The Quebec Government supports Wind-Do Energy

Saint-Léonard, November 29^th, 2019 

The Quebec Government is providing financial assistance to Wind-Do Energy Inc. for the development of its midscale wind turbines network. This 500-thousand dollars project leads to the completion of the head of series within Wind-Do’s new facilities in Saint-Léonard, Montréal.

Midscale wind turbines can address large markets if they provide competitive edges and efficiency comparable to those of giant wind turbines. Wind-Do Energy is about to meet this challenge; this is why the Quebec Ministry of Economy and Innovation, through its Innovation program, provides a 150 thousand dollars financial assistance to supporting the development of wind turbines with modern engineering tools and equipment.

Wind-Do's midscale wind turbines operate in small networks, which offers significant competitive advantages over giant wind turbines because they can be configured precisely to the needs of its customers.

Wind-Do’s 20 meters high wind turbines do not generate visual and noise pollution problems, so they can be installed closer to users. Wind-Do’s wind farms can operate where giant wind turbines can’t, such as several off-grid locations in the far North. Wind-Do’s wind turbines are designed to be affordable. Wind-Do's commercial success is based on the profitability that its customers and users can achieve in their respective sectors.

"Ultimately, our systems could cut the cost of generating electricity on off-grid sites. We estimate that Canada's 250 off-grid communities would represent a multi-billion-dollar market for Wind-Do," said François Gagnon, president of Wind-Do Energy.

The head of series will be completed during summer of 2020. In the meantime, Wind-Do Energy aims to set up a technology showcase and sign several agreements with potential customers and distributors in Canada as well as in export markets.

Source:

Pierre Dumas, M.Sc.

Business Development Director

Wind-Do Energy Inc.

514-656 8016

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

WIND ENERGY, THE NEXT TASK

Despite rapidly changing prices for solar photovoltaic energy, new wind power installations remain the most cost-effective source of clean electricity. With production costs (excluding subsidies) varying between $ 33 and $ 77 / MWh, wind is often the most economical of all sources of electricity.

Two problems remain:

1- The intermittency of wind electricity production.

2- Many other sources of greenhouse gas emissions are inadequately accessible to clean energy. (Air or sea transport, cement production, etc.) The heating of houses and buildings, which is mostly produced by combustion, is an easy target for wind energy.

With very economical wind energy, these two problems can be work out together.

Historically, all the energy produced by wind turbines must be sold at high prices to ensure the profitability of a farm. This business model is represented by the first graphic of the attached image where we have a wind farm that delivers electricity to the grid with a yield of 30 to 40% of its nominal capacity. If the cost of producing electricity is $ 40 / MWh, a sale price of $ 50 is likely.

In the second graph, we reduce the power of the grid connection to deliver only 75% of the electricity produced. For example, a wind farm with a nominal power of 100 MW would only have a connection of 40 to 50 MW with the network, in this way the yield offered could reach 50 to 70% of the nominal capacity. 

There are three important advantages to the network:

1- A connection of 50 MW is less expensive to install, and its utilization rate is doubled, which give a significant reduction costs of the interconnection.

2- The power density offered is higher; the need for ancillary services and its          associated costs is greatly reduced. 

3- A larger clean power density will allow network operators to achieve more easily their greenhouse gas reduction targets.

Various business models can be associated with this electricity generation structure.

a)    If the upper part of the electricity production (in green) is not used, the cost of producing electricity sold to the grid increases from $ 40 to $ 53 / MWh, and the selling price must be around $63  / MWh. It is therefore necessary that the electric operator grants a value of more than $ 13 / MWh to the three advantages mentioned above.

b)    Some of the electricity surplus could be stored in batteries and sold to the grid at peak times. For example, electricity could be available to the system at $ 75 / MWh at peak hours and at $ 57 for the rest of the day. An interesting alternative for the electric operator that would have an availability of 70 to 90% at peak hours. The value of the electricity stored would present a cost-effective business model for the use of batteries.

c)    Another solution would be to use locally the electricity that is not delivered to the grid. The easiest way to store these peaks of energy would be to turn them into heat.

We can decide that the value of electricity transformed into heat is $ 15 / MWh, which would allow, with an efficient heat storage system, to offer heating at $ 25 / MWh, a very competitive price. If this heating system replaces a gas one, a carbon credit of $ 10 / T of CO2 would result in a cost reduction of $ 6 / MWh, and a $ 50 / T of CO2 credit would result in zero heating costs.

