Avez-vous peur des changements climatiques ? Pas assez ! Première partie; l’inertie thermique

 

Un des problèmes du GIEC est sa faiblesse en communication; le manque d’impact de ses messages permet aux politiciens de remettre les actions nécessaires à plus tard. Bien sûr les scientifiques ont un devoir de réserve et des intervenants de tous les milieux doivent être entendus, même ceux qui sont mandatés pour critiquer ou nier de façon arbitraire.

 

L’inertie thermique

Parler publiquement d’inertie thermique n’est pas simple car peu de gens savent de quoi il s’agit au départ.

Tous les corps de l’univers échange de l’énergie, continuellement. L’inertie thermique c’est la capacité d’un corp de résister aux changements dans cet échange; plus je suis lourd par rapport à mon environnement, moins celui-ci à d’influence sur moi; plus je suis isolé, moins les échanges de chaleur sont importants.

À l’échelle de notre planète, les échange de chaleur se font par rayonnement. Plus un corp est chaud, plus il émet de rayonnement, l’équilibre est atteint quand la chaleur reçu égale la chaleur perdu.

Notre planère reçois du soleil environ 500 watts de chaleur par mètre carré et elle en émet aussi environ 500 en rayonnement vers le vide astral. Actuellement, l’effet de serre naturel est dopé par nos émissions de CO_2, ce qui fait qu’il y a un déséquilibre d’environ 1 watt par mètre carré. Pour vous donner une image, imaginez une plinthe électrique de 1000 watts qui fonctionne pendant une heure, c’est le surplus de chaleur que chaque mètre carré de la terre reçoit à chaque 1000 heures.

Comme la terre reçois plus de chaleur qu’elle n’en émet, sa température monte lentement, ce qui lui permet au final d’émettre plus de rayonnement et ultimement d’atteindre une nouvelle température d’équilibre. C’est ici que l’inertie thermique intervient.

Pour absorber ce watt par mètre carré, la terre peut compter sur les 4/5 de sa surface qui sont des océans ayant souvent quelques kilomètres de profond. Cette masse d’eau colossale emmagasine de la chaleur encore et encore, et elle va le faire jusqu’à ce que la terre aie une température suffisante pour émettre un watt de plus par m².

Donc, si demain matin nous stabilisons le niveau de GES à son niveau actuel (Je sais c’est impossible, nous émettons présentement le double de GES que ce que la nature peut absorber.) la température continuerait de monter pendant ?? Une, deux, dix années?

Bien sûr, à chaque jour le niveau de GES augmente un petit peu, donc à chaque fois que la terre augmente sa température pour rechercher un équilibre thermique, un nouveau surplus de GES diminue notre capacité de rayonnement, et la température doit encore monter un peu plus pour atteindre un équilibre.

 

1.5 ⁰C, 2 ⁰C, 3 ⁰C  ?

En combinant le niveau de GES actuel, la pérennité du CO2 et l’inertie thermique de la terre, il est probable que nous ayons déjà franchi de façon irréversible la barre des 1.5 ⁰C, même si au thermomètre cela n’arrivera que dans quelques années.

Le GIEC affirme que si les engagements des accords de Paris sont tenus, (et ce ne sera pas le cas,) la terre sera à + 3 ⁰C à la fin du siècle. Je pense que c’est un malheureusement un strict minimum.

 

 

 

On parle de nous chez PME-MTL.

 https://pmemtl.com/blogue/les-eoliennes-d-energie-wind-do-bien-plus-que-du-vent

Le gouvernement du Québec soutient Énergie Wind-Do

Saint-Léonard, le 29 novembre 2019

Le gouvernement du Québec accorde une aide financière à Énergie Wind-Do Inc. pour le développement d’éoliennes de taille intermédiaire opérant en réseau optimisé. Ce projet, d’un coût d’environ 500 milles dollars permettra la réalisation des prototypes et des têtes de série dans leur nouvel atelier de St. Léonard.

De vastes marchés sont accessibles aux éoliennes de taille intermédiaire pouvant démontrer des avantages compétitifs et une efficacité comparable à celle des éoliennes géantes. Énergie Wind-Do est sur le point de relever ce défi, c’est pourquoi le Ministère de l’Économie et de l’Innovation du Québec accorde une aide financière à Énergie Wind-Do dans le cadre du programme Innovation pour le développement de leurs éoliennes. L’aide financière de 150 milles dollars supportera le développement des éoliennes en utilisant des produits d’engineering modernes. 

Les éoliennes de taille intermédiaire d’Énergie Wind-Do opèrent en petits réseaux, ce qui présente des avantages compétitifs déterminants par rapport aux éoliennes géantes car elles peuvent s’adapter très exactement aux besoins de ses clients.

