Annales de l'A.C.F.A.S., 1 janvier 1975, Supplément

[" bnq 3URCES D'ÉNERGIE DU FUTUR SUPPLÉMENT AUX ANNALES DE L'ACFAS VOLUME 42, NUMÉRO 3, 1975 ACTES DU COLLOQUE TENU LE 9 MAI 1975 À L'UNIVERSITÉ DE MONCTON Actes du colloque LES SOURCES D'ÉNERGIE DU FUTUR tenu le 8 mai 1 975 à l'Université de Moncton dans le cadre du 43e Congrès de l'Association canadienne-française pour l'avancement des sciences Supplément aux Annales de l'ACFAS Volume 42, numéro 3, 1975 Exemplaires disponibles à l'adresse suivante: L'Association canadienne-française pour l'avancement des sciences (ACFAS) 2730, Chemin de la Côte Ste-Catherine Montréal, P.Q.Tél.: (514) 342-141 1 Coût: $5.00 Dépôt légal : Bibliothèque nationale du Canada, 4e trimestre 1 975 Bibliothèque nationale du Québec, 4e trimestre 1975 TABLE DES MATIERES Présentation, par Se^ige Hamat.L'énergie nucléaire, un tour d'horizon, par Lcuisiznt Amyot.Energie éolienne: alimentation en énergie dans les régions isolées ou arctiques, par Chn.Â.6tÀ,an Bett-ign+eA .Le charbon, un vieux combustible, le combustible du futur, par 1/.J.Hucka.L'énergie géothermique, par E.M.WaAne-6.Chauffage solaire: l'état de l'art, par R.L.Qu'Lsiou.e.ttz.Le rôle des piles à combustibles dans une économie basée sur l'hydrogène, par Guy BëZangzA.La conservation de l'énergie et la conception des édifices, par R.L.Q'Uj.A.ouette.L'énergie marémotrice de la baie de Fundy, par V.Vlcot et V.Hayivasid.Le rôle de l'énergie nucléaire au Nouveau-Brunswick, par F.H.R yde/L. PRESENTATION En mai 1973, dans le cadre de son 41e Congrès, l'ACFAS avait tenu à Montréal un colloque intitulé Place de l'énergie dans la société nouvelle.Organiser deux ans plus tard un symposium sur un sujet presque identique pourrait apparaître redondant, si, dans cet intervalle, la situation énergétique au Canada et dans le monde n'avait pas changé du tout au tout.Les conférenciers invités en 1975 au symposium de Moncton ont cherché à faire le point sur les sources d'énergie susceptibles de fournir une alternative partielle au pétrole.Les points traités touchaient à l'énergie nucléaire, éolienne, géothermique, solaire et marémotrice, ainsi qu'au charbon et aux piles à combustible.La qualité des exposés, leur actualité et leur accessibilité au lecteur non-spécialisé ont incité l'ACFAS à réunir ces textes en un document dont elle espère qu'il constituera un apport valable a ce domaine de recherche.L'ACFAS désire adresser ses plus chaleureux remerciements à M.Christian Bettignies, professeur au département de génie de l'Université de Moncton, qui a organisé ce colloque dans tous ses détails et a présidé à son déroulement, en plus d'y présenter lui-même un exposé et de recueillir les textes des conférenciers pour les fins de cette publication.SERGE HAMEL, Directeur général de 1'ACFAS 3 L'ENERGIE NUCLEAIRE Un tour d'horizon 1.I ntn.o duct^io n Depuis qu'en mai 1973 l'ACFAS a tenu son colloque sur \"La place de l'énergie dans la société nouvelle\", de profonds bouleversements ont affecté la situation énergétique - et, singulièrement, celle du secteur nucléaire - dans l'ensemble du monde aussi bien qu'au Canada.Ainsi, la guerre du Yom Kippour et les embargos qui s'ensuivirent ont mis en relief l'insécurité de l'approvisionnement pétrolier et suscité une accélération des programmes touchant les sources nouvelles d'énergie primaire, au premier rang desquelles la fission nucléaire.En revanche, l'inflation mondiale a entraîné une contraction de la demande en électricité.Mais l'énergie nucléaire ne se sent plus aussi rigidement liée au marché des centrales et s'attaque à l'exploration de voies nouvelles, traditionnellement associées aux combustibles fossiles.Le Canada a vu sa filière nationale CANDU obtenir une faveur accrue du marché international et continuer de se répandre à travers le pays.Il s'est donné une 4 politique nouvelle sur l'uranium et s'est penché sur des projets d'usines d'enrichissement.La fusion thermonucléaire a également sollicité son attention.Tous ces événements se sont déroulés dans un climat social et politique où les inquiétudes éveillées par le Club de Rome ont trouvé une vaste audience La société de conservation s'apprête à prendre la relève de la société de consommation.La protection de l'environnement physique et humaine devient le souci de catégories plus nombreuses de la population.L'exposé qui suit se restreindra à considérer les développements récents les plus significatifs dans le domaine de l'énergie nucléaire.Il tâchera néanmoins de situer dans un contexte élargi les réalisations et les projets techniques pertinents à la fission ou la fusion nucléaires.2.La\tnualëaiJilon nuclo.alA.0.C'est à bord de sous-marins que les réacteurs à eau légère ont d'abord fait leurs preuves.Le fonctionnement en atmosphère confinée - sans émission particulaire ou gazeuse - et un rayon d'action pratiquement illimité - sans réserve pondéreuse d'énergie -conféraient â l'énergie nucléaire des avantages décisifs sur les modes concurrents de propulsion.Plus de 220 27 submersibles nucléaires sillonnent aujourd'hui les océans du globe.Dans un cadre militaire, où les performances techniques l'emportent souvent sur toute autre considération, la propulsion nucléaire n'a pas eu de peine à s imposer.Mais les marines marchandes, tentées par ces engins futuristes a grande autonomie, se sont heurtées à deux obstacles importants.Sur le plan de la compétitivité commerciale, les expériences successives du \"Savannah\" et de l'\"Otto Hahn\" ont démontré que le bas coût d'exploitation du nucléaire ne pouvait compenser le surprix d'investissement qu'aux très forts tonnages.Ainsi, si l'appareil propulsif enregistre de brillants états de service, le réacteur nucléaire et les installations de blindage contre les radiations occupent ensemble beaucoup plus de place que les moteurs classiques.L'avènement des minéraliers géants et des superpetroliers pourrait avoir raison de cet empêchement.Il reste encore à vaincre une seconde objection qui tient aux contrôles imposés par les divers Etats sur les réacteurs nucléaires13.En effet, chaque fois qu'un navire à propulsion nucléaire touche à un port, un problème de juridiction se pose quant a la sûreté de ses réacteurs et aux risques à la population côtière.Il est permis de penser que des accords futurs donneront à ce type de vaisseau une plus grande liberté de mouvement.Le cas échéant et quoiqu'on parle encore sporadiquement d'avions nucléaires, il semble bien que le génie maritime a la propulsion nucléaire ses seules vraies 28 chances de succès.Ce n'est que par l'intermédiaire de combustibles artificiels produits dans des usines nucléaires que l'atome peut envisager de conquérir, l'heure venue, le marché du transport aérien ou terrestre .2.2.2 Le-à siéacteusi.6 à poAte Le rôle de l'énergie nucléaire s'élargira sans doute au fur et à mesure que l'électricité accentuera sa pénétration sur le marché de l'énergie.Il grandira aussi dans la proportion même où la chaleur nucléaire trouvera à s'employer d'autre façon qu'à 1'actionnement des turbo-machines, génératrices ou propulsives.Trois catégories d'applications paraissent aujourd'hui spécialement propices: le chauffage urbain, les traitements thermiques à température modeste, la production de combustibles artificiels^.L'Europe - l'U.R.S.S.en particulier - fait déjà grand usage du chauffage urbain.Selon cette formule, une centrale d'énergie, qui peut ou non produire simultanément de l'électricité, injecte dans un réseau de canalisations de la vapeur ou de l'eau chaude acheminée vers les immeubles résidentiels, les usines et les magasins.Pratiquement toute la ville de Moscou est chauffée de cette manière, efficace et propre, grâce à un système dont la puissance thermique s'élève à 13500 mégawatts thermiques!5.a titre de comparaison, il suffirait pour chauffer Montréal ou Toronto par la même technique d'un volume de chaleur sensiblement égal à la production thermique de Pickering.Des éva- 29 luations faites par le Conseil National de la Recherche témoignent d'ailleurs que la méthode pourrait s'avérer rentable dans les conditions économiques du marché canadien .Quant à savoir si la vapeur nucléaire serait capable d'affronter sur ce plan la compétition des combustibles fossiles, seule une étude appliquée à une situation géographique et une conjoncture précises peut trancher la question.Il s'agit toujours, en définitive, de mettre en regard les frais d'investissement élevés et le faible coût de fonctionnement associés à la fission nucléaire.Les Suisses concluaient encore l'an dernier que la solution nucléaire se justifie uniquement lorsque le réseau de chauffage à distance préexiste à la centrale^.Le Canada a été le premier pays du monde à affecter la vapeur nucléaire à des usages industriels.C'est en effet, de la vapeur produite par le réacteur de Douglas Point qui alimente l'usine d'eau lourde sise sur l'emplacement contigu de Bruce.En ce cas, la longévité probable des installations industrielles suffit à rentabiliser l'application de l'énergie nucléaire de préférence aux combustibles fossiles.La vapeur nucléaire peut aussi bien servir à d'autres transformations chimiques.La gazéification et la liquéfaction du charbon exigent l'emploi de grands volumes de vapeur à des températures relativement élevées:\t800°C et plus.Ce domaine de températures est directement accessible à la filière graphite-gaz et les Allemands explorent soigneusement les possibilités offer- 30 tes de ce fait à leurs vastes gisements de lignite et de houille-*-^.Les immenses dépôts albertains de sables bitumineux ouvrent des perspectives analogues au système CANDU.Tant le traitement en usine des minerais extraits en découverte - c'est aujourd'hui le seul procédé d'exploitation en usage - que la production in situ des hydrocarbures, beaucoup plus abondants, enfouis dans des strates profondes réclament de l'eau chaude ou de la vapeur.Dans le premier cas, un seul réacteur de type Pickering suffirait à l'apport d'énergie et de vapeur requis pour une implantation de 100000 barils par jour.Dans le second, la création de températures voisines de 400°C pourrait fort bien être confiée à un réacteur CANDU refroidi par un calopor-teur organique.Plutôt que la vapeur, c'est l'électricité ou la chaleur nucléaire qu'on veut mettre en oeuvre dans la production de combustibles artificiels, susceptibles de remplacer les précieux hydrocarbures.L'hydrogène, extrait de l'eau qu'il regénère par combustion, paraît être le candidat idéal à la succession du gaz naturel.Deux modes de production retiennent l'attention des chercheurs:\tla décomposition thermochimique et l'élec- trolyse de l'eau.Tous deux peuvent exploiter l'énergie nucléaire mais le premier exige le développement d'une technologie nouvelle et complexe, qui ne saurait guère être mûre avant l'an 2000.Le second, la voie électrolytique, est beaucoup plus accessible: les obstacles à son introduction sont essentiellement de nature écono- 31 mique.Seul un renchérissement très appréciable du gaz naturel pourra justifier l'emploi de l'hydrogène comme matériau combustible.Dans l'intervalle, il pourrait se faire que l'industrie sidérurgique recoure à l'hydrogène nucléaire comme agent réducteur dans ses hauts fourneaux.Tant les aciéries canadiennes-*-4 que britanniques^ s'intéressent déjà à cette solution, qui permettrait de réserver à la carbochimie et la pétrochimie le charbon et les hydrocarbures.2.3 Le eyele du combustible Parmi les étapes que doit ou peut franchir l'uranium entre le gisement minier et le dépotoir qui recueille les déchets radioactifs, trois suscitent présentement une attention particulière sur le plan technico-économique.Ce sont, dans l'ordre chronologique des opérations successives, l'exploration géologique, l'enrichissement isotopique et le retraitement du combustible irradié.Notons d'ailleurs que ces trois phases marquent chacune le point d'origine d'un type particulier de combustible nucléaire: uranium naturel ou enrichi dans les deux premiers cas, plutonium dans le troisième.2.3.1 L'exploration géologique Jusqu'à tout récemment, l'approvisionnement en uranium n'a guère posé de problème.D'une part, la consommation spécifique dans les réacteurs nucléaires est très faible si on la compare aux masses de combus- 32 tible brûlées, pour une même production d'énergie, dans les centrales thermiques conventionnelles.D'autre part, les stocks accumulés dans le cadre de programmes militaires ont pu suffire à la demande des utilisations pacifiques durant une longue période de temps.Cependant, l'expansion rapide du secteur électronucléaire a mis un terme, vers le début de 1974, à ce marché excédentaire et relancé l'exploration