Réduction des coûts de production d’énergie marémotrice grâce à l’évaluation hydrodynamique détaillée des sites

Promoteur principal : Université Acadia
Lieu : Nouvelle-Écosse
Contribution de l’Initiative : 1 978 000 $
Total du projet : 3 770 000 $

Contexte du projet

En 2012, la Feuille de route technologique sur l’énergie marine renouvelable a fixé des objectifs ambitieux à l’intention de l'industrie de l'énergie marémotrice canadienne qui exigeaient des promoteurs et des chercheurs canadiens qu’ils fassent la démonstration de projets, d’approches et d’expertise à l’échelle commerciale dans les dix ans après la publication du rapport. Au même moment, la province de la Nouvelle-Écosse lançait un programme de tarifs de rachat garantis pour les collectivités (baptisé COMFIT) qui soutiendrait l’élaboration de projets d’énergie marémotrice des collectivités. Il est admis dans le cadre de ces deux initiatives que pour accélérer la commercialisation de l’énergie marémotrice, il fallait réduire le coût par kilowattheure de l’énergie marémotrice par le biais de l’apprentissage expérientiel et les avancées technologiques. L’Université Acadia a élaboré à cette fin le projet « Réduction des coûts de production d’énergie marémotrice grâce à l’évaluation hydrodynamique détaillée des sites ». L’Initiative écoÉNERGIE sur l’innovation a octroyé au projet 1 978 k$ pour effectuer l’évaluation des sites de trois projets COMFIT (le goulet de Digby, Grand Passage et Petit Passage) attribués à Fundy Tidal Inc.

Résultats

Plateforme EcoSPRAY

Plateforme EcoSPRAY

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La plateforme Eco SPRAY a été conçue et construite conjointement par Dynamic Systems Analysis Ltd., Fundy Tidal et les fournisseurs locaux, Clare Machine Works et Bear River Plastics. Il s’agit d’une structure marine conçue pour recueillir des données et qui est équipée d’une plaque de traînée afin de simuler la poussée créée par la turbine sous-marine. La plateforme EcoSPRAY a été déployée à Grand Passage entre Freeport et Westport, en Nouvelle-Écosse, dans l’avant-baie de Fundy. Le déploiement de la plateforme d’essai ecoSpray a permis de valider le logiciel numérique perfectionné actuellement mis au point par Dynamic Systems Analysis. Ce logiciel a été utilisé afin de réduire les coûts du système d’amarrage de la plateforme en évaluant avec exactitude la charge environnementale. (Photo fournie par Dynamic Systems Analysis Ltd).

Une analyse des ressources marémotrices et des conditions présentes sur le fond océanique a été réalisée conjointement avec la définition des exigences relatives à l’octroi de permis et l’accès au rivage afin de trouver des sites de déploiement possibles dans chaque passage. Puis l’Université de Dalhousie a déployé des dispositifs sur les sites afin d’obtenir des mesures océanographiques et environnementales. Un vaste éventail de technologies a été utilisé pour mesurer les niveaux de l’eau, le courant des marées et les caractéristiques des vagues. Les technologies des mesures sur le terrain qui ont été appliquées étaient, entre autres, des dériveurs de surface au profil bas, peu onéreux afin de mesurer les courants de la marée près de la surface ainsi que les nouveaux profileurs acoustiques Doppler des courants (PADC) adaptés pour mesurer la turbulence et le mouvement des vagues ainsi que la variation du débit à long terme. Le modèle numérique du goulet de Digby d’Acadia a été utilisé pour produire des simulations tridimensionnelles à haute résolution à long terme du débit à chaque site dans la région du goulet de Digby. Le modèle d’Acadia peut analyser les échelles spatiales allant des lames de turbine aux passages entiers à des échelles temporelles de quelques secondes à 50 ans. Un progiciel d’analyse novateur de données en libre accès baptisé « PySeidon » a également été mis au point afin d’analyser et de comparer la grande quantité de données de terrain et de données numériques générées par le projet. Les résultats et les observations ont été utilisés pour perfectionner le modèle océanographique de la région d’Acadia. L’analyse des données obtenues par le biais des mesures prises sur le terrain et la modélisation numérique ont révélé que les courants des marées variaient considérablement sur un site, que les niveaux de turbulence étaient élevés, et pouvait s’ajouter aux vagues et produire des conditions extrêmes. Il a été constaté que Petit Passage était l’emplacement le plus prometteur pour l’exécution des futurs projets sur l’énergie marémotrice dans la région du goulet de Digby en raison des courants énergétiques de grande puissance dans le Passage.