Les éoliennes de Wind-Do auront généralement 20 mètres de haut, ce qui élimine les problèmes de nuisances visuelle et sonore, elles peuvent ainsi être installées plus près des utilisateurs. Ces parcs d’éoliennes peuvent opérer là où les éoliennes géantes sont inappropriées, notamment dans certains sites situés dans le Grand Nord, hors des réseaux électriques. Les éoliennes d’Énergie Wind-Do sont conçues pour être abordables. Le succès commercial des éoliennes de taille intermédiaire de Wind-Do est fondé sur la rentabilité que ses clients et utilisateurs pourront atteindre dans leur secteur respectif. « À terme, nos systèmes pourraient réduire de moitié le coût de production de l’électricité sur les sites hors réseaux. Ainsi, nous estimons que les 250 communautés situées hors réseaux au Canada représentent un marché potentiel de plusieurs milliards de dollars pour Wind-Do » affirme François Gagnon, président d’Énergie Wind-Do.

Les diverses étapes de développement de l’éolienne seront complétées à l’été 2020. D’ici là, Énergie Wind-Do visera à mettre en place une vitrine technologique et à signer plusieurs ententes avec des clients potentiels et des distributeurs, tant au Canada que sur les marchés d’exportation.

Source:

Pierre Dumas

Directeur développement des affaires

Énergie Wind-Do inc.

514-656 8016

NOTRE PLAN NORD

Le Concept : 

Les villes, villages et communautés situés hors réseau utilisent le diesel pour produire leur électricité et pour chauffer. En zones nordiques, les panneaux solaires ne sont pas efficaces et presque toutes les communautés sont trop petites y pour établir des fermes d’éoliennes géantes. Il s’agit d’un marché parfait pour nos réseaux d’éoliennes de taille intermédiaire et nos systèmes d’entreposage d’énergie.

L’opportunité : 

 Il y a au Canada plus de 250 communautés situées à l’extérieur des réseaux d’énergie nationaux et qui ont une puissance installée de plus de 500 Mégawatts. Leur électricité et leur chauffage proviennent essentiellement du diesel, une ressource très coûteuse qui émet des GES et divers types de pollution.
 Ces marchés représentent un potentiel de vente de plus de 2G$ pour nos produits et des ventes annuelles de 1.5 TWh pour nos clients producteurs d’électricité, sans compter le chauffage.

Les communautés hors réseau du Canada

Les avantages:

 Les sites éloignés ont tous des problèmes logistiques importants. Pour installer des éoliennes géantes, il faut non seulement transporter des composantes immenses, comme les pales, mais  aussi des équipements d’installation qui sont hors normes. Nos éoliennes de taille intermédiaire se livrent en conteneurs standards et les équipements d’installation requis sont couramment disponibles et utilisés.

 Les communautés hors réseau sont très variées, elles comprennent entre 50 et quelques milliers d’individus et leurs capacité électrique varie de 50 KW à quelques mégawatts. Nos systèmes sont parfaitement modulables aux besoins de chaque communauté et ils peuvent être ajustés chaque fois que cela est requis. Nos systèmes de chauffage / entreposage de la chaleur peuvent même être déployés individuellement au niveau des bâtiments. 

 Pour les communautés nordiques, l’énergie solaire est inappropriée, l’ensoleillement hivernal étant une fraction de celui de l’été alors que les besoins en énergie sont jusqu’à trois fois plus important. Inversement, le vent contient deux fois plus d’énergie en hiver.

 La disponibilité d’une énergie économique et abondante favorisera le développement économique et social des communautés éloignées, entre autres en permettant des cultures agricoles et animales.

Notre technologie : 

 Nos éoliennes de taille intermédiaire ont une capacité de 20 KW. Celles-ci travaillent en réseau de 100 à quelques milliers de KW. Il est donc possible d’installer une capacité de 700 KW dans un village et d’augmenter celle-ci à 800-900 KW par la suite.

 Nos systèmes d’entreposage de chaleur permettent une accumulation très décentralisée et peuvent produire plusieurs jours de chauffage sans recharge.

 Le cycle de vapeur lié à la production d’électricité de nos systèmes GSG est très efficace car il n’y a pas de perte liée à la combustion. En plus d’un rendement électrique supérieur à 60%, l’énergie de condensation peut être utilisée pour chauffer une installation plus importante, comme une serre ou un édifice municipal.

 Le tout sans émission de GES et de polluants.

Les performances économiques du système:

 Plus le village est petit et éloigné, plus les coûts d’électricité et de chauffage sont élevés; généralement au-dessus de 25 ¢/KW, et parfois même avoisinant le dollar. Il en va de même avec le coût de production de l’électricité de nos éoliennes qui sera multiplié par deux, et peut-être par cinq dans certain cas, par rapport à un système équivalent situé au sud du Québec.

 Nous aurons donc de l’électricité éolienne à un coût variant entre 4 et 10 ¢/KWh, pour une économie de base minimum de 20 ¢/KWh.

 L’entreposage de chaleur proposera aussi des économies significatives. De façon générale, nous ajoutons 2 à 5 ¢/KWh au coût de l’électricité.