géologique en vue de découvrir de nouveaux gîtes uranifères.En effet, pour l'ensemble des pays de l'OCDE, les réacteurs dont l'entrée en service aura précédé l'an 1981 absorberont, au cours des vingt premières années de leur fonctionnement, la totalité des ressources raisonnablement assurées d'uranium bon marché (moins de $10 la livre, au prix de 1973).La cadence actuelle de découverte pour les ressources de cette catégorie se situe autour de 65000 tonnes d'uranium par an.Mais elle devra atteindre, à la fin des années soixante-dix, 150000 tonnes par an pour le programme OCDE de référence, 220000 tonnes pour le programme accéléré.Certes, la prospection est loin d'avoir connu en ce domaine l'intensité de la recherche pétrolière.D'ailleurs, la faible incidence du coût de l'uranium sur le coût de production de l'énergie nucléaire fera que des gisements moins attrayants deviendront rentables à plus long terme.Il n'est donc nullement à redouter qu'une pénurie se manifeste en deçà de plusieurs siècles au niveau des ressources existantes.Toute la difficulté provient du décalage, de huit à 33 dix années, entre le lancement d'une campagne d'exploration et la production d'éléments combustibles prêts pour l'insertion dans un réacteur de puissance.Ainsi, le Canada, dont les réserves d'uranium s'élèvent à 20% du total mondial^, a jugé bon d'introduire en septembre dernier une politique nouvelle qui, pour mieux protéger son marché domestique, impose des restrictions sévères sur les exportations d'uranium.Dorénavant, avant qu'une entente soit envisagée avec un acheteur étranger, le Canada vérifiera que des réserves sont déjà constituées en volume suffisant pour assurer 30 années de fonctionnement normal à chaque réacteur domestique en service ou dont le démarrage est prévu au cours des 10 prochaines années.Les services publics d'électricité partagent avec les producteurs d'uranium la responsabilité de garantir l'approvisionnement du marché national: en effet, les exploitants de centrales nucléaires doivent désormais conclure des engagements contractuels qui pourvoient aux besoins en uranium de chaque réacteur durant une période de 15 années à compter de sa mise en marche.Bien que sa production actuelle d'uranium, de 5000 tonnes par an, soit huit fois supérieure à la consommation intérieure, le Canada a renforcé ses mesures de protection par une impulsion vigoureuse à l'exploration.Dès le début de 1974, Eldorado Nucléaire recevait du gouvernement fédéral l'appui nécessaire au déclenchement des opérations.Quant à l'industrie privée, la hausse substantielle du prix de l'uranium sur le marché international a fourni, durant 1974, le stimulant qui 34 faisait défaut depuis les années soixante.C'est maintenant un groupe nombreux de sociétés canadiennes ou étrangères qui fouille l'immense territoire national à la recherche de gîtes uranifères20.Le Québec n'est plus à l'écart de cette entreprise.Pour explorer la région vouée à l'inondation par le vaste projet hydroélectrique, la Société de Développement de la Baie James s'est jointe, d'une part à Eldorado Nucléaire et SERU Nucléaire (une filiale du Commissariat français à l'Energie Atomique), d'autre part à l'International Nickel.Il semble que des gisements d'un certain intérêt existent autour du lac Sakami, près de Mont-Laurier et dans le comté de Pontiac-Témis-camingue.2.3.2 L \u2019 enttc/it-i-ô nmznt ^otop^Lquc Si l'on excepte le système CANDU, toutes les filières de réacteurs dont l'expansion est envisagée quelque part dans le monde se fondent sur l'usage de l'uranium enrichi.Ses avantages intrinsèques promettent sans doute un brillant avenir à la famille canadienne de réacteurs, qui peut même se poser en rivale des surgénérateurs^ .Tout laisse croire, néanmoins, que le marché de l'uranium enrichi connaîtra un essor extraordinaire au cours des prochaines décennies.Aujourd'hui, les Etats-Unis fournissent 95% de l'uranium enrichi consommé dans le monde.Or, la capacité de production des usines existantes - qui s'élève à quelque 18000 tonnes de UTS (Unité de Travail de Séparation) - sera complètement saturée avant la fin de la 35 présente décennie.En fait, les commandes de réacteurs qui sont passées à compter de cette année tablent sur une capacité de production virtuelle.Puisque l'échéan cier d'une usine de séparation isotopique est conditionné par les délais de construction des centrales électriques associées, il faut compter six ans ou plus entre la prise de décision et les premières livraisons d'uranium enrichi.On s'explique, dans ces conditions, le bourdonnement de projets gigantesques qui se disputent un avenir aussi riche de promesses22.Car le développement du secteur électronucléaire laisse place a des initiatives nombreuses et variées dans le domaine de l'enrichissement.Songeons seulement qu'entre 1980 et 1990 il faudra multiplier par 6 la capacité de production dont disposent présentement les pays de l'OCDE.Aux Etats-Unis, deux problèmes majeurs ont retardé une prise de position claire sur la formule d'expansion qu'il conviendra de retenir: a) la rivalité entre l'entreprise privée, nouvelle venue en la matière, et les sociétés d'Etat, b) le choix de la technique d'enrichissement.On ne prévoit pas que les Américains définissent leurs projets avant 1976.Mais l'Europe, pour ne pas être prise de court, a dû agir plus vite.Deux grands projets européens sont en route.Le premier, celui d'Eurodif, se fonde essentiellement sur l'expérience acquise par la France en diffusion gazeuse La Belgique, l'Italie, l'Espagne et la Suède - plus l'Iran, au niveau du financement - y participent, avec le CEA français.Dans une première étape, Eurodif im- 36 plantera à Tricastin, tout près de l'usine existante de Pierrelatte, une capacité de 9000 tonnes UTS.L'entrée en service est prévue pour 1979.D'autre part, la Grande-Bretagne, les Pays-Bas et l'Allemagne de l'Ouest ont ensemble créé le groupement Urenco-Centec qui, lui, entend exploiter la technique de centrifugation.D'ici 1982, Urenco-Centec, envisage d'installer une capacité de 2000 tonnes UTS dont les deux tiers à Almelo, aux Pays-Bas, et le reste à Capenhurst, en Grande-Bretagne.D'autres projets ont été avancés dans des pays hôtes, comme le Canada, disposant d'énergie bon marché.L'un d'entre eux s'est particulièrement signalé à l'attention depuis quelques mois: il s'agit de l'usine de diffusion gazeuse mise à l'étude par la société Canadif.Le sigle se rapporte à un groupement formé de la Société de Développement de la Baie James, de Canadian Pacific Railways et du Commissariat français à l'Energie Atomique.Un accord signé en juillet dernier prévoit l'examen préliminaire d'un projet visant l'implantation au Québec, et en priorité dans le territoire de la Baie James, d'une usine de séparation isotopique.Ni la taille de l'usine ni, a fortiori, le débit d'électricité qui l'alimentera n'ont été précisés.Il est clair cependant qu'il s'agirait d'une installation d'assez grande envergure.De nombreux arguments ont été alignés à l'encontre ou en faveur du projet.On a souligné, par exemple, que les priorités énergétiques du Canada se partageraient des capitaux limités et que l'intérêt national devrait en dicter le mode de répar- 37 tition.En outre, a-t-on relevé, la vente à l'étranger d'uranium enrichi constituerait une exportation massive d'énergie sous la forme de substance fissile et, indirectement, de l'électricité qui en effectue la concentration.On s'est enfin interrogé sur la sagesse d'une démarche qui favoriserait la concurrence à la filière canadienne de réacteurs.La justification a mis l'accent sur la valorisation d'un produit, l'uranium, dont le Canada possède d'abondantes réserves.Elle a fait valoir l'afflux des investissements étrangers qu'entraînerait le projet.On s'est également demandé si les programmes électronucléaires du Canada ne pourraient pas mettre à profit la disponibilité d'uranium enrichi.Toute la question, pour l'instant, reste ouverte.Notons cependant que d'autres groupements industriels se sont dits intéressés à l'établissement éventuel d'une usine d'enrichissement en sol canadien et que, dès août 1973, le gouvernement fédéral a rendu publique son approbation de principe à des démarches en ce sens-*-^.2.3.3 Le\tentent du combuAtsLbZz 4JL/iadÂ.é Dans l'ensemble du cycle parcouru par l'uranium au cours de sa vie utile, le retraitement du combustible irradié représente aujourd'hui la phase la plus nébuleuse.Presque toutes les installations en existence ont été conçues en fonction de programmes militaires.En nombre de pays, l'électricité nucléaire est trop jeune pour avoir produit les forts volumes 38 de combustible irradié qui justifient l'implantation d'usines de retraitement.D'ailleurs, le plutonium qu'on pourrait en tirer cherche encore sa voie: ni les convertisseurs avancés, ni les surgénérateurs ne lui présentent dès aujourd'hui des débouchés assurés.Dans les circonstances, les Américains se sont retranchés dans une attitude prudente d'expectative.Bien que des stocks considérables de combustible irradié se soient accumulés dans les piscines ad hoc auprès des réacteurs, l'industrie ne se hâte pas d'ajouter à la capacité de retraitement.Elle attend que des politiques claires soient formulées au niveau des programmes et de leur réglementation.Elle compte aussi se prévaloir de progrès à venir sur le plan technologique.L'Allemagne de l'Ouest, la Grande-Bretagne et la France confient pratiquement tout leur combustible irradié à une seule firme internationale dont les installations, situées en France et en Grande-Bretagne, ont une capacité totale d'environ 300 tonnes d'uranium par année:\tc'est à peu près l'équivalent de la seule usine américaine qui soit présentement en état de fonctionner sur une base commerciale.Or, l'évolution des programmes électronucléaires laisse prévoir qu'il faudra en 1980 une capacité mondiale de retraitement d'au moins 5000 tonnes par année et qu'il en faudra près du triple en 1985.Sans doute verra-t-on prochainement s'animer et se développer l'entreprise industrielle en ce secteur particulièrement difficile de l'ingénierie nucléaire.Il n'est d'ailleurs pas impossible que, répondant aux voeux de l'Agence Internatio- 39 nale de l'Energie Atomique, les Etats suivent l'exemple européen et se rallient à des solutions régionales plutôt que d'implanter un grand nombre d'usines moins rentables a vocation purement nationale.3.La ^uAsion tlnznmonue.Iia^Ln.e La fusion thermonucléaire fait luire l'espoir d'une énergie virtuellement inépuisable qui, à terme, fournira une alternative valable à la fission des noyaux lourds.Comme le note bien le rapport récent du Conseil des Sciences sur \"Les options énergétiques du Canada\", même ses plus chauds partisans n'escomptent pas que la fusion atteindra l'étape commerciale avant l'an 2000 ni qu'elle apportera une contribution notable à la production de l'électricité avant 2020.Car il reste encore à démontrer expérimentalement que ce type de réaction est capable de fournir de façon soutenue et contrôlée plus d'énergie qu'il n'en consomme.Néanmoins, les perspectives offertes par la fusion sont trop alléchantes pour qu'on ne lui consacre pas, dans l'ensemble du monde, des programmes fort importants.Nombre de problèmes à caractère technologique sollicitent déjà l'attention des chercheurs: la résistance des matériaux aux flux intenses de neutrons à haute éner gie n'est sans doute pas le moindre.Au centre des préoccupations actuelles demeure cependant l'étude des plas mas thermonucléaires et des méthodes à adopter pour leur confinement.La voie classique qu'ont choisie les chercheurs est celle du confinement magnétique, mais ces dernières années la méthode de confinement inertiel a 40 connu un essor extraordinairement rapide^.Les gros paris vont au Tokamak.Dans cet appareil de conception russe, le piège magnétique qui retient le plasma thermonucléaire est réalisé par la combinaison de deux champs.L'un, extérieur et très intense, est créé par des bobines qui enserrent le tore de révolution où évoluent les particules du plasma:\ton lui confie la tâche principale de contenir la pression cinétique.L'autre émane d'un courant électrique induit dans la sphère de plasma (le fluide conducteur forme, à tout effet pratique, le secondaire d'un transformateur).A ce champ de moindre amplitude incombe le rôle d'éliminer les instabilités qui, sous l'effet de perturbations locales, libèrent le plasma de sa prison magnétique.Il revient au courant qui s'écoule en direction torique de porter à température stellaire (100 millions de degrés) le mélange deutérium-tritium qui constitue le plasma.Tant les Américains que les Européens (dans le cadre de l'Euratom) ont récemment annoncé leur décision de construire pour 1979-1980 une machine Tokamak qui porterait de 5 à 2 le facteur qui manque aujourd'hui pour atteindre la température d'allumage, de 30 à 10 le facteur d'écart sur le temps minimal de confinement.Quant aux Russes, ils ambitionnent d'aborder l'an prochain l'érection d'un Tokamak où l'accroissement des dimensions géométriques et des champs magnétiques devrait être suffisant pour faire une fois pour toutes la démonstration pratique du processus par confinement magnétique24. 