L'éolien au coeur de l'incontournable révolution énergétique

Ebook

  • Quebec publishers

Le gisement éolien disponible au Québec représente 100 fois la production totale d’électricité actuelle du Québec en 2008. C’est le plus important gisement de toute l’Amérique et le deuxième plus important au monde?: son abondance et sa qualité sont exceptionnelles. C’est également le plus riche, et de loin, de tous les potentiels énergétiques du Québec.
Cet ouvrage décrit les atouts de l’éolien, ce mode de production d’avenir, grâce à une présentation détaillée de ses caractéristiques technologiques trop souvent sous-estimées, sinon escamotées. L’énergie éolienne est une option de production compétitive, mature et fiable. Ainsi, même au Québec où le coût de l’électricité est généralement considéré comme l’un des plus bas sur le continent nord-américain, l’électricité éolienne peut être produite à un prix compétitif avec celui des grandes filières énergétiques traditionnelles. L’exceptionnelle infrastructure de production hydraulique du Québec constitue incontestablement un partenaire de rêve de la production éolienne. Enfin, la filière éolienne possède toutes les qualités essentielles susceptibles de contribuer durablement à la stabilité des prix de l’énergie et à la sécurité des approvisionnements à long terme, avec le plus faible impact environnemental connu parmi toutes les filières.
Ce livre vise aussi à amener le lecteur à s’intéresser aux tenants et aboutissants de l’évolution du réseau électrique en illustrant comment les réseaux du monde entier intègrent des sources d’approvisionnement énergétique vertes dont l’éolien est aujourd’hui le fer de lance.
Il est temps de mettre en valeur le plus grand gisement énergétique dont dispose le Québec. La filière éolienne représente également un important vecteur de création d’emplois tout en permettant au Québec de réduire sa forte dépendance au pétrole importé qui grèvera de plus en plus lourdement sa balance des paiements ainsi que le budget annuel des citoyens. De plus, ce carburant de substitution, abondant, virtuellement illimité et disponible partout sur le territoire, restera gratuit.