 La production d’électricité via un cycle de vapeur ajoutera entre 5 et 10 ¢/KWh pour environ 35% de la demande électrique.

 Un opérateur électrique gérant l’approvisionnement de plusieurs villages hors réseau pourra réclamer des crédits carbones pour la réduction de ses émissions de GES. Avec un objectif canadien de 50 $/t, l’économie minimum serait de 4,5 ¢/KWh, soit l’annulation complète du coût de production de l’électricité dans bien des cas.

Notre nouvelle génération d'éoliennes

SVP prenez deux minutes pour regarder ce que nous pensons être la prochaine génération d'éoliennes.

Dans cette vue à  1 Km vous ne pouvez pas vraiment voir l'éolienne, Suivez la flèche bleue.

A 500 mètres (1,650 pi.) notre éolienne ne crée pas de nuisance visuelle ou sonore:

Vous avez encore de la difficulté à la voire? Voici une autre vue :

Nous prétendons qu'à 300 mètres nous n'aurons jamais de plainte de résident. Nous allons tenter de vérifier cette affirmation en interrogeant quelques milliers de personnes dans diverses villes.

A 200 mètres vous allez distinguer quelques détails de la structure, toujours pas de bruit :

Personne n'a remarqué que le ciel était bleu? Nos éoliennes seront peintes en bleu pastel pour être encore plus discrètes.

Cette photo prise en usine donne une meilleure idée de la géométrie de notre éolienne de 20 KW:

N'hésitez pas à nous proposer votre région pour une démonstration. 

Plus d'information sur notre site web:  www.wind-do.com
Contact: pierre.dumas@wind-do.com

Énergie éolienne, la prochaine étape

Malgré une évolution rapide des prix de l’énergie solaire photovoltaïque, les nouvelles installations d’énergie éolienne demeurent la source d’électricité propre la plus économique disponible. Avec des coûts de production (hors subventions) variant entre 33 et 77 $/MWh, l’éolien est même très souvent la plus économique de toutes les sources d’électricité.

Deux problèmes demeurent :

1- L’intermittence du vent et de la production d’électricité.

2- Beaucoup d’autres sources d’émissions de gaz à effet de serre sont peu accessibles aux énergies propres. ( Le transport aérien ou maritime, la production de ciment…) Par mis celles-ci, il y a le chauffage des maisons et immeubles qui est très majoritairement produit par combustion (gaz, mazout, bois…)

Avec une énergie éolienne très économique, ces deux problèmes peuvent être traités ensembles.

Historiquement, toute l’énergie produite par les éoliennes doit être vendue à prix élevé pour assurer la rentabilité d’une ferme. Ce modèle d’affaire est représenté par le premier graphique de l’image jointe où nous avons un parc éolien qui livre de l’électricité au réseau avec un rendement de 30 à 40% de sa pleine capacité. Si le coût de production de l’électricité est de 40 $/MWh, un prix de vente de 50$ est probable.

Dans le deuxième graphique, nous réduisons la puissance de la connexion au réseau de façon à ne livrer que 75% de l’électricité produite. Par exemple, un parc éolien qui a une puissance de 100 MW aurait une connexion de 40 à 50 MW avec le réseau, de cette façon le rendement offert serait de 50 à 70%. Il y a trois avantages importants pour le réseau :

     1- Une connexion de 50 MW est moins chère à installer, et le taux d’utilisation de celle-ci est doublé, donc une réduction importante du coût d’interconnexion par MWh.

     2- La densité de l’électricité offerte est plus élevée, le besoin de services auxiliaire est grandement réduit, ainsi que les coûts associés.

     3- Une densité d’électricité propre plus importante permettra aux opérateurs de réseau d’atteindre plus facilement leurs objectifs de réduction de GES.

Divers modèles d’affaire peuvent être associés à ce profil de production d’électricité.

a)    Si la partie supérieure de la production d’électricité (en vert) n’est pas utilisée, le coût de production de l’électricité vendu au réseau passe de 40 à 53 $/MWh, et le prix de vente doit être de 66.67 $/MWh. Il faut donc que l’opérateur électrique accorde une valeur de plus de 16.67 $/MWh aux trois avantages cités plus hauts. 

b)   Une partie de l’électricité produite en surplus pourrait être entreposé dans des batteries et revendu au réseau aux heures de pointes. L’électricité pourrait par exemple être offerte au réseau à 75 $/MWh aux heures de pointes et à 60$ le reste de la journée. Une alternative intéressante pour l’opérateur électrique qui aurait une disponibilité de 70 à 90% aux heures de pointes.  La valeur de l’électricité entreposée présenterait un modèle d’affaire rentable pour l’utilisation de batteries.

c)    Une autre solution serait de valoriser localement l’électricité qui n’est pas livré au réseau. La façon la plus simple d’utiliser localement ces pointes d’énergie, ce serait de les transformer en chaleur. 