41 Sauf le Tokamak, nul dispositif de confinement magnétique ne fonde autant d'expectative que la fusion par laser.Bien qu'on parle abusivement de confinement par inertie, il ne s'agit plus en ce cas d'exercer une force qui retienne le plasma dans une enceinte, mais plutôt d'accélérer à ce point la production de réactions de fusion dans un mélange deutérium-tritium qu'il y éclate une microexplosion.En irradiant pendant quelques nanosecondes une petite bille de matière fusible, le feu convergent et isotrope de plusieurs faisceaux lasers cause une pression qui écrase la bille et, pourvu que la puissance de tir soit convenable, entraîne la combustion thermonucléaire du granule.On estime à 105-i()6 joules l'énergie d'allumage, à 10 ou 100 tirs par seconde la cadence requise pour une exploitation rentable.Mesurons la distance a franchir: les meilleurs lasers savent aujourd'hui produire quelques centaines de joules, les taux de répétition n'atteignent pas un coup à la minute.Mais imaginons aussi les gains potentiels:\tles instabilités et les impuretés du plasma revêtent beaucoup moins d'importance que dans les méthodes magnétiques.Qui plus est, on évite l'usage d'électroaimants aussi coûteux que gigantesques.Dix ans plus jeune que les techniques rivales, la fusion par laser reçoit aujourd'hui une part tout à fait respectable des budgets (civils et militaires) consacrés à la recherche thermonucléaire2^.Un groupe de travail de l'EACL s'est intéressé tout au long de 1973 aux possibilités de la fusion par 42 laser.Le rapport final du groupe souligne l'intérêt technique et économique d'une symbiose fusion-fission; les neutrons créés par fusion laser produiraient, en ce cas, des noyaux fissiles dans une enveloppe de thorium placée autour d'un réacteur CANDU.Plus rentable, du moins à court terme, que l'usage direct de la fusion thermonucléaire, ce système ne pourrait cependant entrer en concurrence commerciale avec le CANDU conventionnel avant que le coût unitaire de l'énergie laser ne soit réduit très considérablement26# En 1974, le projet Fusion-Canada, qui regroupe les principaux organismes canadiens (v.g.IREQ, RCA, INRS) intéressés à l'un ou l'autre aspect de la fusion thermonucléaire, a effectué une étude préliminaire de plus grande envergure.Il s'agissait en l'occurrence de définir les choix offerts dans le domaine de la fusion à la recherche canadienne.Le Conseil des Sciences s'est adressé simultanément au même objet dans le cadre de son enquête sur les options énergétiques du Canada.Ni l'une ni l'autre analyse ne recommandent que le Canada tente de mettre sur pied un programme autonome et complet de fusion thermonucléaire contrôlée.Les alternatives les plus plausibles mettent l'accent sur la collaboration internationale et la concentration des efforts proprement canadiens sur quelques problèmes particuliers: symbiose fission-fusion, résistance des matériaux au bombardement neu-tronique.\"De cette façon, conclut le Conseil des Sciences, notre contribution aux techniques de fusion 43 thermonucléaire constituerait à long terme un appendice naturel de notre programme électronucléaire\".LAURENT AMYOT, directeur Institut de génie nucléaire Ecole Polytechnique de Montréal Ri^iAence-6 1.\tJACOBSEN, N.H.et al., \"IndubtAy RepoAt 1 97 3- 1 974\", Nuclear News, volume 17, numéro 3, pp.21-50, février 1974.2.\tJACOBSEN, N.H.et al., \"InduàtAy RepoAt 1 974- 1 9 7 5\", Nuclear News, volume 18, numéro 3, pp.25-26, février 1975.3.\tGIRAUD, A., \"Lu politique, nu cl Saisie.^AunqulAe.at V Europe\", Note d'information, Commissariat à l'Energie Atomique, juillet 1974.4.\tLANE, J.A.et al., \"Tlie.Role, o fi Hucle.uA Vovoe.fi In the.FutuAc Ene.Agy Supply o tke.WoAld\u201d, Rapport 4.1-22, IXe Conférence Mondiale de l'Energie, Détroit, septembre 1974.5.\tGIRAUD, A., \"Ca.pue.lti nucliulAc de.lu FAunce\", Notes d'information, Commissariat à l'Energie Atomique, octobre 1974.6.\tDEUTSCH, R.w.et al., \"Uue.le.uA Munpuoe.A CaIaIa Ak cud\", Nuclear News, volume 17, numéro 8, pp.71-78, juin 1974.7.\t\"Hue.le.uA Voioca und tke.EnvlAonment: Question* und An*u)e.A4>\", American Nuclear Society, mars 1974. 44 8.\tBURNETT, J.M.et al., \"Tfie Cooling o Powen Stations\", Rapport 2.2-5, IXe Conference Mondiale de l'Energie, Détroit, septembre 1974.9.\tROBERTSON, R.F.S., \"The CANVU Nuclecin Reacton and Industny\", CIM Bulletin, vol.68, no 755, pp.105-106, mars 1975.10.\tRASMUSSEN, N.C.et al., \"Reacton Safety Study\", Rapport WASH-1400, USAEC, Washington, août 1974.11.\t\"Safieguands Against tlic The^t on Vio enslon o fi Nuclean Matenlals\", Nuclear Safety, vol.15, no 5, sept.-oct.1974.12.\t\"Nuclean Wastes Could be Gneat National Rua ounce., Says ERVA Ofifilclal\", Weekly Energy Report, vol.3, no 13, 31 mars 1975.13.\t\" Vali)s eaux fantômes et pnopulslon nucléalne\", Notes d'information, Commissariat à l'Energie Atomique, juillet 1974.14.\tDYNE, P.J., \"How Could Nuclean Enengy Replace OU and Gas\", AECL Review, vol.10, no 2, février 1975.15.\tSOKOLOV, E.J.et al., \"Role otf Vlstnlct Heating In Incneaslng tke E^lclency o{, Fuel Combustion and Vecneaslng Ain Pollution In Lange Populated Aneas\", Rapport 6.2.1, IXe Conférence Mondiale de l'Energie, Détroit, septembre 1974.16.\tZANGGER, C.et al., \"Penspectlves techniques et économiques du chaumage à distance en Suisse, compte tenu de l'énengle nucléalne\", Rapport 6.1.15, IXe Conférence Mondiale de l'Energie, Détroit, septembre 1974.17.\tharder, H.et FISCHER, R., \"Nuclean Pnocess Heat Pno-gnams In Genmany\", Nuclear News, vol.18, no 4, pp.56-62, mars 1975.18.\tBARNES, R.S.et COWIE, D.M., \"Possible Enengy Pattenns fion the Bnltlsh Steel Conponatlon and theln Envlnon- 45 mental Co n* equence*\", Rapport 6.2-3, IXe Conference Mondiale de l'Energie, Detroit, septembre 1974.19.\tCNA Economie Development Committee, \"Nuclear Energy -It* Growth and Impact on the Canadtan Economy\", Rapport 1.3-2, IXe Conférence Mondiale de l'Energie, Détroit, septembre 1974.20.\tMERLIN, H.B., \"Uranium Exploration In Canada\", Western Miner, pp.23-24, février 1975.21.\tMOORADIAN, A.J.et RUNNALS, O.J.C., \"CANVU - Economie Alternative to the Fa*t Breeder*\", Rapport 4.1-1, IXe Conférence Mondiale de l'Energie, Détroit, septembre 1974.22.\tPECQUEUR, M.et al., \"L'enrichi**ement de l'uranium, réalité lndu*trlelle d\u2019aujourd'hui\", Revue de l'Energie, no 265, pp.197-214, août-septembre 1974.23.\tBRETON, D., \"développement pro*pectl{i de l'énergie thermo nucléaire contrôlée\", Revue de l'Energie, no 265, pp.215-236, août-septembre 1974.24.\tMETZ, W.D., \"Nuclear Fu*lon: the Next Big Step Will Be a Tokamak\", Science, vol.187, pp.421-423, 7 février 1975.25.\tEMMETT, J.L.et al., \"Eu*lon Power by La*er Implo-*lon\", Scientific American, vol.230, no 6, pp.24-37, juin 1974.26.\t\"Fu*lon Studle* Show Challenge* Ahead\", AECL Review, vol.9, no 1, janvier 1974. 47 ENERGIE EOLIENNE Alimentation en énergie dans les régions isolées ou arctiques I nttio duLCtlOYi Depuis le début du siècle, de nombreuses expériences ont été tentées pour produire de l'énergie grâce au vent.Ces recherches ont surtout culminé entre 1930 et 1960 en Europe et aux Etats-Unis.Le livre de M.Gol-dingl décrit ces expériences d'une façon très détaillée.La plus puissante éolienne fut construite au Vermont, aux Etats-Unis en 1942.Elle possédait deux pales de 53m de diamètre et produisait 1250 KW2.En France, une éolienne de 800 KVA tripale de 31m de diamètre fut construite et testée de 1958 à 1960 à Nogent-le-Roi3.Cette éolienne (BEST-ROMANI) a fourni jusqu'à 1200 KW lors de son utilisation.D'autres éoliennes de taille moyenne furent construites dans d'autres pays: ex.- au Danemark, 200 KW, 3 pales de 24m de diamètre (4,5,11) -\ten URSS à Balaclava, 100 KW, 30m de diamètre (1,31) -\ten France, EDF, Neyrpic, 130 KW, 21m de diamètre (6) 48 -\ten Angleterre, système Andreau-Enfield, 100 KW, 24m de diamètre (1) -\ten Allemagne, système Hütter-Allgaïer, 100 KW, 35m de diamètre (7) -\tet d'autres éoliennes plus petites de 45 KW, 40 KW et 25 KW respectivement au Danemark, en URSS et en Angleterre, etc.Certains de ces essais se terminèrent par des accidents (bris de pale généralement) d'autres par des succès incontestables.La technique avait cependant été maîtrisée; étant donné que ces machines étaient peu ou pas rentables, leur construction n'a pas été poursuivie .C'est en URSS, semble-t-il, que les éoliennes ont été le plus utilisées.En 1954, un délégué soviétique précisa à la Conférence Mondiale de l'Energie que le nombre d'éoliennes dans son pays était de 29500 représentant une puissance installée de 167.000 CV.Il existe à Moscou un Institut pour l'électrification des Fermes où sont mises au point diverses éoliennes dont la plus puissante produit 15 KW.Ces aérogénérateurs rendent de grands services en Sibérie et dans les régions rurales8.De nombreuses machines, d'une puissance de moins de 10 CV, sont actuellement construites en série dans divers pays (France, Canada, Allemagne, Australie, Etats-Unis, etc.).L'Organisation des Nations Unies s'intéressa aux Sources d'énergie non-conventionnelles en organisant, à plusieurs reprises, des conférences traitant des énergies solaire, éolienne, géothermique, marémotrice, etc.4'5 49 Des conférences similaires furent organisées par l'OTAN7, l'O.C.D.E.9 et l'O.M.I.10.Aux Etats-Unis, en juin 1973, un symposium sur les Systèmes de Conversion de l'Energie Eolienne fut organisé conjointement par la Fondation Nationale des Sciences et l'Administration Nationale de l'Aéronautique et de 1 ' Espace-*-*-.Cette conférence a réuni à nouveau la plupart des pionniers de l'énergie éolienne et présenté un bilan des connaissances acquises dans le domaine ce qui permit de tirer un enseignement pour le futur afin de ne pas disperser les efforts et ne pas répéter les erreurs du passé.Les sujets suivants ont été discutés: -\tles grandes expériences du passé, les caractéristiques du vent et des rotors -\tdivers systèmes de conversion et de stockage d'énergie -\tles applications individuelles et les systèmes proposés récemment pour l'utilisation à grande échelle de l'énergie éolienne.Des comptes rendus ont été publiés en décembre 1973.En mai 1974, un autre colloque eut lieu au Canada, organisé par le Département de Génie Mécanique de l'Université de Sherbrooke.Une révision des projets en cours au Canada, des différents aérogénérateurs proposés et des systèmes intégrés fut entreprise.Une plus grande coordination de la recherche et du développement fut proposée.Les comptes rendus sont dis- 50 poniblesl2> un groupe de chercheurs de cette Université étudie l'effet déprimogêne dans une éolienne constituée d'un Venturi.La succion dans ce dernier, rythmée par une vanne cyclique provoque un mouvement oscillant dans un liquide.La conversion directe de l'énergie éolienne en chaleur par dissipation visqueuse, ainsi que l'utilisation du mouvement oscillatoire d'une masse de fluide pour produire de l'électricité par induction électro-magnétique font l'objet d'études théoriques et expérimentales.Un système plus conventionnel, composé d'une éolienne tripale, pour chauffer une enceinte isolée est présentement testél3.A l'Université Princeton, une éolienne d'un type nouveau est étudiée1^.Elle est composée d'une structure simple et légère.Le bord d'attaque des pales est constitué d'un tube et le bord de fuite d'un câble entre lesquels est tendue une voilure en Dacron.Ce rotor a, à basses vitesses, des caractéristiques aérodynamiques similaires à celles des rotors à pales rigides.Une éolienne de ce type, de 7,6 mètres de diamètre produirait 10 KW pour un vent de 38,4 km/h et 20 KW pour un vent de 48 km/h.D'autres programmes de recherches sont actuellement en cours en Amérique du Nord à l'Institut Brace de l'Université McGill^, â l'Université d'Orégon1^, à l'Université d'Oklahoma17, à l'Université de l'Etat d'Oklahoma18, à l'Université Internationale de Floride1^, à l'Université du Massachussetts12 et dans certains instituts tels que Hydro-Québec20, la NASA11 et certaines firmes privées aux Etats-Unis. 51 En Europe, l'effort de recherche a été considérable si l'on en juge par les expériences du passé.SEAS au Danemark3^ EDF en France3, 1'ERA en Angleterre53, Hütter en Allemagne^! etc.21 à 35# Certaines recherches sont actuellement en cours à l'Era, à l'Université de Stuttgart (Professeur U.Hütter), au T.N.O.en Hollande, etc.Puissance utilisable, de V énergie du vent La puissance est proportionnelle à l'énergie cinétique passant par la veine de l'aérogénérateur.La sélection d'un site adéquat est très importante et les données du vent doivent être étudiées sur la plus grande période possible.Différents types d'anémomètres ont été mis au point (l,51d) et différentes théories plus ou moins compliquées ont été émises pour calculer la puissance produite par des aérogénérateurs grâce au vent 1,2,4,5,6,etc.La puissance du vent varie avec le CUBE de la vitesse du vent.D'une manière approximative on pose généralement!: Pt - K.A.V.3 où Pt en KW est la puissance théorique du vent A en m2 est la surface balayée par l'engin V en m/s ou km/h est la vitesse du vent et K un coefficient K = 0,00064 si V est exprimé en m/s K = 0,0000137 si V est exprimé en km/h.A.Betz35 montra que le rendement maximum dans l'extrac- 52 tion de cette puissance est de 59.3%.Cependant, suivant le modèle et type d'éolienne, le rendement sera moins élevé et on considère généralement que la puissance produite par l'éolienne ne sera que de 20 à 40% de l'énergie disponible dans le vent.P = (0,2 à 0,4) K.A.V.3 Chaque éolienne possède donc une courbe de rendement variable suivant le type, le nombre de pales, les caractéristiques, etc.En général, les éoliennes à pales multiples, le plus souvent dans les zones peu ventées, ont un coefficient de puissance d'environ 10 à 20%, tandis que les aérogénérateurs bis ou tripales modernes, tournant rapidement peuvent atteindre des rendements de 45%.On appelle vitesse nominale, la vitesse du vent à partir de laquelle l'éolienne produira sa puissance optimale.Au-dessus de cette valeur, la puissance sera généralement contrôlée.On peut extraire environ 0,2 KW par m^ d'aire balayée dans un vent de 36 km/h Ce chapitre ne donne qu'une idée très approximative des théories existantes pour calculer l'énergie extraite du vent.Toute étude sérieuse devrait considérer les courbes de fréquences du vent, les courbes puissance-durée, etc.Ces théories sont discutées en plus de détails dans la littératurel/2,4,5,6,11,51,57a,etc.AApect economique On trouvera dans la littérature pertinente de nom- 53 breux details concernant le coût d'exploitation des installations éoliennesl>5,6,11,etc.et certains cas particuliers sont discutés dans cet article.Le prix initial des éoliennes est assez élevé.Malgré ce fait, elles peuvent être employées économiquement dans les régions isolées où le coût de l'énergie produite par les moyens traditionnels est prohibitif.Les petites centrales sont toujours d'un prix élevé.Par exemple, Dr G.T.Ward-^6 mentionne les coûts suivants en dollars par KW de puissance installée, exemples : petit générateur nucléaire\t100\tKW\t2400$/KW groupe diesel\t50\tKW\t315 turbines hydrauliques\t10\tKW\t600 à 1200 gaz méthane (déchets agricoles)\t5\tKW\t600 éolienne axe vertical (pompage)\t80\tKW\t1875 petite éolienne à pales multiples\t132\tW\t4200 éolienne moyenne â pales multiples\t528\tW\t2840 groupe diesel\t3\tKW\t300 aérogénérateur moderne\t5\tKW\t360 grande éolienne (réf.1)\t106\tKW\t300 etc.A titre d'exemple, voici une liste des prix de certaines éoliennes disponibles sur le marché: (Veuillez écrire aux fabricants pour obtenir les prix les plus récents). 54 - Lubing M 022-3; 2,2 m diamètre, produisant 400 W pour un vent de 12m/s: éoliennes variant de 1650 à 3000 DM.-\tEoliennes Hertog (pompage): 2500 florins.-\tAérogénérateurs Dunlite 300 W\t12\tV\t323,50\tdollars australiens 1000 W\t32\tV\t564 1500 W\t32\tV\t675 2000 W 12 à 48 V 1130 -\tAérogénérateurs Aerowatt: modèle 24 W\t24 FP 7\t3500 120 W\t150 FP 7\t7750 300 W\t300 FP 7\t11000 4000 W\t4100 FP 7\t29000 rogénérateurs Enag:\t\t 250 W\t12 V\t3666 1200 W\t30 V\t6753 2000 W\t110 V\t9975 - Eoliennes Comet (pompage): diamètre: 2,4 m\t280 dollars australiens 3,1m\t370 4,25 m 655 6,7m\t2135 9,1m\t3770 (Prix sans la tour) On a comparé en URSS® différents coûts de pompage lorsqu'on utilisait: 1- des pompes électriques se trouvant à 2 KM, 1 KM et 500 m d'un réseau d'énergie 55 2-\tun générateur diesel 3-\tune petite éolienne de type VP-3M (1 CV, diamètre 3 m) .Dans la région considérée, l'éolienne devenait rentable lorsque la vitesse du vent dépassait 4,1 m/s.Un rotor Savonius fut construit aux Barbades pour une somme de 51 $ US.37.Même si le prix initial d'une éolienne peut paraître élevé, c'est plutôt le coût annuel d'utilisation qu'il faut prendre en considération lorsqu'on détermine la rentabilité d'une installation.Pour chaque site étudié, on procédera à une étude de l'énergie du vent disponible et une étude économique comparative des coûts des différents systèmes de production d'énergie afin de déterminer celui qui est le plus rentable373.Sous certaines conditions, le système éolien avec ou sans système d'appoint sera le plus adéquat.La notion de coût perd son sens pour certaines applications dans les zones arides des pays en voie de développement où, parfois, la question n'est pas de savoir à quel prix l'énergie sera produite mais si oui ou non une pompe sera actionnée pour puiser l'eau nécessaire dans le village.On doit donc, nécessairement traiter chaque cas séparément et le lecteur trouvera tous les renseignements nécessaires dans la littérature1' 2,6, etc.Stockage, d'cncsigtc ou AyAtème d\u2019appotnt?Vu la nature intermittente du vent, il est nécessaire, si l'on doit délivrer de l'énergie primaire à la demande, de prévoir, soit un stockage d'énergie, soit un 56 groupe électrogène d'appoint, soit une combinaison des deux.L'énergie peut être emmagasinée en pompant de l'eau dans un réservoir, lorsqu'il y a du vent, pour utilisation ultérieure à travers une petite turbine hydraulique.Ce type de stockage mécanique dépend cependant des conditions topographiques et, surtout de la construction d'un réservoir, en général trop cher pour les applications courantes.Le stockage électrique est généralement rentable lorsque la puissance installée est réduite.Les batteries employées (au plomb, au cadmium-nickel, etc.) nécessitent un entretien régulier.Cette forme de stockage sera employée avec succès dans des petites installations similaires à certaines décrites dans cet article.Le stockage d'énergie thermique, employé surtout dans la technologie de l'énergie solaire, utilise les principes de la capacité thermique des matériaux et de la chaleur de fusion et de vaporisation de certaines substances.Il est possible d'emmagasiner de la chaleur dans de l'eau^^, des roches^ ou des sols^l, et de la récupérer sous forme d'énergie plus tard.Certaines méthodes de stockage utilisent la chaleur de fusion dégagée lors du passage de l'état solide à l'état liquide (et vice versa) de certaines substances.Un procédé similaire se sert de la chaleur de vaporisation .Un groupe de chercheurs, â l'université de l'Etat 57 d'Oklahoma, étudie des systèmes de stockage pouvant s'appliquer aux énergies solaire et éolienne utilisées simultanément-*-8 .D'autres groupes travaillent actuellement à la mise au point de méthodes diverses pour emmagasiner l'énergie solaire.Le lecteur pourra se référer à la littérature pertinente.Il a été suggéré de stocker l'énergie en effectuant 1'électrolyse de l'eau, l'hydrogène ainsi produit pouvant être utilisé ultérieurement dans des piles à combustibles.Cette méthode pourrait se révéler économique sur une grande échelle mais elle obligerait la réorientation des industries et des besoins de la société vers l'hydrogène plutôt que vers les combustibles traditionnels employés pour 1 ' instant-*-*- \u2022 12.D'autres formes de stockage sont possibles par exemple en comprimant de l'air ou des gaz dans les excavations souterraines, en utilisant des volants d'inertie, etc.11'20 De nombreux aérogénérateurs de toute puissance ont fourni leur énergie directement dans des réseaux interconnectés et les détails sont disponibles1'2'^2.Lorsque les puissances installées sont inférieures à 100 KW, il sera généralement plus rentable d'utiliser une éolienne couplée à un groupe électrogène d'appoint.Dans un site bien venté, l'aérogénérateur fournira une grande partie de l'énergie nécessaire et le coût initial élevé de cet engin sera vite remboursé grâce aux économies de combustible réalisées.Dans les régions isolées, il sera possible de prévoir des groupes à démarrage et 58 arrêt automatique afin de maintenir la constance de l'énergie ou afin de veiller à ce que les accumulateurs soient toujours chargés.Des études économiques vont être entreprises par l'auteur afin de déterminer la rentabilité de ces systèmes dans les régions arctiques du Canada.Eottenne du Con-ie^L-t du Rec.he,sich&A du Canada M.R.S.Rangi et M.P.South, deux chercheurs du Conseil National de Recherches du Canada (CNRC) ont développé une éolienne à axe vertical fonctionnant avec un coefficient de puissance élevé.Cette éolienne a l'avantage d'être économique.Le rotor est composé de 2 ou 3 pales courbes reliées à un axe vertical.Les pales sont à cordes constantes et symétriques, roulées à froid à partir de plaques d'acier et, placées parallèlement à l'axe (profil approximatif des pales: NACA 0012).Pour rendre les efforts de flexion minimum, les pales doivent être placées suivant la courbe de chaînette.L'aire balayée sera maximum lorsque le diamètre du rotor sera égal à sa hauteur.Après avoir testé une éolienne bipale de 4,25 m de diamètre dans un tunnel aérodynamique V/STOL du CNRC^^, plusieurs éoliennes tripales de 3,65 m de diamètre ont été construites et testées près d'Ottawa44.La puissance produite par ces rotors omnidirec-tionnels varie de 0,67 à 0,9 KW suivant les modèles testés pour une vitesse du vent de 24 km/h.Le Département de Recherches pour la Défense du Canada a testé une de ces éoliennes l'hiver dernier4^ 59 afin de prouver sa fiabilité dans les régions nordiques du Canada.Le problème du givrage des pales a fait l'objet d'études.Un prototype similaire a également été testé par la NASA aux Etats-Unis.Il produit 1,3 CV pour un vent de 24 km/h.Les calculs et recherches des deux chercheurs du CNRC les ont conduits indépendamment à la mise au point d'une éolienne semblable à celle brevetée psr le français G.J.Darrieus en 1931 en France et aux Etats-Unis.L'éolienne mise au point par le CNRC, vu son prix assez bas, jouira sûrement d'une popularité grandissante dans les sites isolés.D'autres machines, plus puissantes seront testées dans le futur.Application deA éolienneA L'énergie éolienne peut être rentable dans les régions isolées, bien ventées où l'énergie produite par les moyens classiques est trop coûteuse.Les exemples d'utilisations décrits ci-après ne concerneront généralement que des petites applications bien spécifiques.Il est à noter que la plupart des installations presentees ont été réalisées et testées avec des engins disponibles en séries.D'autres éoliennes pourront être utilisées pour des emplois similaires dans d'autres régions du globe où les conditions semblables seront réunies: I Alimentation de* ph.an.eA pan éoliennea Des aerogenerateurs ont ete employés avec succès 60 afin d'alimenter en courant des phares et différentes aides à la navigation en France4^, Australie4\"^ et Nouvelle Zélande4®.Le Service Technique des Phares et Balises de France a utilisé une éolienne AEROWATT à deux pales de 5,73 m de diamètre d'une puissance de 5 KW pour l'alimentation d'un phare à Sept-Iles.Les caractéristiques de cette éolienne la rende très fiable.Dans une étude, M.J.Prunieras4^ compare, un système classique constitué de 2 moteurs diesels de 13 CV couplés à un alternateur de 6,25 KVA alimentant des batteries au Cadmium-Nickel de 115 V-310 AH, à un système utilisant l'éolienne Aérowatt couplée à un diesel d'appoint et alimentant des batteries au Plomb de 500 AH maintenant une tension de 115 V ± .5%.M.Prunieras nous fait constater qu'en 1961, l'éolienne a ainsi fourni jusqu'à 80% de l'énergie nécessaire au phare: exemple : Temps d'allumage Energie produite a)\téolienne: 4128 hr b)\tappoint:\t919\thr a)\téolienne: 6880 KWHR b)\tappoint:\t1378\tKWHR a: (80%) b: (20%) Une étude économique nous révèle enfin les coûts suivants considérant un amortissement sur 20 ans pour l'éolienne et sur 75 ans pour son support en béton armé et un taux de 7% (coûts actualisés sur une période infinie) : 61 -\tphare équipé de groupes\t210.000 FF électrogènes seulement -\tphare équipé d'un\t90.000 FF aérogénérateur Il aurait fallu admettre un taux d'actualisation de 28% pour que les coûts actuels deviennent égaux; ce qui