30 Premières Nations. La méthode utilisée a été validée à l’aide d’images et de mesures prises par le Canadian Hydrokinetic Turbine Test Centre (en anglais seulement) sur plusieurs sites.
• Système peu coûteux de mesure de la vitesse de courant pour l’évaluation des facteurs de capacité des rivières – Démonstration de l’utilisation d’un dispositif de mesure de la vitesse de courant des rivières, comprenant quatre capteurs (mesurant le débit de la rivière, la tension du fil, les vibrations du vortex et le niveau sonore). Les capteurs ont été étalonnés en laboratoire avec une précision de 99,5 % pour une petite gamme de débits (0,5 à 1 m/s). Le système est maintenant prêt à être testé à grande échelle dans un environnement fluvial.

Démonstration

• Détection précoce des animaux marins près des sites de production d’énergie marémotrice – identification efficace des espèces de baleines à bosse, de requins blancs, de poissons-lunes, de maquereaux et de harengs à l’aide d’un sonar multifaisceaux, en partenariat avec Tritech Gemini.
• Évaluation de l’impact de la turbulence des courants de marée sur la production d’énergie – L’utilisation des données acoustiques du Grand Passage a révélé de forts gradients de vitesse en amont et en aval de l’emplacement du PLAT-I. Les résultats publiés peuvent être consultés dans « Guerra, M., Hay, A.E, Karsten, R., Trowse, G., and Cheel, R.A. Turbulent flow mapping in a high-flow tidal channel using mobile acoustic Doppler current profilers. Renewable Energy, 2020 ».
• Démonstration du fonctionnement hivernal en continu d’une turbine immergée – Modification de la conception allemande d’une turbine Smart Hydro Power pour qu’elle descende et fonctionne sous la surface de l’eau pendant la saison hivernale afin d’éviter toute interaction avec la glace. La démonstration a été faite pendant tout un hiver dans la communauté de la Première Nation de Sagkeeng, mais des problèmes de stabilité sont survenus au printemps, lorsque le niveau de l’eau a monté. Grâce à des études supplémentaires de prototypage et de stabilité, le système est de nouveau prêt à être testé dans un système fluvial.

• Déploiement de turbines à faible vitesse – Relever les défis de conception liés aux faibles débits pour raccorder avec succès trois turbines Waterotor sur le lit du cours d’eau au CHTTC. Les turbines ont été raccordées à un microréseau pour charger des batteries et faire fonctionner un bateau électrique, démontrant ainsi la capacité à produire de l’énergie avec des débits supérieurs à 1,5 m/s. Les turbines ont été endommagées au printemps 2022 en raison du débit élevé de la rivière qui a rompu les amarres, soulignant la nécessité d’une conception résistante.

Avantages environnementaux prévus : Possibilité de réduire les émissions de gaz à effet de serre, surtout dans les collectivités éloignées ou hors-réseau.