Table of contents

Table of contents
Couverture avant 1
Remerciements 9
Table des matières 11
Liste des figures 18
Liste des tableaux 23
Liste des encadrés 24
CONVENTIONS ET UNITÉS 25
Définitions 28
Préambule 31
Introduction 35
1.1 Qualité de vie, approvisionnement énergétique et électricité 36
1.2 Le défi de l’intégration : dans les coulisses du réseau électrique… 37
1.3 Une évolution technologique réussie 39
1.4 L’appropriation du gisement éolien: une vision économique durable 42
Chapitre 2. Technologie éolienne: un rappel historique / 2.1 Les grands jalons de l’histoire de l’énergie: de l’an 6000 av. J.-C. au XXe siècle 43
2.2 Les grandes phases de l’histoire de l’éolien : du XIe au XXIe siècle 46
2.3 Rôle de la R&D dans l’évolution de la technologie éolienne 59
Chapitre 3. Caractéristiques générales de la filière éolienne: technologie et industrie 69
3.1 Qualité et disponibilité du gisement 70
3.2 Concordance et synergie annuelle entre demande électrique et apports éoliens / 3.3 Présence de l’éolien durant les périodes de pointe 71
3.4 Variabilité des apports éoliens 73
3.5 Gestion des aléas de production et de demande 78
3.6 Économique, structure de coûts et création d’emplois de l’éolien 79
3.7 Délais de réalisation 80
3.8 Impact environnemental de la filière 81
3.9 Quelques statistiques sur l’état du marché de l’éolien 92
3.10 Faits saillants de l’industrie éolienne mondiale 94
3.11 Évolution et maturité de la technologie éolienne 96
3.12 Projections de croissance du marché à l’horizon 2013 99
Chapire 4. L’éolienne: aérodynamique, couple et puissance / 4.1 Qu’est-ce qu’une éolienne ? 101
4.2 Aérodynamique 101 – Mécanismes de régulation de la puissance captée 103
4.3 Profils aérodynamiques pour l’industrie éolienne 108
4.4 Charges mécaniques au rotor 110
4.5 Puissance contenue dans le vent 111
4.6 Puissance et énergie / 4.7 Caractéristique puissance-vitesse d’une éolienne 113
4.6 Puissance et énergie / 4.7 Caractéristique puissance-vitesse d’une éolienne 113
4.8 Évaluation du productible d’un site et choix d’éolienne 116
4.8 Évaluation du productible d’un site et choix d’éolienne 116
Chapitre 5. Estimation du productible et facteur d’utilisation d’une éolienne 117
Chapitre 5. Estimation du productible et facteur d’utilisation d’une éolienne 117
5.1 Fonction de distribution de probabilité de Weibull 118
5.1 Fonction de distribution de probabilité de Weibull 118
5.2 Fonction de distribution de probabilité de Rayleigh 119
5.2 Fonction de distribution de probabilité de Rayleigh 119
5.3 Productible (MWh/année), énergie spécifique (kWh/m2/an) 120
5.3 Productible (MWh/année), énergie spécifique (kWh/m2/an) 120
5.4 Le Facteur d’Utilisation (FU) 124
5.4 Le Facteur d’Utilisation (FU) 124
Chapitre 6. Prospection du gisement éolien et évaluation de son potentiel 129
Chapitre 6. Prospection du gisement éolien et évaluation de son potentiel 129
6.1 Mesures des vents sur site 131
6.1 Mesures des vents sur site 131
6.2 Évaluation préliminaire du gisement éolien : modèles 137
6.2 Évaluation préliminaire du gisement éolien : modèles 137
6.3 Le gisement éolien québécois en quelques chiffres 142
6.3 Le gisement éolien québécois en quelques chiffres 142
Chapitre 7. Vent, terrain et climat: conception et réalisation de centrales éoliennes / 7.1 Physique du vent 149
Chapitre 7. Vent, terrain et climat: conception et réalisation de centrales éoliennes / 7.1 Physique du vent 149
7.2 Choix de sites : caractéristiques du vent et conception éolienne 153
7.2 Choix de sites : caractéristiques du vent et conception éolienne 153
7.3 Étapes de réalisation d’un projet de centrale éolienne 161
7.3 Étapes de réalisation d’un projet de centrale éolienne 161
7.4 Les composants d’un projet éolien réussi : économique, social et environnement 164
7.4 Les composants d’un projet éolien réussi : économique, social et environnement 164
7.5 Logiciels de conception de projets de centrales éoliennes 168
7.5 Logiciels de conception de projets de centrales éoliennes 168
Chapitre 8. Paramètres financiers et coût de production d’une centrale éolienne 171
Chapitre 8. Paramètres financiers et coût de production d’une centrale éolienne 171
8.1 Calcul du productible (production escomptée d’une éolienne) 173
8.1 Calcul du productible (production escomptée d’une éolienne) 173
8.2 Montage financier : fonds propres, emprunts et facteur d’actualisation 177
8.2 Montage financier : fonds propres, emprunts et facteur d’actualisation 177
8.3 Le coût installé des équipements 181
8.3 Le coût installé des équipements 181
8.4 Les frais d’opération et d’entretien / 8.5 Calcul du coût de production d’un complexe éolien 184
8.4 Les frais d’opération et d’entretien / 8.5 Calcul du coût de production d’un complexe éolien 184
8.6 Exemple de calcul de rentabilité financière 187
8.6 Exemple de calcul de rentabilité financière 187
8.7 L’importance du montage financier 191
8.7 L’importance du montage financier 191
8.8 Coût de capital moyen 193
8.8 Coût de capital moyen 193
8.9 Comparaison du coût de financement des filières 201
8.9 Comparaison du coût de financement des filières 201
Chapitre 9. Planifier l’intégration et l’exploitation de la production éolienne dans un réseau électrique 207
Chapitre 9. Planifier l’intégration et l’exploitation de la production éolienne dans un réseau électrique 207
9.1 Le réseau électrique, un organisme dynamique : son système de commande 209
9.1 Le réseau électrique, un organisme dynamique : son système de commande 209