By giving a value of $ 15 / MWh to electricity surplus, we reduce the increasing of the cost of electricity delivered to the grid. The cost reach now $ 48 / MWh and the selling price may be $ 58. A win / win solution.

To achieve and eventually exceed our greenhouse gas reduction targets, overcapacity of wind power generation must be achieved, which should lead to the diversification of the use of clean energy.

For the wind, the cost reduction is not finish. Our goals in the fight against climate change are still achievable and wind power will count for a lot of.

Strike a balance between ROI and risk; the Wind-Do offer

All investors wish to achieve multi-times ROI, although this can only be achieved with early stage investments.  Cleantech projects can deliver this ROI, but they can also be risky, since they often need a significant capital investment.

Our very low risk offer:

What if we could offer a high ROI potential and a full guarantee on your capital? Indeed, we offer convertible preferred shares with 100% of the capital bonded by a first mortgage on our industrial building. You will find details in this pdf.

The Wind-Do approach:

Many cleantech companies copy the strategy of IT start-ups: Create a product and thereafter find a way to make money with it. 

At Wind-Do we put forward a different approach: We identify the most useful business model for our customers, and develop a product that will fit most of their objectives.

What we propose is not primarily an invention, although we do have IP, but instead the optimization of proven concepts. We have carried out computer simulations and field tests of our concepts, but more importantly, we carefully manage costs and purposes.

We propose democratization of electricity production and energy storage, both at low cost.  Our downloadable executive summary is a quick introduction to our short and long-term objectives.

We hope that you will find our offer interesting and that we will have the opportunity to meet to discuss our mutual interests.

Kind regards,

Frank Gagnon

Founder of Wind-Do Inc.

LinkedIN : https://ca.linkedin.com/in/frank-gagnon-3a366626

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 !

Co-generation heat and electricity with wind energy

With the continuous reduction of the cost of wind electricity, new business models can be developed.

To increase the used of clean energies, and reduce greenhouse gas emissions, we need to enhance the availability of wind and sun, and diversify their applications.

The business model proposed by Wind-Do has not get interest until now because of the historic high cost of wind and solar electricity. Recent low sales prices of wind electricity make this innovative model viable even for large wind farms, but its still favour Wind-Do midscale community wind energy network.

The model is easier to understand with Wind-Do wind farms. On a regular basis, our customers will sell wind electricity at 5 to ¢6 per KWh to the grid. This basic set-up will provide 45 to 50% efficiency to the grid connection. We will be able to negotiate a sale price increase with the grid manager if we propose a more reliable 60 to 70% efficiency to the grid. It is a realistic objective to ask a ¢2/KWh increment for a more consistent clean energy.

To achieved that electricity delivery, we may have to increase the number of wind turbines by 50%, or even double it in some occasion. The increase value of electricity, added to the increase amount of electricity deliver every month, will enhance the profitability to the wind farm; with a large amount of free electricity that could be used on site!

The append figure show how an oversize wind farm can propose a 50 to 70%
efficiency supply to the grid. It is also showing that the excess production of this oversize facility is a random energy source with 15 to 35% availability. This means that the heat storage system must be able to accumulate in a short period up to two weeks of the required heat.

The GSG heat storage system develop by Wind-Do to support this function is a low cost system that will store and return heat at less than ¢1 per KWh. The heat can be used directly for temperature control (including lower cost cooling with heat), for sanitary water, but also to support industrial process like cooking, drying, melting… up to 4000C.

Pour réduire les émissions de gaz à effet de serres il faut compter, et cesser de confondre énergie propre et énergie renouvelable.

 Tout le monde accepte que pour combattre les changements climatiques il faille réduire nos émissions de gaz à effet de serre. Les lobbyistes ont compris cette tendance et tous incluent une touche verte dans le déploiement de leurs images corporatives, souvent pour tenter de s’approprier des subventions et crédits carbones alloués aux énergies propres. Avec le temps, certaines faussetés ont été acceptées par tous, et même reprises et appuyées par des organismes voués à la lutte contre les changements climatiques.

Partons de la base, le cycle naturel du carbone.