Nous pouvons décider que la valeur de l’électricité transformée en chaleur est de 20 $/MWh, ce qui permettrait, avec un système d’entreposage de la chaleur efficace, d’offrir du chauffage à 30 $/MWh, un prix compétitif. Si ce chauffage remplace un système au gaz, un crédit carbone de 10 $/TCO2 produirait une réduction de coût de 6 $/MWh, et un crédit de 50 $/ TCO2 conduirait à un coût de chauffage nul.

En donnant une valeur de 20 $/MWh au surplus d’électricité, nous réduisons de moitié l’augmentation de coût de l’électricité livré au réseau. Le coût passe à 47 $/MWh et le prix de vente à 58$. Une solution gagnant/gagnant.

Pour atteindre, et éventuellement dépasser nos objectifs de réduction de GES, une surcapacité de production d’électricité éolienne doit être réalisée, ce qui devrait conduire à une diversification de l’utilisation de l’énergie propre.

Dans l’éolien, la réduction des coûts n’est pas terminée. Nos objectifs dans la lutte contre les changements climatiques demeurent réalisables et l’éolien y sera pour beaucoup.

Changements climatiques, villages dévitalisés, insécurité alimentaire, migration… Pour une solution intégrée

Une synergie de solutions

Parfois, divers problèmes sont indirectement liés, comprendre leurs interrelations ouvre la porte à des solutions globales.

Wind-Do propose des solutions d’énergie éoliennes très décentralisées. La production d’électricité étant assumée par des cultivateurs, des petites entreprises ou des coopératives locales, les profits qui y sont associés sont utilisés localement, ce qui favorise le développement de d’autres activités économiques.

Le mode opératoire des fermes d’éoliennes de Wind-Do diffère des autres sources d’électricité; en particulier, un certain surplus d’énergie qui ne peut pas être vendu au réseau est produit. Cette énergie est gratuite et elle peut entre autre être utilisée pour chauffer une serre de culture. Cette production est difficilement rentable dans les zones tempérées ou froides à cause des coûts de l’énergie requise, nous corrigeons ce problème.

La production agricole en serre améliore la sécurité alimentaire, crée des emploies locaux, réduit l’importation et les émissions de carbone associées au transport des denrées.

 C’est ce que nous appelons une synergie de solutions.

Voyez les détails ici:

http://wind-do.com/web/PDF/2015/Une_synergie_de_solutions.pdf

Why most small and midscale wind turbines has low efficiency

Most small and midscale wind turbines show low electricity production efficiency, here is one of the reasons:

Giant wind turbines are efficient because of the very large size of the blade near the centre, and the high speed of the blade (200 Km/h or more) at the end of the turbine.

Obviously, a 2 or 3 meters wind turbine cannot have 2 m blades, so the system must be set to turn fast enough to generate the require lift effect on the blade. This is the only way to withdraw an efficient part of the wind energy.

As most small and midscale wind turbines are direct drive engine, this increases the problem. For the Wind-Do 2.5 m diameter turbine for example, the best rotation speed to harness energy of a 3 m/s wind is between 8 and 16 rad./s (similar to 80 – 160 RPM). Bellow and above that, the efficiency drops rapidly. For the same turbine, the good rotation speed for a 7.5 m/s wind will be between 20 and 30 rad/sec.

The problem is that a 7.5 m/s wind will produce about 160 watts of kinetic energy per square meter with appropriate rotation speed, beside 8 watts for a 3 m/s wind. This is a 20 to 1 ratio for the energy production beside a 2 to 1 one for the rotation speed. A direct drive engine cannot support efficiently those two common wind speeds without special features, and this is only a part of the wind spectrum,

Lets consider now the following graphic:

This is the reality of wind speed in nature; measurements come from one of our field session.If your midscale Darrieus wind turbine is set by a processor that compute wind speed, your motor / generator system will probably switch with a 4.5 m/s wind. This mean you turbine rotation speed will have to be multiply by 4 in few seconds to reach the power generated by a wind gust of 7 m/s, or by six to reach the 8 m/s gust. Not much probable for a structure that harness 25 or 100 sq.m. of wind.

If your turbine rotation speed at 4.5 m/s is compatible with the one require for the 7 or 8 m/s wind gust, you may not loose too much energy in the transition, as your turbine will also act as a flywheel and store some kinetic energy. Still you produce energy only 50% of the time (when wind is above 4.5 m/s), and you loose useful energy below your wind speed set point.

If your wind turbine has a fix setting, it will most probably be set for wind of 3 or 3.5 m/s, the idea being to produce energy the most often possible. With the above wind profile, the set rotation speed will not be compatible with 7 or 8 m/s wind gust. This not means only that turbine rotation must be multiply by 10 in few seconds, but that the efficiency of the turbine will most probably be at 10 or 20% of its potential at the beginning of the gust. As an example, a direct drive Wind-Do turbine with appropriate rotation speed for a 3.5 m/s wind will have a negative energy production with a gust of 8 m/s. Overall efficiency of this kind of system will be very poor, and much bellow of what you will expect from measures in a wind tunnel.