9.2 Rappel sur la variabilité et l’intermittence: quiproquos éoliens 214
9.2 Rappel sur la variabilité et l’intermittence: quiproquos éoliens 214
9.3 Les limites à la pénétration éolienne dans un réseau électrique: la flexibilité du réseau 224
9.3 Les limites à la pénétration éolienne dans un réseau électrique: la flexibilité du réseau 224
9.4 Intégration au réseau électrique et gestion des apports énergétiques: stabilité et sécurité du réseau électrique au quotidien 233
9.4 Intégration au réseau électrique et gestion des apports énergétiques: stabilité et sécurité du réseau électrique au quotidien 233
9.5 De quelle variabilité parlez-vous ? 243
9.5 De quelle variabilité parlez-vous ? 243
9.6 La planification du réseau électrique : évolution technologique et nouveaux investissements 247
9.6 La planification du réseau électrique : évolution technologique et nouveaux investissements 247
9.7 Opération et exploitation du réseau en temps réel : aléas divers 256
9.7 Opération et exploitation du réseau en temps réel : aléas divers 256
9.8 L’évolution du réseau électrique (cas du transport) 276
9.8 L’évolution du réseau électrique (cas du transport) 276
9.9 Vers une plus grande contribution de l’éolien dans le portefeuille énergétique des réseaux électriques 281
9.9 Vers une plus grande contribution de l’éolien dans le portefeuille énergétique des réseaux électriques 281
Chapitre 10. Les marchés de l’industrie éolienne 283
Chapitre 10. Les marchés de l’industrie éolienne 283
10.1 Prix d’achats prescrits vs quotas-appels d’offres : la carotte et le bâton 284
10.1 Prix d’achats prescrits vs quotas-appels d’offres : la carotte et le bâton 284
10.2 Micro-électrification (fermes, villégiature et sites isolés) 291
10.2 Micro-électrification (fermes, villégiature et sites isolés) 291
10.3 Réseaux non reliés (Grand-Nord, Îles) : l’idée du réseau d’énergie 294
10.3 Réseaux non reliés (Grand-Nord, Îles) : l’idée du réseau d’énergie 294
10.4 Grandes centrales éoliennes : de 10 à 1 000 MW et plus 295
10.4 Grandes centrales éoliennes : de 10 à 1 000 MW et plus 295
10.5 Options d’utilisation de l’éolien pour un propriétaire foncier 296
10.5 Options d’utilisation de l’éolien pour un propriétaire foncier 296
10.6 Systèmes hybrides : des réseaux autonomes à la production distribuée 300
10.6 Systèmes hybrides : des réseaux autonomes à la production distribuée 300
10.7 Exemples de systèmes hybrides 305
10.7 Exemples de systèmes hybrides 305
10.8 Systèmes hybrides : leçons et perspectives grand réseau 308
10.8 Systèmes hybrides : leçons et perspectives grand réseau 308
Chapitre 11. Les éléments de coûtdes nouveaux approvisionnements énergétiques 321
Chapitre 11. Les éléments de coûtdes nouveaux approvisionnements énergétiques 321
11.1 Marchés 101: prix, coût, réglementation, autorité réglementaire et tarification, termes de base du commerce 322
11.1 Marchés 101: prix, coût, réglementation, autorité réglementaire et tarification, termes de base du commerce 322
11.2 Logique des investissements dans un réseau électrique: catégories générales de coûts 326
11.2 Logique des investissements dans un réseau électrique: catégories générales de coûts 326
11.3 Base de comparaison économique pour les nouveaux projets de production 330
11.3 Base de comparaison économique pour les nouveaux projets de production 330
11.4 Optimisation économique et évolution technologique du réseau 344
11.4 Optimisation économique et évolution technologique du réseau 344
Chapitre 12. Éolien et électricité : de nouveaux horizons pour le Québec 347
Chapitre 12. Éolien et électricité : de nouveaux horizons pour le Québec 347
12.1 Orientation A – Marché intérieur : fournir l’énergie nécessaire à la croissance de la demande interne québécoise 351
12.1 Orientation A – Marché intérieur : fournir l’énergie nécessaire à la croissance de la demande interne québécoise 351
12.2 Orientation B – Marchés d’exportation – fournir l’énergie nécessaire pour accroître et/ou stabiliser la capacité d’exportation d’électricité 372
12.2 Orientation B – Marchés d’exportation – fournir l’énergie nécessaire pour accroître et/ou stabiliser la capacité d’exportation d’électricité 372
12.3 Orientation C – Substitution fossile-éolien, chauffage :fournir l’énergie nécessaire pour substituer la chauffe électrique à la chauffe au gaz et au pétrole 375
12.3 Orientation C – Substitution fossile-éolien, chauffage :fournir l’énergie nécessaire pour substituer la chauffe électrique à la chauffe au gaz et au pétrole 375
12.4 Orientation D – Marchés des Transports terrestres : à plus long terme, fournir l’énergie nécessaire pour remplacer le pétrole dans le domaine des transports au Québec 385
12.4 Orientation D – Marchés des Transports terrestres : à plus long terme, fournir l’énergie nécessaire pour remplacer le pétrole dans le domaine des transports au Québec 385
12.5 Bilan des retombées 391
12.5 Bilan des retombées 391
12.6 En résumé 394
12.6 En résumé 394
Conclusion 397
Conclusion 397
Annexe A. Types d’éoliennes 401
Annexe A. Types d’éoliennes 401
Annexe B. Portrait, en décembre 2008, de la capacité éolienne anticipée au Québec en 2015 (AO-3 exclus) 411
Annexe B. Portrait, en décembre 2008, de la capacité éolienne anticipée au Québec en 2015 (AO-3 exclus) 411
Annexe C. Notes de calcul se rapportant au chapitre 12 417
Annexe C. Notes de calcul se rapportant au chapitre 12 417
Bibliographie 427
Bibliographie 427
Couverture arrière 432
Couverture arrière 432