permettait de conclure en la rentabilité du système éolien.Une éolienne fixe de type Venturi est utilisée sur l'île de KAWAU en Nouvelle-Zélande^.L'engin utilisé est une structure fixe dont les embouchures convergent sur une éolienne à pales multiples de 48 cm de diamètre.Un courant de 2,3 A est produit pour un vent de 48,3 km/h.Les batteries utilisées nécessitent un courant de 1 A-12 V.L'effet \"Venturi\" de la structure réduit de 3 fois le diamètre requis.L'avantage de cet engin est qu'il n'y a aucune partie mobile dans la structure en aluminium qui s'élève à 2,45 m du sol.La puissance fournie est encore de plus de 50% lorsque le vent souffle à angle droit sur l'engin.En Australie, 2 éoliennes Dunlite ont été installées^ afin d'alimenter 2 balises, se trouvant au large des raffineries de pétrole de Kwinana, destinées à rendre la circulation moins périlleuse aux navires approchant les chenaux dragués.Auparavant, les batteries devaient être changées tous les 18 jours au prix d'opérations assez compliquées.Maintenant, une visite de routine par mois suffit pour vérifier le bon fonctionnement des éoliennes qui ont déjà dû résister à des vents 62 de plus de 96 km/h.En France, une éolienne de 1,1 KW alimente un phare d'atterrissage à Faraman, en Camargue.II Ve.44alemunt de l ' eau de rmn pan éo££enne-ô 50 M.Solomon , un ingénieur roumain, propose un système de dessalement de l'eau de mer constitué d'une éolienne couplée à des distillateurs à thermo-compression fonctionnant sous le principe de pompes à chaleur et de ce fait, de haut rendement thermique.Le système proposé est tout à fait automatique.En effet, en réalisant le démarrage \"par fréquence\" des électromoteurs du dispositif de dessalement, auquel est interconnecté l'éolienne, les deux parties se mettront d'elles mêmes en mouvement et s'arrêteront toutes deux automatiquement selon la présence ou non du vent.La solution de M.Solomon mérite l'attention.En effet, dans son cas particulier, au lieu d'essayer d'obtenir une éolienne tournant à vitesse de rotation constante, (nécessitant des dispositifs de régulation très onéreux), il propose de laisser tourner les éoliennes librement avec des vitesses de rotation variables comme les vitesses du vent.En fait, c'est ce régime de fonctionnement, dit à module constant, qui assure la meilleure utilisation de l'énergie du vent et qui permet de produire plus d'énergie.La méthode de fonctionnement ci-dessus pourrait être employée pour la production d'énergie électrique en utilisant des régulateurs de voltage et d'intensité .Pour plus de détails concernant ces études veuillez consulter les références 51a-b# M> Solomon illustre éga- 63 lement la coïncidence parfaite qui existe entre les caractéristiques dynamiques de l'ensemble électroéolien d'une part et du dispositif de dessalement d'autre part.En guise d'exemple, il cite l'emploi possible d'une éolienne de 30.2 m de diamètre produisant environ 428 KW pour des vents de 14 m/s.En supposant qu'il soit possible de produire 834.000 KWHR par an, et que la consommation spécifique des distillateurs à thermo-compression soit de 10 à 11 KWHR par m3 d'eau pure produite, une grande éolienne de ce type produirait 76.000 m3 d'eau dessalée, assez pour alimenter quelques milliers d'habitants ou irriguer environ 40 ha.Il serait intéressant d'étudier plus en détail la rentabilité de systèmes similaires dans certaines régions arides du monde.III Alimentation en courant des station* géopkysiques automatiques De nombreuses stations de ce genre existent dans les régions éloignées.Vu leur isolement, les frais entraînés par des dispositifs de production d'énergie traditionnels sont trop élevés.Il a été prouvé que l'emploi de petites éoliennes couplées à des batteries bien protégées des intempéries était de loin la solution la plus rentable, exemples : - Eoliennes Aerowatt utilisées au Groenland et dans 1'Antarctique.(de 1 à 5 KW). 64 -\tEoliennes Dunlite utilisées dans 1'Antarctique par les australiens.(1 à 2 KW).-\tEoliennes Lubing utilisées dans le nord du Canada (400 W), Université McGill.-\tEolienne australienne (200 W) utilisée dans 1'Antarctique (division antarctique).-\tEolienne Windcharger (200 W) utilisée par l'Institution d'Océanographie SCRIPPS en Baja California pour alimenter une installation astromé-trique etc.Parfois les instruments de ces stations doivent être maintenus dans des intervalles de températures prédéterminés.Des éoliennes peuvent être employées à ces fins également.IV Protection cathodique de* oléoduc* Les oléoducs enfouis sont sujets à la corrosion.Ils peuvent être protégés par des enduits ou en rendant l'acier cathodique.Ces deux procédés peuvent être combinés.La protection cathodique peut être du type à anode sacrifiée (de magnésium ou de zinc), mais cette méthode est assez dispendieuse et nécessite des remplacements périodiques.D'autre part, des anodes non-sacrifiées de carbone peuvent être utilisées avec une source extérieure de force électromotrice^2# De l'énergie a été produite à cette fin par des éoliennes en France (générateur Aérowatt), en Russie et aux Etats-Unis (M.L.Jacobs)^.Cette méthode pour la protection cathodique pourrait à nouveau être utilisée et des études complémentai- 65 res se rapportant à des cas pratiques devraient être entreprises.V AHmzntoLtlon de-6 nadlob, T.l/., £e.l£pkone.* , tizlai.4 he,ti£z£znA, e-tc.Un peu partout dans le monde, de petites éoliennes ont été utilisées à ces fins avec grand succès: exemples : -\tL'Administration des Télécommunications de Suède a employé à RUOTO une éolienne Lubing afin de fournir l'énergie électrique nécessaire pour les besoins d'un standard téléphonique situé dans une région où il n'existe pas de réseau.L'éolienne fournit 80 W pour un vent de 17,5 km/h et 300 W à 52 km/h.Elle charge une batterie de 36 V dont la capacité est telle qu'une période de 4 semaines sans vent permet encore au système de fonctionner normalement^.-\tDe même, en Australie, des éoliennes Dunlite chargent des batteries d'une capacité de 200 AH alimentant des téléphones et allouant au système une période sans vent de 14 jours^.-\tEn Australie, une éolienne Dunlite est utilisée pour fournir de l'énergie à un relai hertzien.Le lien de 2300 km a augmenté le nombre de circuits par 960 et permet la transmission directe d'images de télévision entre Sidney et Perth.Le système est composé d'une éolienne Dunlite de 2 KW - 24 V couplée à un générateur diesel de 24 V - 4 KW/2 KVA - 240 V chargeant des batteries au plomb de 1000 AH^. 66 VI Pompage de l'eau Le pompage de l'eau est, en fait, la plus vieille application des éoliennes.Des études détaillées ont été publiées à ce sujet4,5,6b,8,15,54,67,68,etc.Nous ne citerons ici que quelques capacités de pompage : -\tl'éolienne russe Sokol (15 KW) peut pomper de 13 à 15 m3/h d'une profondeur de 100 m pour un vent de 25 km/h.-\tles éoliennes russes Bouran (1,8 KW) et Berkout (1,6 KW) pompent respectivement 3 m3/h et 1,6 d'une profondeur d'environ 30 m pour un vent de 29 km/h.-\tl'éolienne expérimentale Brace (10 CV) installée aux Barbades et qui alimente un petit réseau d'irrigation par aspersion54 peut pomper 14 m3/h d'une profondeur de 30 m pour un vent de 32 km/h.-\tl'éolienne Lubing55 peut pomper 9 m3/jour d'une profondeur de 7 m pour un vent de 18 km/h.-\tl'éolienne Hertog pompe 3 m3/minute d'une profondeur de 1 m.5^ Il faut aussi mentionner le Rotor Savonius qui peut facilement être construit par un bricoleur3^ à partir de 2 grands barils d'huile vides, coupés en deux et montés sur un axe.Cette éolienne à axe vertical d'environ 1,7 m2 d'aire balayée produit peu de puissance mais peut pomper 1,25 m3/h d'une profondeur de 3 m pour un vent de 16 km/h.Elle est particulièrement applicable aux pays en voie de 67 développement car elle ne nécessite aucun entretien.Pour ces pays, généralement situés en zones arides peu ventées, l'ancien type d'éoliennes à pales multiples peut être employé avec succès.La firme Cornet en Australie en fabrique encore, les diamètres variant entre 2,7 m et 30 m.Des études ont été faites sur le couplage des différents types de pompe aux éoliennes68.VII ElzctsiifilccLtlon de-6 village.* Dans les régions isolées, vu la dispersion de la demande, et le coût élevé du combustible, il est souvent très onéreux de produire de l'énergie par les méthodes conventionnelles.Les puissances installées dans ces régions peu peuplées sont souvent inférieures à 100 KW.Des aérogénérateurs de 10,25,50 et 100 KW ont été testés avec succès.Ils fonctionnaient soit isolément (avec ou sans groupe électrogène d'appoint) soit en parallèle sur un réseau existant.Sous certaines conditions, des éoliennes de puissance similaire couplées à des systèmes d'appoint, pourront fonctionner de façon rentable grâce à l'économie de combustible réalisé chaque fois que le vent souffle.Dans un site venté, l'éolienne fournira la majeure partie de l'énergie nécessaire.Pour mieux déterminer l'économie réalisable, une étude du potentiel éolien a été entreprise pour les régions arctiques du Nouveau-Québec (Baie de Déception).En assumant diverses conditions-^ a., en considérant que le prix des éoliennes de 12 CV variait de 7500 à 14000 dollars canadiens, les coûts de production d'énergie 68 secondaire électrique variaient entre 7,5 et 13 cents/ KWHR lorsque 25000 et 20000 K WH R étaient respectivement produits.En un site voisin, plus venté, (Asbestos Hill), les coûts respectifs, sous les mêmes conditions, étaient de 5,65 à 9,8 cents/KWHR pour des productions de 32000 et 26500 KWHR.Les coûts de l'énergie produite suivant les méthodes conventionnelles peuvent atteindre 30 cents/KWHR dans les régions nordiques du Québec.Des recherches ont été faites concernant l'électrification des villages en URSS69, en Roumanie510 et dans divers centres de recherches1.VIII Eluctnl^cation de-i maison* at ^eAme-6 t-ôotee-ô L'Association de Recherches Electrique d'Angleterre56 a fait des expériences pour électrifier des fermes en utilisant dans un cas un aérogénérateur All-gaïer produisant 6 KW courant alternatif et 1,5 KW courant continu et dans un autre cas une éolienne de 25 KW de type Dowsett.L'éolienne Allgaïer démarrait lorsque les vents atteignaient 16 km/h et fournissait sa puissance maximum pour un vent de 37 km/h.Des batteries de 240V -20 AH étaient prévues.Les charges sur le réseau étaient les suivantes59: c.a.:\tChauffage à 11 éléments 5360 W Chauffage par immersion 2600 W Stockage de chaleur\t1440 W (3 phases) 69 Chauffage des sols\t560\tW Moteur pour le pompage\t1100\tW de 1'eau\t\t Lampes à l'intérieur\t1000\tw Lampes à l'extérieur\t600\tw Un fer à repasser\t450\tw Une radio\t75\tw Le plein emploi de l'énergie disponible au site considéré était possible grâce à l'utilisation d'un ingénieux dispositif de sélection des charges en forme de relais à bobinage mobile.Suivant le courant reçu de l'alternateur, donc en fonction de l'énergie produite a partir du vent, un petit moteur engageait des circuits à l'aide de cames (une tous les 6 degrés autour de l'axe de rotation).Cette façon de procéder permettait d'utiliser au maximum l'énergie du vent.L'expérience dura 3726 heures et pour une vitesse moyenne du vent de 13,7 km/h, l'énergie produite fut de 4510 KWHR (3962 KWHR a.c.et 548 KWHR d.c.).Dans toutes les régions du monde, des expériences sont actuellement en cours pour l'électrification des maisons isolées.M.H.Clews a publié un petit livret résumant son expérience dans l'édification d'un aérogénérateur Quirk de 2000 W - 115 V dans l'état du Maine aux Etats-Unis.Le système de stockage, le circuit électrique, les appareils de conversion c.c.à c.a., ainsi que d'autres détails pertinents y sont décrits^.Dr T.Wentink Jr.teste actuellement une éolienne suisse Elektro de 6 KW à Ugashik, petit village situé dans la péninsule aléoutienne en Alaska^. 70 La plupart des éoliennes décrites dans cet article peuvent être employées pour l'électrification d'habitations, la puissance de l'engin étant déterminée par les charges sur le circuit.IX Vzt> kyd.t10ll2.nnzt>?Des études ont été faites en France^ sur la possibilité d'utiliser l'énergie des courants marins au moyen de machines analogues aux aérogénérateurs.Vu les différences de densité entre l'air et l'eau, un courant de 3 m/s mouvant un générateur marin de 10,5 m de diamètre produirait la même puissance (500 KW) qu'un générateur éolien de 26,5 m de diamètre mû par un vent de 15 m/s.Selon les auteurs, dans un site où les courants marins sont importants, il serait possible d'obtenir 10900/m^ d'aire balayée d'énergie brute par an (jusqu'à 71000 KWHR/m^ dans un site exceptionnel).Plus récemment, un colloque a été organisé par l'Administration Nationale des Océans et de l'Atmosphère des Etats-Unis^ pour étudier la fiabilité d'utiliser une partie de l'énergie du courant de Floride (Gulf-stream) en employant différents types d'éoliennes (à pales, Venturi, Savonius, etc.) placées au fond du plateau continental au large de la Floride.Système.