One solution is to have a complex gearbox drive by a computer, which is not anymore a direct drive wind turbine.

The Wind-Do solution for this specific problem is call permanent modulated stimulation of wind turbine. The demonstration needs few pages of text and drawing that you can download here:

/Presentation_pemanent_stimulation.pdf

This provisional patent application is one of the numerous innovations proposed by Wind-Do with his wind turbine. If you are in the wind industry and you think this concept can be useful for your products, please send a written request of utilisation and we will deliver it free of charges or royalties.

WIND CAN DO IT !

Wind-Do team at work.

Last week, the Wind-Do team  proceeded with a  trial of our new improved test turbine. A sunny day with less wind than expected, but enough to generate useful results.

One of the characteristics of our design is the use of small parts that can be produced by hundreds of suppliers. Here you have a close-up view of our prototype blade.

The real blade will be about 50 cm (24 inches) long, compared with this prototype which is 25 cm. This size allows the mass production of plastic blades, thus our blade cost will be much less per kilowatt produced compared to the kilowatt cost of blades for giant wind turbines. As demonstrated, installation and maintenance will require no specialized tools or skills, which will allow the participation and ownership by local groups and individuals.

More data on these tests will follow.

L’intermittence des sources d’énergies propres n’est pas un vrai problème.

Soyons bien clair, nous ne nous débarrasserons pas des énergies fossiles dans deux ou trois décennies. Dans cent ans, nous utiliserons encore du pétrole et du gaz. Le problème immédiat n’est pas de tenter d’éliminer les émissions de carbone à court-terme, mais de freiner leurs croissances.

Dans la lutte aux émissions de gaz à effet de serre, les détracteurs utilisent souvent l’intermittence des énergies éoliennes et solaires comme un argument de non-viabilité à long-terme.

Bien sûr ils ont raison. Dans le contexte actuel, toute demande excédentaire d’énergie doit être compensée par une nouvelle capacité de production modulable avec la demande. Dans 95% des cas, il s’agit encore d’énergie fossile.

Prenons un réseau qui à besoin d’une capacité supplémentaire de 100 Mégawatts. Déjà le problème se pose mal :

-        Installer une capacité nucléaire de 100 MW produira presque toujours sa pleine puissance, sans égard à la demande.

-        Installer 100 MW de capacité basée sur la combustion du gaz naturel offre une électricité complètement modulable et économiquement autosuffisante.

-        Installer 100 MW de capacité éolienne produira annuellement la moitié de l’électricité de l’installation au gaz, elle nécessitera des subventions importantes, et elle n’empêchera pas l’installation d’une unité de production thermique modulable avec la demande.

Bien sûr ils ont tord. L’objectif à court-terme n’est pas (et ne peut pas être) de devenir 100% propre et renouvelable. L’objectif premier est de stopper la croissance de la production d’énergie polluante et émettrice de gaz à effet de serre. Par la suite, il faudra gérer la décroissance des émissions de GES en étant réaliste et en admettant que dans cent ans nous brûlerons encore du carbone pour produire de l’énergie.

L’installation de 100 MW d’éolien se fera donc concurremment à l’installation d’une unité thermique de même capacité, mais elle ne réduira les émissions de GES de celle-ci que de 50%. Nous avons donc le problème suivant : Pour compenser la production de GES d’une nouvelle capacité de 100 MW, il faut 200 MW d’installations éoliennes subventionnées, plus une nouvelle centrale thermique de 100 MW qui ne fonctionnera qu’à 50% et qui exigera un prix plus élevé pour sa production; et une centrale existante qui elle aussi devra réduire sa production de 50%, avec ses propres exigences d’ajustement de prix.

Un problème d’argent. Cette démonstration démontre clairement que le problème de base n’est pas l’intermittence, mais le coût de production de l’énergie propre.

Dans une économie de marché, la valeur d’une source d’énergie intermittente serait d’environ 50% la valeur d’une source d’énergie modulable. Ainsi un réseau qui se fournirait principalement avec de l’électricité de source thermique à 6 cents par KWh achèterais abondamment de l’énergie éolienne à 3 c/KWh si elle était disponible. Après quelques années, jusqu’à 50% de l’énergie utilisé par le réseau serait de source éolienne, et la sous utilisation des installations thermiques porterait le prix de cette énergie à 7 ou 8 cents. La demande d’énergie primaire thermique diminuant, le prix du brut (gaz ou charbon) baisserait légèrement, contribuant à maintenir la rentabilité des centrales thermiques qui resteront toujours nécessaires. Au global, il y aurait une pression à la baisse sur le prix de l’électricité qui pourrait même se rendre aux consommateurs.

