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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

A Business Model to Stimulate the Economic Development of Rural or Devitalized Communities

A Win-Win Approach

An understanding of the connections between a variety of problems can sometimes lead to a common solution.

        Summary

Wind-Do has a decentralized approach to energy generation from wind turbines.  A variety of local actors working together can generate electricity and benefits, which will stimulate local economic activity.

The Wind-Do modular wind farm can be optimized in many ways. In addition to producing a target amount of electricity that is sold to the network, a significative amount of excess electricity will be generated. This extra energy is free, but must be used locally, for example providing heat for a greenhouse or for other industrial uses.  

By saving on energy costs, greenhouses can become more profitable in Northern countries. This could be one factor that leads to their construction.  In turn, local employment is created, and as the greenhouses are located where produce is needed, fruits and vegetables will be fresher and cheaper. In addition to enhancing the local economy and creating jobs,  this will reduce greenhouse gas emissions in many ways: less food transportation, clean electricity, and even carbon capture with winter culture.

  

             This is a win-win approach.

   

 Here are some examples of problems 

 that have common links:

Over time, many cities and villages have lost their economic vitality.

In Quebec, there are about 150 cities and villages with higher than average unemployment rates.  About half of these communities have a population of less than 500.  Young people tend to leave these villages, and the average age is often higher than for communities of similar size. 

To stimulate the economy and create jobs, the benefits of local activities must remain in the communities. To keep the youth in their community, either jobs or business opportunities must be created.

Climate change is likely to lead to problems of food security. 

Certain agronomists argue that 75% of the world's agriculture should be carried out in enclosed spaces by 2050, in good part due to climate changes.

The only way of significantly reducing the production of greenhouse gas is to reduce the production of energy from sources that produce those gases.

This implies a significant reduction in the burning of all carbon-based fuels, not only for electricity production, but also for heating and industrial processes. 

Not in my backyard.

Most people want green energy.  One current source is the use of giant wind turbines.  However, many people do not want them in their backyard. Energy production from the wind needs to minimize visual and noise pollution, and be widely distributed to more evenly balance its contribution to the grid.

The costs of clean energy have to be reduced. 

In many regions and countries, green energy currently costs more than that produced by burning carbon fuels. 

To favour rapid uptake, clean energy must be profitable even without subsidies, and it should be relatively simple to finance projects. The production of green energy should provide an interesting profit margin for those who invest and maintain the facilities. There are advantages with facilities that are at human scale, require relatively little training, need minimal capital and are easy to finance at a low interest rate.

         The Wind-Do Proposal 

Energy is at the centre of all human activities:

-    Energy production generates significative benefits and income.
-    Energy availability at low cost generates opportunities that are sources of economic growth.

Wind-Do proposes the installation of several mid-scale wind turbines grouped in a wind farm that can produce from one to a few megawatts.  These wind-farms can be the starting point of a development plan for remote or devitalized communities. 

Our wind turbines are the size of a tree, and so have little visual or noise impact.  The cost of each KWh produced is quite competitive, and does not require ongoing government subsidies.   To meet their production targets, very often the wind farms will need to be oversized.  There will be a surplus of electricity that is free, but this surplus must be used locally. 

Our wind farms may have a variety of business models:

-        A cooperative can be created to manage the wind farm and other related projects that are part of a revitalization initiative.  Profits are then reinvested in the local community.

-        A local business or entrepreneur could decide to be part of a wind farm close to his facility. The main production of electricity is used by the business to reduce its energy cost and/or to sell to the grid. The surplus production is given to a cooperative to empower a greenhouse.

-        An electricity producer such as Hydro-Québec could also be the owner of a wind farm. The surplus electricity can be used to stimulate the local economy.

The Economic Advantage for the Electricity Distributor:

-        The cost of electricity production, using the Wind-do approach, will be between 2 and 4.5 ¢/KWh.  Depending on the project and its particular situation, electricity could be purchased by the grid administrator at 4.5 to 7 ¢/KWh, a win win situation. The electricity distributor could decide to create and manage its own wind-farms, although it is unlikely to want to do this for small wind farms of a few megawatts.  This leaves the field open to small producers.

-        Our wind farms are small and spread over the grid, so the electricity produced can be linked into the network at a minimal cost.  Over time, and as experience is gained, the local electricity production could be increased, based on the community needs and the capacity of the grid interconnection.

-        A wide distribution of wind energy production in the network will facilitate the integration of this intermittent source for the grid manager. Distance between each farm make sure that wind variations will never create sudden changes in grid loads.

-        In Northern countries, the wind in the winter has 50-100% more energy, so the production will be highest during weather-related peak loads.

       Greenhouses and Wind Energy

One of the characteristics of the Wind-Do wind farms is that a good deal of surplus electricity will be produced (beyond the target that is set), but this energy must be used on site.  The availability of almost free electricity can spur a number of local economic activities that would be advantaged by very low cost energy.  Here are a few examples:  heating of commercial buildings, drying wood, commercial food preparation, the production of hydrogen, electricity storage to make it available at spot prices, or any industrial processes that need electricity or heat. 

The use of free electricity by greenhouses has a number of advantages:

-        Greenhouses in northern latitudes are hardly profitable due to heating costs. Our low cost energy will enable them to compete with food produced in the south.