\"V\"?De nombreuses personnes désirent construire de petites éoliennes elles-mêmes afin de produire assez d'électricité pour alimenter quelques lampes, radios, etc.et même pour pomper un peu d'eau pour du bétail 71 dans un endroit isolé.La revue \"Système D\" a publié un excellent fascicule décrivant 14 éoliennes faciles à construire par tout bricoleur averti (tant pour produire du courant que pour pomper l'eau64).Un bricoleur pourra aussi aisément construire un Rotor Savonius^S pQur pomper de l'eau.Aux Etats-Unis, la firme Windworks66 a mis au point un petit générateur éolien dont les 3 pales en résine peuvent être facilement coulées à partir de profils extensibles vendus par la firme.Les éoliennes modernes sont des machines très perfectionnées et il n'est pas recommandé d'en fabriquer soi-même sauf peut-être pour des puissances inférieures à 500 W.Le bris sera souvent la rançon d'une construction hâtive mal étudiée.ConcluAsLon Dans cet article, nous avons passé en revue quelques applications des éoliennes pour les régions isolées où elles sont particulièrement rentables vu le coût élevé du combustible.Dans certains cas des éoliennes couplées à des dispositifs d'appoint permettront d'économiser de l'énergie lorsque le vent sera présent.Il en résultera une épargne considérable en combustible.Dans les pays en voie de développement les éoliennes serviront à pomper de l'eau pour le bétail, à électrifier les fermes.Certains modèles d'éoliennes dans les basses puissances et pour le pompage en général 72 pourront aisément être construits sur place par les populations locales.Pour tout type d'installation, il est conseillé de bien choisir le site, de faire une étude technique du potentiel éolien disponible dans l'endroit considéré et alors, de faire une étude économique visant à déterminer la rentabilité du système éolien par comparaison aux solutions classiques.La technologie est disponible et les connaissances accumulées au cours des dernières décennies sont suffisantes pour que de nouvelles applications puissent être réalisées avec succès.Il serait par exemple intéressant d'alimenter en guise d'essai avec une éolienne une partie d'un village; pour après fournir l'électricité au village entier grâce a ces éoliennes couplées à des groupes électrogènes d'appoint.A une époque où l'on parle tellement d'utiliser nos ressources d'une façon plus équitable, ne serait-il pas temps d'employer là où c'est possible cette énergie inépuisable, non polluante et gratuite qu'est le VENT?CHRISTIAN BETTIGNIES professeur Département de Génie Université de Moncton 73 Référence* 1.\tGOLDING, E.W., The generation of electricity by Mind power, E.&F.N.Spon Ltd., London, 1955, 312 pages.2.\tPUTNAM, P.C., Power from the wind, Van Nostrand 1948 .3.\tLe* kérogénérateur* à hélice* en alliage léger de V Electricité de France, pp 1229-1236, Revue de l'Aluminium, vol.35, no 260, Décembre 1958.4.\tAc^e4 offlclel* de la Conférence de l'Une*co *ur le* énergie* *olalre et éolienne, à New Delhi, 1954.UNESCO, Paris 1956, 238 pages.5.\tActe* officiel* de la conférence de* Natlon*-Unle* *ur le* \"*ource* nouvelle* d\u2019énergie\u201d, Rome 21-31 Août 1961.vol.7, Energie Eolienne.6.\tVADOT, L.a)\tMars-Avril 1957 - Etude *ynoptlque de* éolienne* b)\tSeptembre 1957 - Le pompage de l\u2019eau par éolienne* c)\tOctobre 1958 et Janvier-Février 1959 - La production d'énergie électrique par éolienne*, publiés dans la Houille Blanche, Grenoble, France.7.\t\"Solar and Aeolian Energy\" A.G.Spanides and A.D.Hatzikakidis, editors, Proceedings of the International Seminar on Solar and Aeolian Energy, Sounion, Greece September 1961, Plenum Press, N.Y.8.\tIA.I.SHEFTER (en russe) - Un compte rendu *clentl-flque, technique et économique du développement du potentiel éolien et recommandation* pour l\u2019emploi d\u2019éolienne*.Département de l'information technique et scientifique, Moscou 1966, 59 pages.9.\tOrganization for European Economic Cooperation.Committee for Productivity and Applied Research, vol.II of the Final Report of the Working Party on Wind Power, 1954. 74 10.\tTechnical Note.No 4, Ene/igy fi/iom the.(JJtnd.World Meteorological Organization, Publication no 32, Geneva, Switzerland 1954.11.\tWind Ene/igy ConveA.Alon System*.Workshop proceedings, NSF-NASA June 11-13, 1973 Washington D.C.NSF/RA/W-73-006, December 1973.12.\tEne/igle Eolienne.Realisation* et Possibilités, Université de Sherbrooke, Département de Génie Mécanique, 29 mai 1974.13.\tConve/islon de l'Ene/igle Eolienne.Rapport annuel, mai 1974, Département de Génie Mécanique.Université de Sherbrooke, Sherbrooke, Canada.14.\tSWEENEY, T.E.The Princeton Windmill PA.ogA.am AI S Repo/it no 1 09 3, March 73.Department of Aerospace and Mechanical Science Princeton University, USA.15.\tBrace Research Institute, McGill University.Liste des publications ( nomb/ieu* es a.é^é/iences) Montréal.16.\tWind PoweA.Potential In Selected A/ieas ofa Oregon, Report no PUD 73-1.Oregon State University, USA.17.\tBERGEY, K.H.Teaslblltty o {, Wind PoiveA.gene/iatlon {>oa.CentA.al Oklahoma, University of Oklahoma, Norman, Oklahoma.18.\tRAMAKUMAR, R., ALLISON, H.J.and HUGHES, W.L., \"Sola/1 Ene/igy Conve/islon and sto/iage Systems fioA.the Futu/ie\" presented to the 1974 IEEE Summer Power Meeting & Energy Resources Conference, July 1974, Anaheim, California .19.\tCOULTER, P.E., School of Technology, Florida International University, Florida.20.\tVAN SANT, J.\"A wind PoweA.ed Elect/ilcal System ^oa.Remote A/ieas\", Symposium de l'Université de Sherbrooke pp 199-213.21.\tAILLERET, P.L \u2019 éne/igle éolienne, i>a valeu/i et la 75 pA06pzctlon dzs sltzs.Revue Générale de l'électricité.Mars 1946.22.\tDARRIEUS, G.Utllls atlo n do, l' z nz n g l z zollznnz.Se4 pznspzctlvzs, pnlnclpzs zt modzs dz nzallsa-t^ion.Bulletin de la Société d ' Encouragement pour l'industrie Nationale, France 7 mai 1953.23.\tHUTTER, u.Tkz us z o fi wind znzngy fion g znznatlng zlzztnlz cunnznt In Wzstznn Gznmany.Paper given at the World Power Conference.Brazil 1954.24.\tJUUL, J.(en danois).Rappont dz* nzs ultats obtz-nu* avzc Iz gznznatzun zollzn zxpznlmzntal SEAS.Elektroteknikeren, vol.47, pp.5-12, 7 janvier 25.\tFinal Rzpont on tkz Wind Tunblnz.Research Report PB 25370, Office of Production, Research and Development.War Production Board, Washington D.C.1946.26.\tPERCY, Thomas H.Elzctnlc Powzn &>iom tkz Wind, Federal Power Commission, Washington D.C.1946.27.\tLACROIX, G.Lzs pnoblzmzS zlzztnlquzs soulzvzs pan V utilisation dz V znznglz du vznt.Bulletin de la Société Française des électriciens.Vol.V, no 103, pp.211-215, Avril 1950.28.\tLANOY, H.Lzs aznomotzuns modznnzs.Girardot Paris, 1947, 192 p.29.\tMONNEY, C.R.Lzs aznomotzuns.Mémoires de la Société des Ingénieurs Civils de France, Mars 1943.30.\tCHAMPLY, R.Lzs motzuns à vznt.Dunod, Paris 1933 270 p.\t' 31.\tSECTOROV, V.R.(en russe).Rzpont on tkz opznatlng ckanactznlstlcs ofi tkz Initial 100 KW azno-zlzctnlc unit at Balaclava, Elektrichestvo, no 2 1933.32.\tSERRA, L.le vznt zn Fnancz zt szs possibilités d'u-tlllsatlon.La météorologie, Octobre-Décembre 1953, 76 pp 273-292.33.\tHONNEF, H.(Ulndknaitwenke.Vieweg & Sohn (1932) .34.\tGOLDING, E.W.Lange-Acale Genenatlon oi Electnlclty by wind Powen.Preliminary Report, Electrical Research Association, Technical Report.Ref.C/T 101, 1949.35.\tBETZ, A.lnJlndenengle and Ikne AuAnutzung dnn.dk Ulnd-mllklen, Vedenhoek and Ruprecht, Güttingen, 1946.36.\tWARD, G.T.Enengy aA a majon iacton In Man'A development.Technical Report no T 11, March 1964 Brace Research Institute.McGill University.37.\tBODEK, A.How to conAtnuct a ckeap wind ma.aki.nd ion pu.mpi.ng waten.Brace Research Institute, Do-it yourself leaflet no 5 McGill University.February 1965.38.\tSAVONIUS, S.J.S-noton and ItA appli.cati.onA, Mechanical Engineering, V 53, pp 333-8, May 1931.39.\tSCHONHOLZER, E.Hygienic Clean Ulnten Space Heating wltk Solan and Hydno electnlc Energy accumulated dunlng Summen and Stoned In InAulated ReAenvolnA.Solar Energy, vol.12, pp.379-385, no 3, May 1969.40.\tCLOSE, D.J.Rock Pile Tkenmal Storage ion Com^ont Ain Conditioning.Mechanical and Chemical Engineering Transactions of the Institutions of Engineers, Australia, vol.MCI, pp.11-22, no 1, May 1965.41.\tBRUN, G.La négulanlAatlon de V énengle Aolalne pan Atockage tkenmlque danA le Aol.Revue Générale de Thermique no 44, pp.865-882, Août 1965.42.\tKROMS, A.(en allemand).LeA centnaleA éollenneA danA l\u2019Inten-connection.Bulletin de l'Association Suisse des Electriciens.No 5, 6 mars 1954, pp.135-144.43.\tSOUTH, P.and RANGI, R.S.A wind tunnel InveAtlgatlon oi a 14 it dlameten ventlcal axlA windmill, Report 77 LTR-LA-105.National Research Council, Ottawa, sept.1972.44.\tRANGI, R.S., SOUTH, P., TEMPLIN, R.J.Wind.Power and the 1/ chaude4 Ces ressources ont le défaut qu'elles n'offrent pas de moyen de transporter la chaleur, que ce soit de l'eau ou de la vapeur.Leur exploitation dépend de l'utilisation de la technique de la fracturation hydraulique de la roche et de l'injection d'eau dans les fissures ainsi obtenues ou de la mise au point de techniques pour utilisation d'explosifs nucléaires pour les rendre accessibles.Type 5.La chaleur ambiante de4 région* normale-6 Pour atteindre les vastes réserves de chaleur présentes dans les régions normales de la terre, il faudrait forer ou creuser des tunnels â de grandes profondeurs, étant donné que les gradients ne sont que de 10° à 30° C.par kilomètre.Il est concevable que dans un avenir éloigné des dispositifs de creusage des tunnels pourraient être mis au point pour qu'on soit capables de se rendre aux grandes profondeurs impliquées .4.Historique du developpement L'homme se servit probablement d'abord des ressources géothermiques en utilisant les sources thermales 110 naturelles pour des bains qui étaient censés avoir une valeur thérapeutique.On en trouve des exemples dans le système de bains construits par les Romains en Bretagne autour de sources thermales naturelles.On utilisait aussi ces sources en Italie, soit en Toscane, à peu près à la même époque et de la même manière.En 1827, la chaleur de la vapeur naturelle de ce site servait a Francesco Larderel pour produire te l'acide borique par la méthode de l'eau chaude, et c'est pourquoi le site fut plus tard connu sous le nom de Larde-rello.C'est en 1904 qu'on procéda aux premières expériences de production d'énergie électrique et en 1905 que fut installée la première usine de production d'une puissance de 200 kW.En 1943, la puissance totale était de 126 MW, mais ces installations furent complètement détruites par la guerre, en 1944.En 1951, les installations fonctionnaient de nouveau offrant une puissance totale de 257 MW, alors que celle-ci est aujourd'hui de quelque 391 MW.En Islande, l'eau chaude des sources géothermiques sert depuis plusieurs années au chauffage régional.La capitale, Reykjavik, est à l'heure actuelle presque entièrement chauffée de cette manière.Comme l'Islande dispose de vastes ressources d'énergie hydraulique, ce n'est que récemment (en 1972) que fut installée la première usine de production d'électricité géothermique, dont la puissance s'élevait à 2.6 MW.En Nouvelle-Zélande, la production d'électricité fut, et de loin, la principale utilisation de l'énergie géothermique.A Wairakei dans l'île du Nord, des ins- Ill tallations d'une puissance de 192 MW furent construites entre 1958 et 1963.On s'attend d'ajouter une capacité de production géothermique de 150 MW à Broadlands, d'ici 1982.La vapeur et l'eau chaude sont aussi très utilisées pour le traitement de la pâte à papier (â Kaweran), pour la production agricole et horticole et pour le chauffage des résidences et des bureaux (à Rotorua).En Amérique du Nord, on produit de l'énergie électrique aux Geysers, en Californie, et à Cerro Prieto, au Mexique.Aux Geysers, huit puits à vapeur ont été installés entre 1921 et 1925.Plus tard, le projet fut abandonné, pour des raisons d'économie, et il ne fut relancé qu'en 1955.C'est en 1960 que fut installé le premier groupe électrogène d'une puissance de 12 MW.Depuis, on y a ajouté 10 autres groupes électrogènes de puissance croissante.Le groupe no 11, qui fut installé en 1974, a une puissance de 110 MW et la puissance de l'ensemble des installations est maintenant de 522 MW.La\t3 donne un aperçu de la disposi- tion des groupes électrogènes des Geysers.On se sert aussi un peu de l'énergie géothermique pour le chauffage de maisons en Californie et au Nevada.L'usine de Cerro Prieto au Mexique a maintenant une puissance installée de 75 MW qui pourra être agrandie (d'environ 200 MW).D'autres sites du Mexique sont aussi en voie d'aménagement.5.