Ce modèle idéal semble farfelu? Le vent et le soleil étant gratuit, cela est réalisable. Par exemple, après leurs périodes d’amortissement, les éoliennes géantes pourraient fournir de l’électricité à 3 c/KWh, malheureusement leurs durées de vie ne soit pas calculées pour cela. Plusieurs autres solutions d’énergies propres en développement promettent d’atteindre cet objectif de coût de l’électricité. Celle qui va l’atteindre et qui va commercialiser son concept en premier va avoir une croissance mondiale exceptionnelle.

Et l’accumulation d’énergie? Le problème de l’accumulation de l’énergie est identique, pour être viable, il a besoin d’un modèle d’affaire réaliste.

Prenons le coût de production actuel des installations récentes d’énergie éolienne, environ 8 cents par KWh. Avec un système d’accumulation efficace à 80%, le coût de retour du kilowatt de base passe à 10 cents. Ajoutons 2 cents de frais d’opération pour le système d’accumulation d’énergie et un cent de profit pour chaque activités. Qui voudra de cette énergie à 14 c/KWh?

Ce ne sont pas les systèmes d’accumulation d’énergie qui sont inexistants, ce sont leurs rentabilités dans une économie de marché qui pose problème.

Les Français et les Suisses l’ont comprit depuis longtemps. Les installations nucléaires produisent aussi de l’énergie qui n’est pas modulée avec la demande. Dans ce cas, la production de base paie les frais et génère les profits désirés, mais il y a hors pointe une grande quantité d’énergie gratuite. (Nous reviendrons sur le concept d’énergie gratuite.) Ce surplus d’électricité est vendu à très petit prix aux barrages hydroélectriques qui ont des capacités de pompage. Par la suite, l’énergie accumulée est revendue au prix fort aux heures de pointes, sans besoin de subvention.

J’ai déjà présenté un modèle qui favorise la migration vers les énergies propres et leurs accumulations pour les ajuster à la demande :

http://lecercle.lesechos.fr/economie-societe/energies-environnement/221134280/comment-favoriser-passage-aux-energies-propres-et-

Avec un coût de production de l’énergie éolienne de 2 à 3 c/KWh, il serait possible de vendre l’électricité le jour à 5-6 cents, et la nuit à 1 cent pour le stockage.

Démonstration d’un modèle économique favorisant le passage aux énergies propres et renouvelables.

C’est cent dernières années, notre société moderne s’est construite autour de sources d’énergies fossiles abondantes et économiques; les prochains cent ans seront marqués par la transition forcée vers une utilisation de plus en plus importante des énergies renouvelables, préférablement propres.

Pour que cette conversion se fasse sans heurt, certains éléments de notre modèle économique devront être révisés. Nous avons discuté dans un article précédent qu’une nouvelle économie durable serait basée sur une production d’énergie fortement décentralisée et que la gestion les réseaux de distribution électriques deviendrait le centre du courtage énergétique. Nous allons décrire ici comment cette opération de courtage palliera aux aléas de la production des énergies renouvelables.

Les trois objectifs principaux de ce modèle sont de favoriser la production d’énergie renouvelable, l’accumulation massive d’énergie et d’assurer une production compétitive d’hydrogène propre qui deviendra un vecteur énergétique pour le transport lourd (trains, bateaux et avions). Pour réaliser ces objectifs, un simple réseau électrique intelligent ne sera pas suffisant; il faudra établir une grille de tarifs électriques qui s’ajustera continuellement à l’offre et à la demande.

Notons ici que notre exemple propose un prix de vente moyen de l’électricité de 0.11$ par Kilowatt/heure associé à un prix d’achat moyen de .075$ par le réseau de distribution. Ce scénario s’appliquerait déjà à beaucoup d’endroit.

L’impression, ou l’ouverture dans une nouvelle fenêtre, de la grille tarifaire ci-jointe facilitera la lecture de la suite.

Dans un premier temps; il faudra forcer le maillage entre la production d’énergie de sources propres et renouvelables et la production d’électricité par combustion (fossile, biomasse ou résiduelle). Ce jumelage est fondamental; un même fournisseur devra être obligé de gérer des actifs permettant de produire une puissance équivalente à sa puissance allouée dans les deux modes de production. Le principe d’opération est simple; le vent et le soleil étant gratuit, le producteur favorisera toujours la production propre et renouvelable. Les périodes où les ressources renouvelables sont insuffisantes seront compensées par l’électricité de combustion, qui sera alors acheté à un tarif préférentiel pour compenser l’utilisation intermittente de la ressource.

Dans notre tableau, les cases ‘F’ sont des périodes de forte utilisation de l’électricité de combustion. Dans ce système, ont peut prévoir que les centrales thermiques fonctionneront à plein régime environ 30% du temps, de 10 à 90% de leurs capacités 50% du temps, et pas du tout pour le reste.