Même si les processus chimiques impliqués sont extraordinairement complexes et variés, le principe de base est simple : Le monde végétal absorbe le CO2 de l’atmosphère et l’utilise comme une composante de sa croissance. Cette biomasse est ensuite utilisée par tous les éléments de l’écosystème, qui au final retournent une grande partie du carbone capturé dans l’atmosphère.

Une portion significative du carbone capté par le monde végétal est aussi fixé au sol et éventuellement fossilisé. C’est à partir de la combustion de ce carbone fossilisé que notre société moderne c’est construite, brisant ainsi en moins d’un siècle un équilibre biologique bâti sur des millénaires.

Le constat est simple : Les diverses combustions de carbone pour produire de l’énergie relâchent toutes du CO2 dans l’atmosphère. Que ce soit du carbone capté il y a 6 mois par des plantes, il y a 50 ans par des arbres, ou autrement il y a des millions d’années, le résultat est le même.

Donc les bio-carburant ne sont pas carboneutre?

C’est ici qu’il faut compter avec précaution. Dire qu’un bio-carburant est carboneutre parce que le carbone a été capté il y a 6 mois est un sophisme, mais certain bio-carburant pourraient effectivement être carboneutre.

Notez que les exemples qui suivent sont totalement fictifs et ne servent qu’à imager les calculs requis.

Considérons diverses hypothèses de capture du carbone par unité de surface, par exemple un kilomètre carré :

-        Une forêt mature pourrait capter 300 tonnes de carbone par an,[i] une grande partie du carbone est réutilisée dans l’écosystème, et une partie est capturée de façon définitive pour éventuellement être fossilisé, disons 10 %, ou 30 tonnes.

-        Un champ de culture A capte 130 tonnes de carbone par an.

-        Un champ de culture B capte 100 tonnes de carbone par an.

-        Un champ de culture C capte 70 tonnes de carbone par an.

-        Un terrain semi-désertique D capte 10 tonnes de carbone par an.

Première constatation, déboiser une forêt pour cultiver des plantes destinées aux bio-carburants ne sera jamais une stratégie gagnante par rapport aux émissions de GES. C’est encore plus évident si le déboisement se fait par brûlage, les milliers de tonnes de CO2 envoyés dans l’atmosphère ne seront jamais compensées.

Supposons que le champ de culture B représente une exploitation agricole moyenne. Le produit (fruits, graines…) est utilisé pour l’alimentation, et le reste est retourné à la terre. La biodiversité étant plus limité qu’en forêt, une proportion plus importante des résidus restent fixés au sol, disons de 15 à 20 tonnes par an.[ii] Si l’exploitation agricole se fait à partir d’énergie fossile (C’est presque toujours le cas) l’utilisation d’énergie produira 5  à 15 tonnes de CO2 par an. Nous avons donc à priori une exploitation agricole au minimum carboneutre.

Supposons maintenant que les fruits de ces même champs de culture soient destinés à la production de bio-carburant. Même si la culture est carboneutre, le produit doit être transformé pour devenir du carburant, et si le produit est du diesel, sa combustion produit autant de GES que le même carburant provenant de source fossile. Ce bio-diesel doit donc payer la même taxe carbone que le diesel standard puisque son bilan carbone est identique.[iii]

Si la transformation de la biomasse se fait par le biais d’énergie propre, cette portion pourrait être sujette à des crédits carbones, au même titre que du pétrole brut qui serait distillé via de l’énergie propre.

Si les plantes utilisées pour la production de biocarburant capture beaucoup plus de carbone, disons comme le champ de l’exemple A. Il est alors logique de penser qu’il y aura une quantité plus importante de carbone qui sera fixé au sol de façon permanente. Nous passons alors à une capture de 19 à 26 tonnes par an, une amélioration de 4 à 6 tonnes. Si la transformation de la biomasse utilise une énergie qui produit 2 tonnes de CO2, et que le bio carburant résultant en produit 10 à 15, nous avons un bilan global d’émission plus faible que celui d’un carburant d’origine fossile. Une certaine quantité de crédits carbones seraient applicables. Avec des plantes très productives et une transformation utilisant de l’énergie propre, le carburant pourrait même être carboneutre.

Inversement, si les plantes utilisées pour produire du carburant capturent moins de CO2 qu’une exploitation agricole moyenne, disons comme notre exemple C, le bilan carbone devient très mauvais, et une surtaxe devrait être appliquée au produit final.

