Optimiser la conception des turbines pour tirer l’énergie du courant des rivières

Par Emmanuelle Brière
octobre 2013

Des chercheurs optimisent la conception et la mise à l’échelle des turbines qui génèrent de l’énergie avec l’écoulement naturel des rivières.

Les technologies de conversion de l’énergie tirée du courant des rivières extraient de l’énergie de l’écoulement de l’eau. Ces technologies s’intègrent au cours naturel de ces affluents et ne nécessitent pas de dérivation par des barrages ou des canaux artificiels ou par des canalisations.

Image du dessin conceptuel de la turbine Encurrent

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Dessin conceptuel de la turbine Encurrent

Photo : New Energy Corporation

Le courant des cours d’eau représente donc une source d’énergie renouvelable propre et continue. En collaborant avec le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) et New Energy Corporation (NEC), Ressources naturelles Canada (RNCan) a soutenu la conception et la mise à l’essai de la turbine EnCurrent, produite par NEC.

Les turbines EnCurrent sont très prometteuses pour ce qui est du remplacement des génératrices diesel de petite échelle qui alimentent en électricité des communautés éloignées. Étant donné que ces turbines ne nécessitent pas de barrages ou d’infrastructures de grande envergure, elles entraînent peu de conséquences sur l’environnement comparativement aux autres sources d’hydroélectricité. Des partenaires de l’industrie envisagent aussi la commercialisation de cette technologie énergétique canadienne pour les marchés internationaux.

Mise à l’essai et mise à l’échelle de la technologie

Avec l’appui de RNCan et du CNRC, NEC a commencé par mettre à l’essai des turbines EnCurrent à petite échelle d’une capacité de 3 kW et de 5 kW dans un milieu sous surveillance. Les turbines ont été installées dans le lac Shuswap, en Colombie-Britannique, sur un ponton fabriqué sur mesure. En mesurant l’efficacité de la conversion de l’énergie, le couple et la vitesse, il a été possible d’optimiser la conception du rotor pour maximiser l’énergie utilisable.

Image de la modélisation par ordinateur d'une turbine à axe vertical à cinq pales

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Modélisation par ordinateur d'une turbine pour tirer l'énergie du courant des rivières à axe vertical à cinq pales

Photo : New Energy Corporation

RNCan a ensuite aidé à trouver un endroit où il serait possible de démontrer la technologie des turbines pour tirer l’énergie du courant des rivières. Le site de Pointe du Bois, en bordure de la rivière Winnipeg, au Manitoba, a été choisi en raison de sa vitesse de courant idéale.

« La vitesse du courant, qui varie entre 1,7 et 2,4 mètres par seconde, était parfaite pour mesurer le fonctionnement possible de la turbine », a expliqué Ghanashyam Ranjitkar, ingénieur en énergie hydraulique à RNCan.

NEC et l’Université du Manitoba ont successivement installé et surveillé des turbines de 5 kW et 25 kW pendant un an. Elles ont pu tester la capacité de la turbine à démarrer par elle-même, sans soutien manuel ou électrique. De plus, la mise à l’essai de la turbine lors de températures atteignant – 40 °C a permis de résoudre des problèmes, comme la formation de glace sur l’équipement pour des installations futures. « Déceler ces vulnérabilités dans la conception a permis d’améliorer des parties du système et de démontrer qu’une solution viable est possible pour les communautés éloignées du Nord canadien », a précisé Ghanashyam.

Occasions de déploiement

Les communautés du Nord qui ne sont pas reliées à un réseau électrique offrent une excellente occasion de mettre en place cette technologie. « L’utilisation de la technologie des turbines pour tirer l’énergie du courant des rivières dans une communauté qui n’est pas reliée à un grand réseau électrique pourrait contrebalancer les coûts élevés rattachés à la consommation de diesel, de dire Ghanashyam. Par exemple, l’utilisation d’une turbine de 25 kW à entre 50 et 80 p. 100 de sa capacité annuelle pourrait permettre d’alimenter entre six et 10 maisons, ce qui est considérable pour une petite communauté. »

Photo de la turbine EnCurrent de 5 kW en cours d'utilisation lors d'un essai à Pointe du Bois, au Manitoba

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Turbine EnCurrent de 5 kW en cours d'utilisation lors d'un essai à Pointe du Bois, au Manitoba

Photo : New Energy Corporation

Récemment, la turbine EnCurrent a attiré l’attention à l’étranger. Deux EnCurrent Power Generation Systems (25 kW dans les deux cas) ont été installés dans le canal Chilla, dans le nord de l’Inde, et d’autres systèmes pour tirer l’énergie du courant des rivières pourraient éventuellement être installés. En raison des faibles besoins en électricité habituellement rattachés aux habitations en Inde, les systèmes basés sur le courant de cours d’eau pourraient alimenter de trois à quatre fois plus de maisons qu’au Canada.

Des chercheurs de RNCan continuent de collaborer avec des partenaires pour améliorer le rendement de ces turbines. Ceux-ci travaillent en collaboration avec, notamment, l’Université du Nouveau-Brunswick, Clean Current Power Systems, Mavi Innovations et Verdant Power Canada pour commercialiser cette technologie.

RNCan joue également un rôle actif dans l’élaboration de normes internationales visant à réduire les risques liés à l’adoption de la technologie et à répondre aux besoins en matière d’exportations du Canada et des autres pays.

Pour lire des articles similaires, voir Énergie renouvelable.

Pour en savoir davantage, visitez la page Web sur l’Énergie des océans.

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