On constate que dans les périodes ‘D’, les usines thermiques ne pourront pas fonctionner de façon rentable. Pour ne pas être obligé de fonctionner à perte dans ces périodes, un producteur aura tendance à installer une légère surcapacité de production d’énergie renouvelable. Puisque les prix des énergies fossiles vont continuer de croître, les zones de non-rentabilité s’accroîtront progressivement vers les périodes ‘E’, ce qui favorisera un investissement supplémentaire dans les énergies renouvelables.

Éoliennes.  Le tarif d’achat moyen de 7,5c/KWh est un peu faible pour les coûts de production actuels de l’électricité du vent. Par contre, si le tarif est garanti pour une période de 50 ans, en comparaison des tarifs d’achat privilégiés actuel qui sont de 15-25 ans,  il serait possible d’implanter des éoliennes sans subvention. La nouvelle génération d’éolienne en préparation pourra même offrir de l’électricité à des tarifs plus bas.

Solaire.  La grille de tarifs proposés avantage la production d’énergie solaire car les prix d’achats consentis aux fournisseurs sont toujours plus élevés le jour, lorsque le photovoltaïque est opérationnel. Il favorisera particulièrement les installations avec positionnement, les tarifs d’achat étant maximum entre 6 et 9h et entre 15 et 19h.

Hydroélectricité.  Cette énergie renouvelable parfaitement modulable sera fortement avantagée par cette grille tarifaire. En plus de favoriser le financement de nouvelles installations dédiées à la production; les barrages actuels et futurs pourront tirer des bénéfices considérables du stockage d’énergie à moyen terme (de quelques heures à quelques jours). 

Industrie du stockage d’énergie.  La grille tarifaire proposée provoquera la création d’un nouveau segment du futur marché de l’énergie; l’industrie du stockage. Cette nouvelle branche industrielle sera elle-même subdivisé en trois parties : Le stockage à court terme sur une échelle de quelques heures; le stockage à moyen terme, de quelques heures à quelques jours, et la transformation chimique qui permettra de restituer l’énergie utilisée quelques semaines ou quelques mois après sa conversion. Dans tous les cas, le rendement pourrait être aussi faible que 50% et tout de même produire des installations rentables.

Le stockage à court terme. Le potentiel du stockage à court terme n’a de limite que l’imagination des individus et des entreprises : Système de batteries, gyroscope, air comprimé, accumulation de chaleur mais aussi, déplacement d’activités énergivores en dehors des heures de pointe. Notons ici que si des tarifs plus élevés le jour (en C) peuvent pénaliser les consommateurs, le déplacement vers la nuit d’activité énergivore tel que la recharge de leurs autos électriques et le chauffage de l’eau rééquilibrera leurs portions de budgets consacrés à l’énergie.

Le stockage à moyen terme. Il s’agit principalement de pompage hydraulique et d’entreposage de chaleur. Les investissements nécessaires à ces installations sont plus élevés, mais le rendement potentiel est conséquent. Une énergie stockée en ‘A’ pourra fréquemment être revendu en ‘F’.

Le stockage à long terme.  Une des fonctions première de cette grille de tarifs est de favoriser la production d’hydrogène.  En plus du potentiel de stockage d’énergie sur plusieurs semaines, l’hydrogène sera le vecteur principal entre l’énergie renouvelable et le transport lourd (dans un premier temps les trains et les bateaux qui feront fi du volume requis pour l’entreposage du combustible). Il faut accepter dès maintenant que d’ici 50 ans, la production d’hydrogène devra être du même ordre de grandeur que l’actuelle production de pétrole. Dans notre exemple, l’hydrogène pourra éventuellement être produit de façon compétitive au pétrole dans les périodes ‘A’. On note que pour ce faire, le prix de l’achat d’électricité est très bas en ‘D’ et que la marge de profit du transporteur/courtier est volontairement très faible pour cette période. Ici les tarifs ‘A’ pourraient être réservés aux producteurs d’hydrogène, les autres clients déboursant 1 ou 2 cents de plus par KWh. Avec la progression prévue du prix du pétrole, les périodes ‘B’ pourraient aussi devenir rentable.

On note finalement que cette électricité à bas prix pourrait éventuellement servir à décomposer le CO2 pour produire des carburants synthétiques. Bien qu’énergivore, cette opération aurait l’avantage d’être carboneutre.

MODÈLE D’AFFAIRE D’HYDRO-QUÉBEC POUR L’EXPORTATION.

Résumé d’un mémoire présenté à la commission sur les enjeux énergétiques du Québec.

Tous conviennent de la nécessité d’augmenter de façon très importante la production d’énergie propre pour combattre la production de gaz à effet de serre, et de façon générale, pour réduire la pollution générée par la combustion d’énergie fossile.

La production d’énergie propre fait face à plusieurs problèmes qui peuvent se résumer en deux mots ; des coûts de production trop élevés et une disponibilité aléatoire ou insuffisante.