Le cas des biocarburant de deuxième génération doit être analysé avec une grille de calcul similaire. L’avantage premier de cette méthode est une production agricole qui n’est pas en compétition avec la production alimentaire, seul les résidus étant utilisés pour produire les biocarburants. Le second avantage notable, c’est qu’il y a possibilité d’une plus grande capture de carbone car beaucoup moins de biomasse est retournée à la terre.

Les inconvénients sont par contre de tailles : - Les résidus étant moins riches en énergie potentielle, une beaucoup plus grande quantité de matière première doit être asséchée et distillée pour produire les biocarburants. Ceci implique donc beaucoup plus d’énergie de transformation. – Comme peu de biomasse est retournée à la terre, le besoin de fertilisant est sensiblement augmenté, avec la consommation d’énergie qui doit y être associé. – Les besoins en énergie requise pour la transformation rendront très tentante la production de chaleur par combustion des résidus secs produits. Ce carbone résiduel est très stable et peut être retourné à la terre sans contribuer à la production de GES, mais sa combustion annulerait toute chance d’un bilan carbone utile.

Est-il nécessaire d’ajouter que la production de chaleur par combustion du bois ou des résidus agricoles séchés n’est pas carboneutre, et encore moins la production de carburant à partir de déchets.

Un biocarburant carbo-négatif est il possible?

Il est possible d’augmenter de façon dramatique la capture de carbone. Il faut simplement transformer une terre aride, comme notre modèle D, en un lieu de culture productif, voire intensif. Pour que cette action soit nettement carbo-négative, il faut que l’énergie utilisée soit sans émission de GES, quelques exemples :

-        Une zone désertique est irriguée via du pompage éolien.

-        Des serres de culture sont implantées en milieu nordique, le chauffage requis est solaire.

-        Des serres de culture en 3D fonctionnant principalement à partir de la chaleur et des surplus (la nuit) d’électricité des centrales nucléaires.

Quelles activités devraient profiter des crédits carbones :

-        La production de biocarburant est utile pour les pays ayant peu de ressources naturelles, mais son utilisation doit être taxée au même niveau que celui des énergies fossiles équivalentes. Par contre, tout ce qui améliore la capture du carbone en amont doit être supporté par des crédits, en particulier les serres de culture nordique et 3D qui favorisent aussi la sécurité alimentaire et la culture de proximité.[iv]

-        La production de ciment émet des quantités importantes de CO2 et doit être taxée en conséquence, mais inversement, les constructions en bois assurent une séquestration carbone efficace et devraient recevoir des crédits dans ce sens.

-        Il ne faut pas confondre énergie propre et énergie sans émission de GES. Le gaz naturel est mille fois plus propre que le charbon et il doit être favorisé partout où c’est possible, mais si on calcule les fuites furtives de méthane, il ne comporte aucun avantage par rapport aux émissions de GES.

-        Inversement, l’énergie nucléaire ne peut pas être considérée comme propre par rapport aux embarrassants déchets qu’elle produit, mais n’en déplaise aux écologistes, elle est sans émission de GES et devrait être supportée massivement par des crédits carbones.

-        L’automobile électrique doit être supportée par des crédits là où l’électricité et propre, mais pas lorsque celle-ci provient du charbon ou du gaz.

-        Dans beaucoup de cas, la co-génération produit des réductions significatives de GES qui justifient des crédits carbones importants.[v]

Finalement, le plus important c’est de bien compter.[vi]

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[i] Entre une forêt boréale et l’Amazonie, le captage de carbone peut varier d’un facteur de dix pour un. Tous ces chiffres sont fictifs.

[ii] Une autre partie des résidus restera au sol pour une période prolongé, mais non permanente. Si ces résidus perdurent le temps de quelques récoltes, il y a une capture de carbone cumulative qui peut rendre l’exploitation agricole plus carbo-négative.

[iii] Un gouvernement peut choisir de subventionner les bio-carburants dans un contexte d’autonomie énergétique, mais il ne doit pas utiliser la taxe carbone pour soutenir cette politique.

[iv] Les importantes sécheresses qui frappent actuellement la Californie, et précédemment le centre des États Unis, sont des avertissements à ne pas négliger.