\t4uA l' nnvl^ionnzmznt Un avantage qu'on s'accorde généralement à reconnaître aux installations d'énergie électrique géothermi- 112 que, c'est qu'elles ont relativement peu d'effets néfastes sur l'environnement.Si on les compare aux autres sources d'énergie électrique, les installations géothermiques n'engendrent pas de polluants atmosphériques comme les usines fonctionnant aux carburants fossiles; n'exigent pas l'extraction, le transport, la manutention ou la consommation de combustible; ne laissent pas de résidus radioactifs et n'impliquent pas non plus l'inondation de grandes étendues de terres comme c'est le cas des installations hydroélectriques .Cependant, l'énergie géothermique n'est aucunement sans effet néfaste sur l'environnement.Parmi les problèmes pour l'environnement qu'elle peut poser citons: les effets de réchauffement; la détérioration du sol; la contamination des eaux souterraines et superficielles; les gaz nocifs; le bruit; les affaissements de terrains et enfin l'augmentation possible de la fréquence ou de l'intensité des perturbations sismiques.Parce que le taux d'efficacité des turbines baisse avec la pression et la température de la vapeur disponible, les installations géothermiques utilisent de plus grandes quantités d'eau et rejettent plus de déchets thermiques que les usines fonctionnant au carburant fossile ou nucléaire.L'étendue des terres utilisées est aussi comparativement beaucoup plus grande.Une petite usine de production de conception classique utiliserait plusieurs puits situés à quelque 20 acres les unes des autres, et toute l'aire est sillonnée de tuyaux de vapeur entre les centrales d'énergie 113 qui sont aussi reliées entre elles par des lignes de transport.Comme on peut le constater dans la figure 4, l'impact visuel d'un tel développement est fort.Les systèmes de type 1 (réservoirs de vapeur) fournissent en général une vapeur relativement pur et contenant peu de matières nocives.Les condensats, qui représentent environ 20 p.100 des fluides d'alimentation, sont réinjectés dans le réservoir.Les gaz non condensables, qui forment généralement moins de 1 p.100 de la vapeur sont surtout constitués de bioxyde de carbone, mais ils contiennent aussi des traces d'amoniac, de méthane, d'hydrogêne sulfuré, d'azote et d'hydrogêne.Parmi ces gaz, l'hydrogène sulfuré est évidemment le plus critiquable et, pour le moment, on n'a pas encore réussi à mettre au point une technique permettant de l'éliminer.Il faudra faire d'autres recherches pour régler ce problème.Le bruit du forage des puits se produit dans tous les bassins géothermiques et les systèmes de type 1 (à vapeur sèche) présentent aussi cet inconvénient durant l'éruption et la purge des puits.Les recherches faites dans le domaine des silencieux sembleraient indiquer qu'on pourra régler ou alors minimiser ces problèmes.Les systèmes de type 2 (à eau à haute température) produise de grandes quantités résiduelles d'eau généralement minéralisée, qui peut présenter un danger de pollution chimique des eaux souterraines et superficielles.Dans la plupart des exploitations, on prévoit réinjecter l'eau résiduelle dans le réservoir géothermique, ce qui devrait régler le problème. 114 Le traitement des eaux résiduelles est aussi possible, mais la saumure qui resterait devrait quand même être réinj ectée.L'extraction de grandes quantités d'eau de certains réservoirs, particulièrement de ceux qui se trouvent dans des régions formées de roches sédimen-taires relativement peu consolidées, peut provoquer des affaissements de terrains.Si la surveillance de ces régions, au cours de l'installation ou de la production, indique qu'il peut se présenter des problèmes de cette nature, il faudrait lancer un programme de réinjection.L'extraction ou l'injection de grandes quantités de fluides dans des secteurs à activité tectonique peut entraîner, à long terme, une recrudescence des tremblements de terre et dans quelques secteurs délicats, il serait prudent de surveiller l'activité sismique .6.Facteur* technique* et ec.OKiomtqu.e4 lmpoh.ta.ntA pour I' énergie géothermique On constatera facilement des discussions précédentes que l'utilisation de l'énergie géothermique pour produire du courant électrique n'est nullement la seule et qu'elle ne peut même pas, à la longue, constituer le principal usage des ressources géothermiques.Le courant électrique dispose évidemment de l'avantage qu'il peut être transporté beaucoup plus loin que l'eau chaude ou la vapeur qui ne peuvent être utilisées de façon économique qu'à l'intérieur d'un rayon de quelques kilomètres 115 du bassin géothermique.Etant donné qu'à l'heure actuelle la production de courant électrique est la principale application des ressources géothermiques, nous n'étudierons que ses aspects techniques et économiques.La ^yLgusie.5 illustre le genre d'installation qu'on utilise pour l'exploitation de ressources du type 1 (réservoir de vapeur).Une fois les puits débarrassés des débris en liberté, la vapeur est amenée par des tuyaux à des séparateurs dont la fonction principale est d'éliminer les particules solides et l'humidité résiduelle.Des purgeurs automatiques sont montés à différents endroits sur les conduites d'amenée, afin d'éliminer la condensation.La vapeur passe alors à travers un tamis qui retient toute particule solide, puis à travers une turbine simple munie d'un condenseur barométrique.Cet appareillage étant à sens unique, c'est-à-dire sans conduit de retour pour l'eau d'alimentation, le condensât peut être utilisé comme refroidissant .La\t6 illustre la technique utilisée lorsque le bassin contient un mélange de vapeur et d ! eau chaude.Dans ce cas, le réservoir de détente/séparateur de chacun des puits doit pouvoir éliminer de grandes quantités d'eau chaude qui restent après l'opération de détente.La vapeur ainsi obtenue est alors transportée par le réseau de collecte jusqu'au site de l'usine ou elle passe par un deuxième séparateur qui élimine toute condensation avant que la vapeur ne passe dans les turbines .La\t7 illustre ce qui se passe lorsqu'il n'y 116 a que de l'eau chaude (ressource de type 2).Ce procédé implique un cycle à deux temps où la chaleur de l'eau passe, par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur à un deuxième fluide, qui est en général un hydrocarbure ou un fluide dont le point d'ébullition est peu élevé.Le fluide secondaire passe en circuit fermé, la vapeur et le gaz d'échappement de la turbine étant refroidis et condensés dans le condenseur/échangeur de chaleur propre au fluide secondaire.Le liquide retourne alors à l'échangeur de chaleur géothermique et le cycle se répète.Le rendement cyclique des installations à énergie géothermique est habituellement de l'ordre de 10 à 15 p.100.Parce qu'il faut faire circuler de grandes quantités de fluides, la consommation intérieure d'énergie est très grande, soit près de 35 p.100.A titre de comparaison, disons que le rendement d'une usine moderne fonctionnant au combustible fossile est de l'ordre de 40 p.100.En Nouvelle-Zélande, on espère que les usines utilisant de l'eau chaude géothermique pourront atteindre un rendement général de près de 30 p.100 grâce à une technique par laquelle 10 p.100 de l'eau chaude serait transformée en vapeur et utilisée pour produire de l'électricité, et le reste serait consacré au chauffage, à la climatisation de l'air, au séchage à froid et à la production de papier.Aux Etats-Unis, on croit qu'une telle usine mixte, pouvant produire de l'électricité et de l'eau pure, peut atteindre un rendement d'environ 20 à 30 p.100.Quand on planifie une installation de production 117 géothermique, on évalue habituellement la capacité totale du bassin qui sera nécessaire pour alimenter la production d'électricité désirée, sans oublier des puits de secours.On détermine l'emplacement des puits en interprétant les modèles géophysiques-géolo-giques et les résultats du forage de puits exploratoires.Le forage de puits non utilisables peut évidemment augmenter considérablement le coût d'un projet.Une fois choisi l'emplacement des puits, celui de l'usine de production est déterminé par la position et la configuration du réseau de collecte depuis les puits, par le genre de terrain, accidenté ou plat, et par la mécanique du sol et la géologie des lieux.Toutes les usines d'énergie géothermique engendrent des effluents qui doivent être éliminés grâce à un dispositif propre à l'usine.Si les effluents contiennent des éléments nocifs qui rendent l'élimination en surface inacceptable, elle peut se faire dans des puits d'injection.Mais avant de procéder à une telle réinjection, on doit s'assurer que les couches géologiques sous-jacentes peuvent recevoir les fluides en question.La corrosion est aussi un grave problème qu'il faut contrôler dans les installations d'énergie géothermiques contiennent en solution et transportent avec eux des minéraux et des particules solides qui exigent qu'on prête une attention spéciale au fait que l'équipement choisi doit être compatible avec ce que contiennent ces fluides.L'un des principaux avantages d'une usine de pro- 118 duction géothermique réside dans sa simplicité relativement à une usine à combustible fossile ou nucléaire.Par exemple, la centrale géothermique n'exige pas, comme l'usine à combustible fossile, de chaufferie, d'installations pour la déminéralisation, de précipi-tateur ou de cheminées.Au lieu du système de manutention des combustibles qui existe dans les usines à combustible fossile, l'usine géothermique exige un réseau de collecte de vapeur.L'usine de production géothermique, tout comme la centrale de production hydro-électrique, offre le désavantage qu'elle ne peut être construite que là où se trouvent les ressources.De la sorte, sa viabilité sur le plan économique est accure par proximité à la centre de charge, ce qui élimine le réseau de transport coûteux sur de longues distances.La puissance des groupes de production géothermique sont modestes si on les compare à celle des groupes conventionnels actuels.Cela est dû au fait que cette puissance est déterminée par la caractéristique des bassins de vapeur existant.Le plus grand groupe actuellement en activité a une puissance de 110 MW, alors que celle d'un groupe à combustible fossile est d'environ 1200 MW.Les installations de production géothermiques peuvent, de nature, mieux fonctionner à charge de base.Ceci est dû au fait qu'une fois leur fonctionnement est interrompu il faut plusieurs heures pour qu'un puit de vapeur atteigne son débit maximal de manière que soient éliminés l'eau et les autres débris qui pourraient en- 119 doinmager les aubes des turbines.Il faut aussi que le réseau de tuyaux de conduite de vapeur se réchauffe à sa température de travail, ce qui fait que les démarrages rapides sont impossibles.Même si les estimations du coût de l'énergie géothermique varient énormément, il semble probable que dans des cas particuliers, il pourrait concurrencer favorablement à l'énergie hydraulique ou nucléaire.7.\tketioitét> aetuelle* à travers le monde Aux Etats-Unis, on s'attend à ce qu'un vaste programme d'études générales sur les ressources géothermiques soit complété en 1976, au coût de $17.5 millions.Une étude et un projet expérimental d'une valeur de 10 millions sont aussi en cours à Imperial Valley, en Californie, de même que des études sur l'injection d'eau dans des roches chaudes sèches au Nouveau-Mexique.Des études sur les ressources sont aussi en cours dans plusieurs pays, dont l'Autriche, l'Espagne, l'Inde, la Turquie, la Colombie, la Norvège, l'Equateur, le Ghana, le Panama, l'Ouganda, le Royaume-Uni, l'Afrique du Sud, la Tanzanie, la Jamaïque et le Liban.Des usines pilotes sont ou bien prévues ou bien en voie de construction dans plusieurs régions dont l'Ethiopie, Taiwan, les Philippines, l'Indonésie, le Guatémala, le Chili et les Caraïbes.8.