Le contexte

Les trois principales sources d’énergie propre sont l’hydroélectricité, l’éolien et le solaire. Mis à part le solaire qui est presque inexistant au Québec, le nouvel éolien et les nouveaux barrages hydrauliques produisent de l’électricité à des coût qui approche lentement la parité. Cette équivalence de coût est nécessaire pour favoriser une hybridation du système de production d’électricité. Alors que l’hydraulique offre un levier formidable pour compenser le caractère aléatoire de l’éolien et du solaire, il est impensable pour l’instant d’introduire dans le réseau de façon transparente de l’électricité hydraulique patrimoniale à 2c le KWh, de l’énergie éolienne à 11c et du solaire à 20-35c.

Le nouvel éolien et le nouvel hydraulique pourrait être introduit dans le réseau de distribution de façon transparente. Un barrage de 1000 MW pourrait être jumelé à 2000 MW de fermes éoliennes, et offrir une production 100% modulable équivalente à celle d’un barrage de 2000 MW. La seule contrainte physique, le barrage doit être muni de plus de turbines.

Dans un contexte où le Québec a une capacité de production électrique supérieure à ses besoins, et où une nouvelle production hybride d’énergie propre n’est pas compétitive avec l’énergie fossile américaine, cette merveilleuse opportunité est inutile.  

La proposition 

« On peut dire que près de 100% de l’électricité consommé au Québec est livré à partir des plus grands accumulateurs d’énergie électrique au monde »

On ne parle pas ici de pompage/turbinage, mais d’un système d’accumulation 100% efficace. Nous avons besoin d’électricité, nous ouvrons une valve, la demande baisse, nous fermons la valve.

« C’est notre capacité d’accumulation électrique qu’il faut vendre à l’exportation. »

Les américains (et les ontariens) ont investi de façon massive dans l’éolien, mais ils restent pris avec le problème de l’intermittence qui les empêche de fermer des centrales électriques à énergie fossile, même si certaines sont désuètes.

Plutôt que de tenter de vendre des nouveaux blocks d’énergie à l’exportation, il faut favoriser les échanges à parités. Par exemple, nous acceptons de livrer à demande 10 TWh d’électricité à l’un de nos voisins, et en échange nous acceptons d’acheter les même 10 TWh lorsqu’ils sont en situation de surplus. Il est déjà commun de payer plus cher pour l’électricité à demande en période de pointe, cette tendance va s’accentuer avec l’augmentation de la production d’énergie intermittente, (éolien et solaire) et les cas de surplus par période de grand vent sont connus en Europe. 

La vente d’électricité à 6c/KWh en période de forte demande permettrait à nos voisins de limiter la pression sur les ‘spot prices’ des périodes de pointes. Un achat des surplus de nos voisins, par exemple la nuit ou par grand vents, pourrait se faire à 3c/KWh, ce qui nous permettrait d’approvisionner la province à un coût comparable à celui de nos barrages patrimoniaux, mais en conservant notre hydroélectricité pour plus tard.

Une telle entente nous procurerait donc un bénéfice de 3 c/KWh, sans faire aucune ponction sur nos réserves énergétique.

Cette stratégie comporte aussi un levier politique important. Nos voisins du sud prennent très au sérieux, et avec raison, leur sécurité énergétique. Ce protectionnisme a été et demeure un obstacle à l’exportation d’électricité par Hydro-Québec. Dans un contexte d’échange paritaire, il n’y a aucune importation nette d’énergie, donc à priori la résistance politique tombe.

Les contraintes physiques

Cette stratégie commerciale n’est pas sans coût. Bien que le Québec aie des surplus de capacité électrique, nous avons encore une capacité de pointe insuffisante. Pour pouvoir offrir des échanges d’électricité à ses voisins, Hydro-Québec devra :

1-    Investir dans la capacité de pointe de production d’électricité de ses barrages. Par exemple un barrage ayant huit turbines pourra être augmenté à douze turbines. Sans augmenter la capacité annuelle, qui est tributaire du flux de la rivière harnaché, nous augmentons la capacité ponctuelle de production. Par contre, toute l’installation de base restant la même, le coût de cet ajout ne devrais pas dépasser les 10 ou 15% de ceux d’un nouveau barrage.

Peut-être n’est-il pas trop tard pour modifier la fonction des barrages de La Romaine?

2-    Il faudra aussi investir dans la capacité du réseau de distribution. Le réseau d’Hydro-Québec comporte beaucoup de redondances qui faciliteront la transition, mais la capacité de plusieurs segments devra être augmenté.

Dans le contexte d’un échange important d’électricité avec un profit net de 3 c/KWh, Hydro-Québec pourrait investir massivement pendant 5-7 ans et générer une activité économique supplémentaire très importante. Par la suite, les profits pourront être redistribué à son actionnaire.

Pour un Québec plus prospère,

François Gagnon  ing.

Président, Wind-Do Inc.