[v] Voir un article sur ce sujet : http://www.wind-can-do-it.blogspot.ca/2014/06/reduire-les-emissions-de-gaz-effet-de.html

[vi] Cette discussion demeure très théorique. Pour qu’une taxe carbone ait une influence significative sur le réchauffement global, il ne faut pas émettre des droits, mais bien taxer 100% des émissions à la source. Cela n’arrivera pas à brève échéance.

Réduire les émissions de gaz à effet de serre en utilisant l’énergie gratuite (1e partie)

Il y a beaucoup de formes d’énergies gratuites et l’on doit débuter en mentionnant qu’il y a toujours un coût relié aux installations requises pour l’utiliser. Le vent et le soleil sont des bons exemples, bien qu’ils soient gratuits, leurs utilisations ne sont toujours pas compétitives avec les énergies fossiles.

La co-génération

Il est connu que la combustion pour produire de l’énergie électrique est inefficace. De façon générale, la combustion d’une unité d’énergie (fossile ou bio) produit un tiers d’énergie mécanique et deux tiers de chaleur perdu, qui devient gratuite si elle est récupérée.

La co-génération n’est pas une invention récente, mais les économies associés à l’utilisation de la chaleur perdu ne justifient généralement pas le coût des installations requises. Aujourd’hui la donne est légèrement différente car il faut tenir compte des émissions de gaz à effet de serre.

Je dis à dessin ‘légèrement différente’ car même si l’intention est noble, il n’y aura pas d’évolution dans cette direction sans un modèle économique viable (lire profitable) pour les investisseurs.

Le problème de base est similaire à celui des énergies renouvelables. Le marché énergétique actuel est centralisé et contrôlé par des multinationales qui s’assurent de maintenir leurs quasi-monopoles pour faire croître leurs profits. Dans ce contexte, une centrale thermique de 500MW qui voudrait faire de la co-génération devrait diffuser sa chaleur résiduelle sur quelques centaines de milliers de logements, ce qui est peu réaliste.

J’ai déjà mentionné dans un article précédent que le besoin d’une forte décentralisation de la production d’énergies renouvelables allait conduire à une plus grande démocratisation de la production d’énergie. Cela demeure vrai pour la co-génération.


L’autonomie énergétique d’un grand bâtiment

Considérez la figure jointe. Un immeuble de grande taille installe une génératrice électrique fonctionnant au gaz, celle-ci est suffisamment puissante pour couvrir la demande électrique du bâtiment.

Les gaz d’échappements de la génératrice, très chaud, sont expulsés dans un réservoir thermique qui, dans le cas d’un immeuble en hauteur, aurait la taille d’une cage d’ascenseur. Ce réservoir sera le lieu d’une grande quantité d’échanges de chaleur qui ne seront pas nécessairement synchrones avec la production d’électricité. Nous fabriquerons donc une aire d’écoulement intérieur importante emballée dans une épaisse structure de béton qui elle sera bien isolée, le but étant de maintenir une température interne de l’ordre de 200 degrés centigrade avec une bonne inertie thermique.

Nous introduisons des échangeurs de chaleur ‘A’ dans notre réservoir thermique pour chauffer le bâtiment à demande. Notons qu’il ne s’agit pas de thermopompe, le mécanisme requis est donc minimal. Nous avons aussi des échangeurs ‘B’ qui assurent le chauffage de l’eau, et des échangeurs ‘C’ qui utilisent la chaleur pour climatiser l’immeuble en été. Ce dernier procédé est peu efficace, mais rentable si la chaleur utilisé est gratuite.

Le bilan économique

Au départ, la valeur de l’électricité produite n’est pas associée au prix d’achat de l’électricité par le réseau, mais au prix de vente aux consommateurs. Il y aura donc un gain de 3 à 10 c/KWh, dépendamment du marché local, qui justifiera généralement l’ensemble du coût des installations. Si nous acceptons que la totalité du système est amorti par la production d’électricité, le bilan économique est simple : Le chauffage, l’eau chaude et la climatisation sont gratuits. Cette très importante réduction des coûts d’opérations (ou augmentation des revenus) pourrait aller jusqu’à doubler la valeur marchande de certains immeubles commerciaux!

Le bilan carbone

Dans un contexte où l’électricité locale est propre (hydroélectricité ou nucléaire), une augmentation de l’efficacité des échanges de chaleur pourrait signifier une réduction de l’empreinte carbone du chauffage de 10 à 15%. Dans un environnement où l’électricité est d’origine fossile, le bâtiment propose alors une réduction d’émission de GES de 50 à 60%.

