Initiative relative à l’énergie des vagues de la côte ouest (West Coast Wave Initiative – WCWI)

Promoteur principal : Université de Victoria
Lieu : Victoria (Colombie-Britannique)
Contribution de l’Initiative : 1 930 000 $
Total du projet :3 771 000 $

Contexte du projet

La bouée de mesure des vagues Beverly Watchmate au large de Ucluelet, en Colombie-Britannique

La bouée de mesure des vagues Beverly Watchmate au large de Ucluelet, en Colombie-Britannique

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Version textuelle

Bouée jaune WatchMate d’AXYS Technologies amarrée au large du littoral ouest de l’île de Vancouver. Elle est déployée à 7 km environ au large de Ucluelet, en Colombie-Britannique

Le développement de l’industrie canadienne de l’énergie des vagues a longuement été entravé  par un manque de renseignements suffisamment détaillés sur les ressources brutes en énergie des vagues, la production nette d’électricité des convertisseurs d’énergie des vagues (CEV) dans les eaux canadiennes et les répercussions de l’intégration de l’énergie des vagues utilisable sur les réseaux électriques.  Les incidences financières et les besoins en personnel permettant de quantifier de façon adéquate les ressources brutes, nettes et utilisables de l’énergie des vagues dépassent les ressources financières et techniques d’un seul concepteur. Conscient du besoin de fournir à l’industrie de l’énergie des vagues les connaissances, les outils et les données permettant de supprimer ces obstacles, l’Institute of Integrated Energy Systems de l’Université de Victoria a conçu l’initiative relative à l’énergie des vagues de la côte ouest (West Coast Wave Initiative - WCWI) et a présenté sa proposition afin d’obtenir un financement de l’initiative écoÉNERGIE sur l’innovation.  L’initiative WCWI a reçu 1 930 k$  pour préparer une description exacte et précise des ressources brutes en énergie des vagues du Canada, du potentiel des convertisseurs de l’énergie des vagues à exploiter ces ressources et des moyens d’incorporer l’électricité générée par les convertisseurs d’énergie des vagues aux réseaux électriques.

Résultats

Simulation du ProteusDS du CEV de la colonne d’eau oscillante d’Ocean Energy Ltd, des amarres et du câble permettant d’exporter l’électricité

Simulation du ProteusDS du CEV de la colonne d’eau oscillante d’Ocean Energy Ltd, des amarres et du câble permettant d’exporter l’électricité

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Text version

Visualisation d’un concepteur irlandais du CEV, du CEV de la colonne d’eau oscillante d’Ocean Energy Ltd, déployée dans les conditions des vagues en Colombie-Britannique.  L’image est issue du logiciel ProteusDS de Dynamic Systems Analysis et comprend l’amarrage et le câble d’exportation de l’électricité.

L’évaluation des ressources en énergie des vagues a été effectuée à l’aide de trois bouées de mesure des vagues déployées sur le terrain et de deux modèles numériques de propagation des vagues différents afin d’obtenir une idée précise des ressources en énergie des vagues au large de l’île de Vancouver.  Les bouées de mesure des vagues ont été utilisées afin de recueillir des données précises sur les ressources en énergie des vagues dans des lieux présentant un grand intérêt et de valider le modèle numérique de la propagation des vagues. Les modèles de propagation des vagues comprenaient le modèle SWAN de 40 000 km2 pour la côte ouest de l’île de Vancouver (COIV) et un plus petit modèle REF/DIF de grande fidélité pour Hesquiaht Sound.  Une prévision a posteriori de 12 années (2004 – 2015) et une prévision des conditions des vagues de 48 heures de la région de la côte ouest de l’île de Vancouver ont été produites.

Une série d’outils de modélisation a été mise au point pour les quatre technologies d’énergie des vagues des collaborateurs : un absorbeur ponctuel autoréactif à deux corps internes de la WCWI, l’aileron oscillant de Resolute Marine Energy, le flotteur Surfpower de Seawood Designs et la colonne d’eau oscillante et flottante d’Ocean Energy Ltd.  Le logiciel de simulation ProteusDS de Dynamics Systems Analysis a été utilisé pour modéliser chaque dispositif  à l’échelle réelle et prévoir sa production d’électricité pour l’état de la mer (caractérisée au moyen des statistiques issues de l’évaluation des ressources brutes en énergie des vagues). Le jumelage du logiciel d’hydrodynamique  ProteusDS et des modèles de la prise de force (PDF) sur mesure et la mise en œuvre d’algorithmes de contrôle uniques a permis d’améliorer la production d’électricité et les paramètres relatifs au rendement.  La modélisation a été validée à l’aide de données sur l’exécution d’essais expérimentaux en cuve à houle pour chaque conception. 

La possibilité d’intégrer l’électricité générée par le CEV dans les communautés éloignées et les réseaux électriques à grande échelle, et les répercussions de cette intégration ont été quantifiées. Les données sur le rendement du CEV ont été utilisées dans les études détaillées de l’intégration de l’énergie des vagues à trois échelles, à savoir à l’échelle  du kilowatt, du mégawatt et du gigawatt.  L’étude sur les communautés éloignées a été axée sur la communauté des Premières Nations de Hot Springs Cove située à proximité de Hesquiaht Sound et a utilisé une base de données unique sur la demande d’électricité de 2010 à 2011. L’intégration de dix stations de 50 MW au large des côtes de l’île de Vancouver a été simulée.  Il a été démontré que la nature saisonnière de l’énergie des vagues était en corrélation positive avec la demande locale. Pour l’intégration à grande échelle, l’équipe de la WCWI a fourni les données sur les vagues du « Projet 2060 » afin de contribuer à définir la voie visant à décarboniser à long terme le système électrique de l’Ouest canadien.

Enfin, la boîte à outils de la simulation numérique du CEV du ProteusDS a été modifiée afin de modéliser le CEV pneumatique en cascade unique d’Accumulated Ocean Energy (AOE) et d’améliorer l’efficacité computationnelle du logiciel. Un modèle numérique grandeur nature d’AOE a été élaboré et mis à l’essai au moyen d’une stratégie de contrôle de la prise de force de base, notamment un modèle hydrodynamique, pneumatique et thermodynamique entièrement jumelé.  L’architecture numérique des calculs du ProteusDS a alors été mise à jour afin d’améliorer la vitesse computationnelle et l’exactitude  numérique. Une analyse techno-économique de l’intégration de l’énergie des vagues a été effectuée avec  d’autres sources renouvelables et les systèmes électriques existants dans les communautés éloignées hors réseau.

Avantages pour le Canada

Un carrefour pour l’innovation en énergie des vagues a été créé au Canada. Les données et outils ainsi obtenus ont fourni au Canada un aperçu des ressources et de leur potentiel. De mieux comprendre à quel point les ressources en énergie des vagues sont utilisables au large de la côte ouest de l’île de Vancouver rendra la région plus attrayante aux concepteurs du CEV dont l’intérêt est axé actuellement sur les marchés non canadiens. Les résultats de la recherche et les pratiques exemplaires ont contribué à l’élaboration des spécifications techniques 62600-100, 62600-101, 62600-102, 62600-30 et 62600-10 de la Commission électrotechnique internationale (CEI).

Prochaines étapes

Continuer à faire évoluer et à améliorer les outils créés. Soutenir la recherche et le développement et participer à leur  poursuite afin d’améliorer l’efficacité des dispositifs du CEV et de diminuer les coûts qui y sont associés.

Pour en savoir davantage