La bouée Stablemoor

La bouée Stablemoor

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La bouée Stablemoor équipée d’instruments a été mise au point par Rockland Scientific et l’Université de Dalhousie. Elle a été déployée durant le projet pendant dix jours dans les trois passages du goulet de Digby. Elle était équipée d’instruments de résolution de problèmes liés à la turbulence de pointe qui mesurent les variations des courants de marée à haute énergie. Les mesures précises des débits à la « hauteur du moyeu » ont été obtenues (un exploit difficile à réaliser en utilisant des techniques instrumentales standard).

Des convertisseurs d’énergie marémotrice (CEM) particuliers ont été modélisés afin d’évaluer leur potentiel énergétique et leur capacité de déploiement sur des sites sélectionnés. Le comportement des convertisseurs d’énergie marémotrice, leurs structures porteuses et leurs plateformes ainsi que leurs systèmes d’amarrage dans les environnements de marée de la baie de Fundy ont été évalués en partenariat avec Dynamic Systems Analysis (DSA). Le logiciel d’analyse dynamique (LAD) de ProteusDS a été utilisé pour la modélisation du courant qui varie dans l’espace et le temps. L’analyse bathymétrique et les capacités de modélisation du système de turbines et d’amarrage ont été ajoutées au logiciel. En outre, l’Université du Nouveau-Brunswick (partenaire du projet) a adapté le logiciel de simulation de la DFN EXN/Aero d’Envenio afin d’ajouter la capacité de modéliser un convertisseur d’énergie marémotrice incorporé à un champ d’écoulement turbulent instable. Il a été établi que le déploiement de la turbine de Clean Current dans les conditions d’écoulement à Grand Passage et au goulet de Digby ne serait pas économiquement réalisable.

Une plateforme flottante de recherche sur l’énergie marémotrice, conçue pour reproduire une turbine flottante a été déployée le 29 février 2016. La plateforme, baptisée « ecoSpray » était un projet communautaire auquel ont participé les pêcheurs et les fabricants locaux. Le déploiement de la plateforme ecoSpray a facilité l’exécution d’importantes mesures sur le terrain des forces exercées sur une plateforme de surface et de l’écoulement autour de celle-ci. La plateforme EcoSpray a été déployée une deuxième fois afin de tester une configuration différente de l’amarrage.

Avantages pour le Canada

Les progrès en matière de mesure sur le terrain et des techniques de modélisation numérique permettent aux intervenants de mieux déterminer la production potentielle d’électricité et la viabilité financière des futurs projets de l’énergie marémotrice, et de ce fait, de réduire les risques. Les entreprises canadiennes (partenaires du projet) sont mieux armées maintenant pour affronter la concurrence de l’industrie d’énergie marémotrice mondiale.

Prochaines étapes

Les technologies d’évaluation des sites et des méthodes de modélisation perfectionnées continueront d’être appliquées dans les futurs projets sur les passages du goulet de Digby, les postes de mouillage FORCE dans Minas Passage et d’autres sites dans la baie de Fundy. Les modèles numériques des universités Acadia et du Nouveau-Brunswick et les technologies de mesure du débit et de la turbulence de l’Université de Dalhousie sont en cours de perfectionnement.