Analyse prédictive et comparative de la production énergétique d'une centrale éolienne autonome en site éloigné à l'aide du logiciel d'analyse de projet en énergies renouvelables Retscreen International

La production d'electricite aux Iles-de-Ia-Madeleine augmente a un rythme de 2% par annee selon les previsions d'Hydro-Quebec - Reseaux autonomes 1, et devrait atteindre 195 GWh par an d'ici 2011 pour repondre aux besoins de l'archipel. Les Madelinots devront donc faire appel aux energies renouvelables, tel l'eolien, pour repondre a l'augmentation de la demande, mais aussi pour des raisons environnementales et economiques liees a l'utilisation de la centrale thermique actuelle. Des etudes montrent que l'archipel, situe au milieu du Golf du Saint-Laurent, est parmi les regions offrant l'un des meilleurs potentiels eoliens au Canada 2,3. Dans ce memoire, le potentiel eolien sur l'archipel est analyse sur la base de donnees statistiques portant sur la mesure de la vitesse du vent. Ces donnees proviennent de diverses sources, Environnement Canada (EC), le ministere des Ressources naturelles (MRN) du Quebec et de stations anemometriques artisanales. Ces statistiques sont compilees sur des periodes allant de quelques mois jusqu'a dix ans et correspondent a la moyenne horaire de la vitesse du vent. L'energie produite mensuellement par une centrale eolienne est estimee en utilisant les parametres de la distribution de frequence de Weibull. Les parametres de 1 Nouvelle estimation en date de mars 2005 . Cette information provient d'une rencontre avec le directeur des operations de la centrale thermique des Iles, le 8 mars 2005. 2 Ilinca, Adrian ; Ed McCarthy ; Jean-Louis Chaumel et Jean-Louis Retiveau. 2003 . «Wind Potential Assessment of Quebec Province». Renewable Energy, vo\. 28, no 12 (octobre), pp. 1881-1 897. 3 McCarthy, E.; A. Ilinca; 1.-1. Chaumel et C. Dugas. 1996. «Evaluation du potentiel eolien du Quebec». Rapport technique. Rimouski : Universite du Quebec a Rimouski, [s. p.] forme k et d'echelle c sont calcules a l'aide de la distribution statistique de la vitesse du vent mesuree et enregistree sur une base horaire. Finalement, ces parametres sont utilises pour calculer l'energie produite par une centrale eolienne d'une puissance de 35 kW implantee sur le site d'une usine de transformation des produits de la mer situee a l'Etangdu- Nord, aux Iles-de-Ia-Madeleine. L'objectif premier est donc de verifier la rentabilite de toute centrale eolienne implantee sur l'archipel, d'evaluer les conditions favorables a toute implantation, d'en evaluer les impacts environnementaux sur un milieu fragile, a vocation touristique, et d'en evaluer les retombees commerciales. Le second objectif est d'etablir les conditions et les parametres pour lesquels l'evaluation de l'energie disponible sur un site quelconque est la plus juste possible et ce, aux moindres couts, par l'utilisation de ratios mensuels de la vitesse moyenne des vents combines avec une courte periode d'echantillonnage. Le dernier objectif est d'optimiser la gestion des charges liees a l'eolienne compte tenu de la variabilite des vents, meme a faible vitesse, principalement dans un mode de production sans stockage d'energie. Au chapitre premier, apres un bref historique du projet et l'enonce des objectifs, nous presenterons les contraintes liees a l'implantation d'une centrale eolienne sur l'archipel en commencant par un rappel sur la production d'electricite par la centrale thermique de l'Etang-du-Nord et une description du reseau de distribution sur l'archipel. Puis nous presenterons les contraintes techniques, financieres et socio-economiques liees a l'implantation d'une centrale eolienne en site isole. Au second chapitre, il sera question de l'evaluation du potentiel eolien sur le site selectionne chez Pecheries Gros-Cap (PGC). Nous presenterons a cet effet les elements suivants: • Les sources de donnees qUI proviennent d'Environnement Canada, du ministere de Ressources naturelles du Quebec et de stations de mesures anemometriques de type artisanal. • La direction des vents dominants sur le site de Pecheries Gros-Cap. • La loi de Weibull et la loi de puissance qui decrivent la distribution de frequence des vents a hauteur du moyeu de la turbine. Ces deux fonctions permettront le calcul de la moyenne annuelle de la vitesse du vent sur le site. • Une description du site d'implantation de la turbine. • Le calcul des parametres de formes k et d'echelle c permettant ainsi l'evaluation de l'energie disponible et l'estimation de la production energetique annuelle. Puis il sera question dans ce meme chapitre de l'estimation de la production annuelle d'electricite. Nous verrons l'historique de consommation du client et les economies d'energie anticipees. Nous comparerons nos resultats avec ceux obtenus a l'aide du logiciel d'analyse de projets d'energies renouvelables RETScreen® International. RETScreen® offre en plus une evaluation des gaz a effets de serre (GES) evites par l'utilisation de la centrale eolienne. Enfin, nous etudierons les impacts environnementaux consequents a l'implantation de la centrale eolienne chez Pecheries Gros-Cap. Au chapitre trois, nous presenterons la centrale eolienne installee au Gros-Cap. Il sera question des machines asynchrones qui equipent la turbine, de leur mode de fonctionnement et des conditions d'operation de celles-ci. Il sera aussi question de la regulation de la tension lorsque l'on opere en mode autonome avec une generatrice asynchrone. Enfin, au quatrieme chapitre, nous presenterons les performances obtenues par la centrale eolienne, c'est-a-dire la courbe de puissance, la production energetique et le rendement global de la centrale eolienne. Le chapitre cinq presente la synthese de chacun des chapitres. A la lumiere des observations et du rendement obtenu lors du fonctionnement de cette centrale eolienne de 35 kW, en mode autonome et sans stockage d'energie, nous en concluons que pour ce type d'installation et de generatrice, cette centrale eolienne est rapidement devenue hors de prix compte tenu de la puissance generee par celle-ci, c'est-adire une valeur nominale de 18 kW. Par consequent, les charges liees sont limitees par la puissance generee, mais aussi par l'exigence d'alimenter la generatrice en puissance reactive puisque nous sommes hors reseau et sans stockage d'energie. De plus, la tour en aluminium a un effet limitatif sur la production energetique. Quant a l'evaluation du potentiel eolien, il s'avere que l'utilisation du logiciel d'analyse de projet RETScreen® apporte une solution rapide, simple et complete pour tout projet d'implantation de centrale eolienne de faible puissance. Neanmoins, la variabilite du phenomene climatique confere a l'estimation de la production annuelle un caractere strictement indicatif. L'archipel des Iles-de-Ia-Madeleine reste un lieu eloigne, qui peut devenir difficile d'acces a certaines periodes de l'annee, augmentant d'autant les risques lies a la realisation de tels projets. Les Madelinots eux-memes y voient peu d'interet puisque pour l'heure ce projet, comme bien d'autres avant lui, a demontre qu'il n'y avait aucune rentabilite a retirer d'une telle installation. Les efforts deployes pour rentabiliser la centrale eolienne via un branchement au reseau local de distribution d'electricite alimente par la centrale thermique ont ete vains et toutes les perspectives d'un developpement futur de la filiere eolienne aux Iles-de-la-Madeleine sont actuellement fermees.