La bi-énergie

Puisque la génératrice produit de l’électricité en fonction de la demande, il est facile de la jumeler avec des composantes d’énergies solaires ou éoliennes qui seraient associées à l’immeuble. La puissance installée des sources d’énergies propres pourrait même être importante car si occasionnellement leurs productions excédaient les besoins de l’immeuble, celles-ci pourraient être transformées en chaleur et être entreposées dans le réservoir thermique.

Pourquoi cela ne se fera probablement pas

Il n’y a pas d’innovation technologue importante dans ce modèle, alors pourquoi n’est-il jamais appliqué?

Comme mentionné plus haut, c’est toujours une question d’argent. Le législateur encaisse des droits importants sur l’électricité et le gaz, ses revenus seraient donc coupés de moitié dans ce modèle. Il est probable que le cadre réglementaire requis pour ce genre d’installation ne sera jamais à l’ordre du jour.

De plus, là où les immeubles sont chauffés au gaz, il y a de forte chance pour qu’une bonne partie de l’électricité du réseau aie aussi cette origine. Il est donc peu probable que cette industrie mettra elle-même de l’avant des solutions qui réduirait sa demande globale.

 

Climates changes, some bad news of 2013.

We can be optimistic and believe that soon new tools will enable a stronger fight to climate changes. We also have to be realist and accept that some facts damper clean energy progression. Here is what we count as the three saddest news of 2013.

The USA is expected to be oil self-sufficient within few years.

As unconventional gas had drop down the price of this raw energy, unconventional oil production will increase offer while internal US demand is lightly decreasing. Add to this the new more open rules of Mexico for oil development, and the fact that Canadian had difficulty to hand out their excessive oil sand capacity, this ended with a strong pressure on price reduction for crude oil.

Some stand that crude oil barrel may drop as low as $92 in 2017, beside an average of $112 in 2012. This is good news for US economy, but very bad news for cleantech and climate changes.

Subsidies will not last forever.

Even if we can count on green energy cost to continue to decrease, the price of those options are still far above fossil energies one. If crude oil cost drop too much, it will delay, or simply close the door to many clean alternatives. We need to stop the green house gas concentration that continues to increase on earth.  This request to install 5 to 10 times more clean energy facilities than what we actually do every year. Subsidies cannot achieve that goal. Price gap must disappear, but with fossil energy costs that stay low, we are far of it.

Coal is expected to become the first raw energy source of the world.

It should be clear for everybody that coal is the #1 enemy of fight against climate changes. More than just a greenhouse gas producer, coal also makes huge pollution; we received regular news and pictures of it from China and India.

Emerging countries needs energy, it’s link with economical progress. The problem is when you’re not to rich; you go with the most simple, rapid and cheapest solution. For coal, this mean low efficiency / high pollution facilities. China and India had important coal reserve, and growth fast. The used of clean (or cleaner) energy options just begin to be consider in the decision process of those two countries, but it is not true for all emerging nations.

There is only one-way to stop the coal progression: Clean electricity (wind, sun, water…) at 2-3 cent per KWh, which is feasible, but not achieved yet.

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.

Forthcoming articles on WIND CAN DO IT blog.

Those articles will not necessarily appear in this order, post a request in ‘Comments’ if you what to see one in first.

-        How to favour transition to renewable energies. (5000 reading in French)

-        Peak oil theory, the deception. (4000 reading in French)

-        Why large car builder do not want electric car. (12000 reading in French)

-        How to double the effective output of wind farm. (4000 reading in French)

-        One billion human will suffer of climates changes before the end of the century.

-        Why fight to climates changes is already lost.

-        Some numbers that is not enough show about greenhouse gas emission.

-        Random availability of wind and solar energies is not really a problem.

-        The two kinds of innovations.

-        Renewable energy is not green energy, bio and waste to burning is not carbon free process.

-        Self-production of energy as a part of industrial business model to increase competitivity.

-        Business model for renewable and green energies.

-        Business model for energy storage.

-        The only 100% efficient energy storage system.

-        The energy autonomy market segment for renewable energies.

-        The democratization of energy production, and its effect on global energy market.

-        Crowdfunding for renewable energies, the two models.