-        Local vegetables will be fresher, often cheaper and be healthier than imported ones.

-        Local production will favour food autonomy and security, stabilize prices and increase the diversification of the production with local species.

-        Most of the local jobs that would be created require little education.

-        Part of the greenhouse could be used as a community garden or coffee shop.  

A basic Wind-Do wind farm is designed to supply one MW of nominal power.  Based on wind availability and configuration, it will provide 3-4.5 GWh of electricity to the grid each year.  In most cases, the wind farm will produce 1 to 2.5 GWh of free electricity, which can only be used on site. It is possible to heat and light a 1,250 square metre greenhouse with an annual surplus of one GWh.

The Wind-Do GSG heat storage system allows on demand use of surplus heat, at a cost below 1¢/KWh.

         Community participation

A general scenario is proposed below.  Various combinations or options could be customized for a given community.

The creation of a local cooperative would allow the participation of the local population in their economic development.

This cooperative would not be a financial institution, but rather an investment club.  The group could include entrepreneurs, small or large businesses, angel investors and even VC funds; anyone interested in local development. 

The business plan needs to insure the profitability of the cooperative.

Ideally, the cooperative would be the owner of the wind farm.  To support the development potential of the COOP, the wind farm annual benefit should be $100K or more. With a sale price of 2 ¢/KWh higher than the production cost, a sale of 5 GWh per year would be required.  This can be accomplished with an initial connection to the grid of 1.5 MW.

A local greenhouse could create 2 to 4 fulltime jobs and several part time ones.  A typical wind farm with a connection of 1.5 MW would generally produce 2.5 GWh of electricity surplus.  This could meet the needs of a greenhouse up to 3,000 square meters, which could be profitable even with local sales.

The greenhouse should include activities that enhance  the community, but do not compete with existing activities.  For example, the greenhouse could house a garden coffee shop, a restaurant, a vegetable market, or any other useful activity for the community. 

The cooperative should start with local funds of $100K, which could be reached by having 100 investors contribute $1,000 each for a share in the cooperative. Adaptations could allow unemployed people and those on welfare or retired people to contribute and participate in other ways.  Members of the cooperative should have the right to:

1-     Work 2 hours a week in the greenhouse in exchange for a basket of vegetables (which would reduce their weekly expenses).

2-    Work an additional 2-5 hours per week and be paid minimum wage (which will not reduce their government support). This income could also be used to pay for a share in the cooperative.

3-    Receive dividends.  A minimum of 10% of the annual benefits should be distributed to its members.

Individuals and companies could buy additional shares, with the understanding that the cooperative's initiatives would be with local business, including micro-loans and the funding of new projects.

The local availability of low cost energy, as well as the economic potential associated with the COOP, would contribute to the local economy.  Over time, this activity could attract new residents. 

     A prerequisite 

In order to obtain a surplus, a basic amount of electricity has to be sold.  Every state and province has its own rules. In Quebec for example, only Hydro-Quebec can sell electricity, so a basic requirement is that they purchase the primary electricity production from the wind-farm cooperative.

   Useful contributors

Several organizations and corporations could contribute to this approach to community revitalization, for example:

-        The Ministry of Municipal Affairs could provide some financial aid to devitalized communities that wish to carry out feasibility studies.

-        The Ministry of Finance could lend the money required to build greenhouses and wind farms.

-        Credit unions could hold the mortgage, guide the creation of the cooperatives, and participate in their management.

-        A distribution agreement could be drawn up for the greenhouse's production (IGA, Metro…).

-        Other sponsors could contribute to this revitalization activity, while pursuing their own commercial development. (Subway, Couche-Tard…)

     Project Partners

The main project promoter is Wind-Do Inc.  The development of greenhouses would be assumed by Serres Harnois.

Other project partners are needed.  In Québec, these could be:  1)  an investor or lender, such as the Ministry of Finance, Investment Québec, or a bank...  2) a Cooperative like Desjardins or an agricultural COOP,  3) a contractor to build the foundations, and if needed, additional buildings.  Etc…

  

A range of project partners will help to accelerate the creation of cooperatives and enhance the local economy and jobs.

  

    Conclusion

The scenario proposed here does not resolve all the problems identified at the beginning, but its implementation can help to reduce several of them.

-        Economic stimulus of remote communities will enhance living standards, help keep the youth in the community and favour the integration of newcomers.

-        The wind farm and greenhouse activity will create 2 to 4 permanent new jobs, and dozens of part time ones that will energize the community.

-        For off grid communities, wind power can replace diesel generators, reduce the associated greenhouse gas emission, and lower the cost of electricity generation.  Instead of money flowing to the oil producing countries, it stays in the community.

-        The addition of a local greenhouse can increase the availability of fresh produce and for a number of remote communities, lower its cost.  The greenhouse could also become a local meeting place.

-        The local cooperative is likely to be a source of learning about entrepreneurial activity.  Youth could use this knowledge, and the financial potential of the local investment club, to create their own projects.

Please feel free to contact us for additional information.

François Gagnon  ing.ind.                                            

     C.E.O. of Wind-Do Inc. 

     fg@wind-do.com            

Duncan Sanderson Ph.D. 

    V.P. Community Relations of Wind-Do Inc.   

    ds@wind-do.com

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.