-        Home and office energy storage, the passive energy wall.

-        River flow hydrolian, a disruptive concept that is now open.

-        Who is the first public enemy for greenhouse emission?

-        Stop said that you are concern about climate change.

-        Liars an myths about green energies, climates changes, and so… May become a series of articles.

En français pour le Québec:

-        Le modèle d’affaire d’Hydro-Québec pour l’exportation. Le concept proposé par Wind-Do à la commission sur l’avenir énergétique du Québec.

-        Les surplus électriques d’Hydro-Québec, mythe ou réalité.

-        La proposition d’énergie éolienne à 6 c/KWh. La proposition de Wind-Do à Hydro-Québec.

-        Hydro-Québec pourrait construire le nouveau pont Champlain. Le concept éolien-hydrolien-solaire.

-        La carte éolienne du Québec, et de Terre-Neuve.

This starting list will be enhance with actuality and comments on the blog.

As for many blogs, comments are expect to add value to the discussion. When request, we will post replies.

How renewable energy will change the economical model of our societies.

Our living standards are base on abundant low cost energy. The energy demand will continue to grow for many decades as the economy of emerging country will, and everybody understand that fulfill this future need with fossil energy is unsustainable for the planet. This will change our economical model, locally and globally.

Even if there are many sources of primary energy and many corporations that compete on the global energy market, this economy segment is highly control by a small amount of very large corporations. This economical structure is support by the needs of large investment to extract raw energy from where they are abundant, transform it, and transport it to users. The huge facilities require at all stage favour the concentration of business in the hand of existing players.

On the other side, renewable energy is available everywhere. Both wind and sun are free and can be used by everybody. Few large corporations had tried to produce utility scale wind and solar farm with little success. No one for now can achieve that without large amount of subsidies, and power delivery is random.

Long term evolution of world energy mix count many variables, but also some certitudes:

1-    Fossil energy represent today close to 85% of our primary energy mix. We will see peak oil as many claim, and after reduction of gas and coal production, but it is clear now that it will take many decades before its append, and even centuries for coal.

2-    Green energy (formally can soft energy) will have to be spread everywhere. This mean extreme decentralisation, and necessarily democratization of energy production.

3-    Most nations will eventually vote new laws and rules against greenhouse gas emission, but probably to lately to stop climate changes. This will then change the competitivity within green and fossil energies.

The only real question is when.

All forecast changes depend on competitivity within renewable and fossil energies. We can count that every year, world demand for energy increase by an average of 3%, but at what time grid managers will consider that fulfil new demand will be cheaper with renewable energy? At which moment a small corporation or a farmer will be able to install 2-3 megawatts of solar or wind energy, and sell its electricity without subsidies? At what point a corporation will be able to received a valuable payback in order to self-produce a part of its energy needs?

We usually count on fossil energy cost to continue to grow; unfortunately, shale gas and oil had stopped this trend for the moment. We can also expect sun and wind energies cost to continue to decrease, but as they are random sources, they will be count as a serious alternative for new demands only if they propose electricity at half cost of reliable one.

International agreements have the most disruptive potential of change. With a $30-50 charge on equivalent ton of CO2 emitted, best clean energies sources will be able to produce a close to free electricity, which will then put a strong pressure on the market.

The new economical model of renewable energies.

Those changes will have significative effect on economical model at all level:

-        Worldwide; as renewable energy is available everywhere, its growth in the energy mix will make country with small resources less dependent of others that have oil or coal in excess.

-        On corporative scale, the monopole of large conglomerate will not be break, but significatively weakened. The multiplication of small corporation (up to farmers level) that could supply energy at competitive cost with stabilize energy price for long term.

-        Corporations will seize the opportunity to reduce and stabilize their energy cost will be more competitive on their market, forcing their competitors to follow the trend.

-        As clean energy is a high capitalization investment, it is spend rapidly, and it will be easy to finance with long terms mortgage. This means jobs creation and economy growth, without subsidy.

-        Grid managers will eventually produce less electricity and become energy broker, with a large amount of suppliers and complex tariff models.

-        The large amount of random energy sources will create a viable business model for energy storage and transformation.

-        Fossil electricity facilities will work less often, but selling price will be higher as base on spot demand. Profitability of those facilities will stay the same, but fossil burning will decrease.

You already understand that we believe that “Wind Can Do It”.