\tL'avenir de Vénergie géothermique au Canada Pour le moment, on en connaît très peu sur le potentiel géothermique du Canada, et il n'existe aucune 120 installation de production d'énergie électrique géothermique.Comme on l'a dit plus haut, l'ouest du Canada faisant partie de la ceinture du Pacifique où l'activité volcanique est relativement récente, c'est là une région où on pourrait vraisemblablement trouver des ressources géothermiques.La\t8 indique l'emplacement où il est plus probable qu'on trouvera des ressources géothermiques en Colombie-Britannique et au Yukon.Les régions où de grandes nappes d'eau chaude peuvent exister comprennent les grandes plaines de l'Ouest, la vallée du MacKenzie, les îles Arctiques et les bassins au large des côtes de l'île de Vancouver et de l'île de Sable.Au Canada, les programmes de recherche géothermique sont encore très récents, le gouvernement fédéral ayant lancé en 1962 un programme de mesure géothermique de petite échelle et la Commission hydro-électrique de la Colombie-Britannique ayant décidé récemment d'examiner le potentiel du site géothermique de Meager Creek, au nord de Vancouver.En ce moment, les autorités fédérales sont en train d'étudier le besoin d'étendre le programme des activités dans le domaine géothermique.Ce programme aurait comme but d'évaluer et de démontrer quel est le potentiel géothermique canadien jusqu'au point où des sociétés industrielles ou des agences de services publics seraient amenés à prendre la relève.En termes généraux, un tel programme amènerait la reconnaissance des régions où il est le plus probable qu'il se trouve des ressources, l'identification de 121 chaque site où le potentiel est valable, l'évaluation de ces sites et, peut-être, une certaine exploitation pilote des ressources de ces sites.On s'attend que si ce programme était lancé, certaines ressources géothermiques conventionnelles pourraient être identifiées et évaluées à court terme (5 ans), qu'au moyen terme (15 ans) certaines ressources géothermiques conventionnelles pourraient être exploitées et certaines ressources non conventionnelles, identifiées, et à long terme, que les ressources situées dans les régions où il y a des roches chaudes sèches et dans les régions normales pourraient devenir accessibles.9.Conclu.Ai.on Il est évident à la lecture des remarques précédentes que, sur le plan mondial, l'exploitation des ressources énergétiques géothermiques en est â un stade très récent et qu'il reste encore beaucoup à faire en termes d'identification et d'évaluation des ressources et aussi en ce qui a trait à la recherche et à la mise au point de techniques d'accès et d'utilisation des ressources, avant que celles-ci ne contribuent pour une part appréciable aux sources mondiales d'énergie.A court terme, tel qu'indiqué à la ^-igasic 7, on s'attend que pour ce qui est de la production d'électricité, la capacité des installations du monde entier atteindra 2500 MW en 1982, soit environ le double de celle de 1974, soit environ 4 p.100 de la puissance (60000 MW) que l'on estime pouvoir atteindre grâce â la technologie actuelle.On peut aussi s'attendre qu'on utilisera de 122 plus en plus les ressources géothermiques pour le chauffage et pour d'autres fins, dont certaines seront combinées avec la production d'énergie électrique.E.M.WARNES Division de l'énergie électrique, Ministère fédéral de l'énergie, des mines et des ressources. CENTRALES GÉOTHERMIQUES INSTALLÉES ET PRÉVUES Emplacement\tPuissance installée Puissance installée Puissance installée en 1974 (MW) et prévue (MW) et prévue jusqu\u2019en 1982 (MW) États-Unis The Geysers Italie Lardarello; Monte Amiati Nouvelle-Zélande Wariakei; Broadlands Mexique Cerro Prieto U.R.S.S.Paratunka; Pauzletsk Bolshiye, Bannyye Japon 3 centrales à Matsukawa ,Otak i et Onuma 3 centrales^ Katsukonda, Hotchabaru et Onikuba Islande Namaf jall Ethiopie Région des lacs du grand fossé Taiwan Indonésie Dienz Guadeloupe 522\t1975-\t600\t \t1976-\t908\t \t1981 \u201c\t1,300\t1,300 \t2000-\t2,000\t 391\t\t\t 192\t1975-\t312\t \t1976-\t530\t530 \t1982-\t150\t150 75\t1975-\t78\t \t1977-\t175\t \t1978-80 285\t\t285 31\t1975-\t38\t38 45\t\t\t45 \t1975-\t125\t125 3\t1975-\t17\t17 -\t1979-\t10\t10 -\t1977-\t10\t10 _\t1978-\t3\t3 -\t1978-\t5\t5 Total : 1,259 2,518 CENTRALES GÉOTHERMIQUES ACTUELLES ET CEINTURES VOLCANIQUES ¦ CENTRALES ACTUELLES H CEINTURES VOLCANIQUES M EAU CHAUDE D\u2019ORIGINE NON VOLCANIQUE Figure 3 GEYSER ROCK/ Élév.3800\u2019 (1160m ) GROUPE 748 Élév 3195'.(974m) GROUPE 546 Élév.2006* \u2022 (612m ) GROUPE 11 Élév.2850' (870 m ) ^-\"N GROUPE 344 \u2022\\vERS\tÉlév.1896' CLOve«D4Les'-^v(578m ) GROUPE 142 Élév.1495\u2019 V J i \\ V IX) en 0\t500\t1000 I.i i i\u2014ill i i i I ECHELLE EN METRES Carte de la région de The Geysers > àatr ';Ky -py.Figure 4 Centrales 3 et 4 et terrain montagneux de The Geysers GROUPE GÉNÉRATEUR VAPEUR SEULEMENT Canalisations de vapeur provenant d\u2019autres puits Turbine Génératrice Tour de refroidissement Purgeur au puits Valve Evacuation YZ// Condenseur Puits Evacuation Fompes Puits de vidange r\\j '-J Fig.5 GROUPE GÉNÉRATEUR-EAU CHAUDE ET VAPEUR Canalisation de vapeur provenant d\u2019autres puits Turbine Génératrice -Purgeur au __groupe électro- [ ' f gène Tour de /refroidissement Purgeur Valve Evacuation U/ Condenséur Puits Évacuation GROUPE GÉNÉRATEUR-EAU CHAUDE SEULEMENT Turbine Génératrice Échangeurs de chaleur Évacuation Pompe Pompe Puits Pompe Tour de\u20141 refroidissement ro cnce\".Ainsi une centrale fonctionnant en permanence à pleine puissance aurait un coefficient de puissance de 1.0 (soit 100%).Une centrale fonctionnant seulement une partie du temps a un coefficient de puissance inférieur à 1.0.La demande de puissance d'un réseau d'énergie électrique tel que celui du Nouveau-Brunswick varie continuellement.A l'heure du midi et en début de soirée, par exemple, la demande atteindra son maximum (\"heures de pointe.), alors qu'au petit matin la demande est faible.Pour un jour ordinaire, la plus faible demande ne représente que 50% environ de la demande de pointe.La demande connaît naturellement aussi des variations saisonnières - la demande étant plus forte en hiver qu'en été.Lorsque l'on parle d'énergie marémotrice \"brute\", on indique ici la production réalisée à différents moments de la journée selon le cycle des marées.Il est bien sûr possible d'intégrer cette énergie \"brute\" à un réseau d'énergie normal en réduisant simplement la production énergétique d'autres types de centrales, notamment des centrales alimentées au combustible fossile, pendant le temps que l'énergie marémotrice est 196 disponible.Dans le cas de centrales alimentées au mazout, il serait évidemment possible d'économiser du mazout.Ceci donne à l'énergie marémotrice une valeur équivalente au moins en partie à celle du mazout combustible économisé; mais en aucun cas ce genre d'exploitation de l'énergie marémotrice ne pourrait apporter au réseau une capacité de production garantie.C'est là un point très important, et qui échappe à la plupart des gens étrangers à l'industrie électrique.L'intégration de la capacité de production d'énergie marémotrice a, certes, donné lieu à des recherches considérables, mais il reste cependant beaucoup à faire dans ce domaine.Selon la valeur des taux d'intérêt que vous appliquez au projet et le coefficient de hausse que vous affectez aux futurs prix du mazout et au coût du projet d'installations marémotrices, il est possible d'aboutir à de grandes variations à l'égard de la viabilité d'un tel projet dans le cadre d'un service de remplacement de l'énergie.Depuis la crise du mazout et la hausse des prix du mazout, la viabilité d'un projet d'installations marémotrices a sans aucun doute évolué favorablement.Si l'on considère qu'une exploitation complète de ce genre peut à un moment donné être totalement intégrée sous sa forme \"brute\", la poursuite de l'évaluation de l'énergie marémotrice se justifie alors certainement.Une chose semble avoir été clairement démontrée, c'est que l'exploitation de l'énergie marémotrice est réalisable du point de vue technique; nous pouvons donc calculer un coût de l'énergie marémotrice \"brute\".Ce 197 qui nous manque et que le Nouveau-Brunswick a beaucoup insisté pour avoir, c'est une compréhension claire et détaillée des modalités selon lesquelles l'énergie marémotrice pourrait le mieux s'adapter à notre réseau d'énergie intégré des Maritimes et aux réseaux voisins du Québec et de la Nouvelle-Angleterre, afin que puisse être établie la pleine négociabilité de ce type d'énergie.Ces matières n'avaient pas été traitées en profondeur lors des précédentes études, car à l'époque l'énergie marémotrice était si loin d'être économique que l'examen de ce genre de sujets paraissait inutile.L'énergie marémotrice peut devenir un produit plus négociable pourvu que soit mis au point un système permettant d'emmagasiner cette énergie brute au moment où elle est de peu de valeur pour le (s) réseau(x) de façon à pouvoir l'utiliser ensuite pendant les périodes de demande maximum.Il y a plusieurs moyens de stabiliser l'énergie marémotrice de la baie de Fundy.Le plus simple techniquement, mais peut-être le plus difficile pratiquement, serait de trouver une activité industrielle (ou plusieurs), comme la production d'hydrogène par exemple, qui utiliserait l'énergie marémotrice brute (non transformée) de manière économique à son point de production.La méthode la plus évidente et peut-être la plus connue consisterait à combiner un projet d'installations marémotrices avec des installations séparées à réserve pompée ou à air comprimé.Une autre méthode consisterait à exploiter l'installation marémotrice en conjonction avec un vaste réseau hydraulique où nous pourrions, en ajoutant une puissance sup- 198 plémentaire aux centrales hydroélectriques existantes, obtenir au total une plus grosse production \"ferme\".Ce supplément proviendrait directement de l'installation marémotrice.L'énergie marémotrice a été envisagée en tant que moyen d'ajouter un potentiel de garantie aux sites hydroélectriques du fleuve Saint-Jean.Utiliser le plus d'énergie marémotrice à cette fin permettrait d'augmenter la capacité de production effective du réseau hydroélectrique.Cependant dans le cas du Saint-Jean au Nouveau-Brunswick, cet avantage est peut-être relativement faible en raison de l'insuffisance de l'aménagement en réservoirs dans la province.A l'issue d'analyses préliminaires effectuées par la Commission d'énergie électrique du Nouveau-Brunswick, il semble qu'un projet tel que l'aménagement de Dickey/ Lincoln dans la partie supérieure du Saint-Jean, s'il était développé sur le modèle du réservoir par pompage, pourrait s'avérer être l'une des solutions les plus prometteuses à la garantie de la production d'énergie marémotrice de la baie de Fundy.Avec l'intégration des installations de Dickey/Lincoln et les centrales électriques existantes sur le Saint-Jean, le tout combiné aux installations marémotrices et à un programme d'exploitation de l'énergie thermo-nucléaire, nous nous trouverions au Nouveau-Brunswick devant un ensemble intéressant d'éléments susceptibles de maintenir un bon réseau électrique au service de la collectivité.Certains pensent qu'il faudrait construire les plus grosses installations marémotrices possibles. 199 Notre première approche consisterait à examiner tous les emplacements potentiels viables et décider si nous devrions, pour la première installation seulement, construire a des dimensions assurant une efficacité optimale dans le contexte du réseau intégré des Maritimes.Il peut cependant aussi être décidé qu'au prix d'un programme de commercialisation convenable une grosse installation marémotrice soit effectivement envisageable.Le Québec pourrait par exemple employer une énergie marémotrice considérable comme supplément à la production de grosses centrales hydroélectriques existantes.De même la Nouvelle-Angleterre qui possède actuellement un ensemble important de centrales thermiques alimentées au combustible fossile pourrait éventuellement recourir à l'énergie marémotrice brute pour économiser son combustible.Telles sont les matières que nous devrons approfondir avant d'envisager sérieusement l'aménagement d'installations marémotrices dans la baie de Fundy.Les brèves explications qui suivent vous aideront à comprendre les différents concepts de l'énergie marémotrice .BciéA-in unique, ziizt\t(Fj.gu.sie 7) \"Effet simple\" désigne le fait que les turbines sont capables de produire de l'énergie en fonctionnant dans un sens seulement.Un canal à vannes pourvu d'un grand nombre de vannes, sert à remplir le bassin.Une installation de ce genre peut être équipée de turbines hydrauliques réglées simples ou doubles.Si 200 les turbines sont aussi équipées pour des opérations de pompage dans un sens, de l'océan au bassin, il est bon de remplir jusqu'au trop-plein.Le mode de production d'énergie électrique généralement utilisé dans le cas de l'effet simple est appelé:\tproduction à \"marée descendante\"; l'exploi- tation se fait dans le sens bassin-océan.En principe l'effet simple peut aussi être appliqué dans le sens océan-bassin, il s'agit alors de production à \"marée montante\".Toutefois la plupart des bassins étant profilés en V le mode de production à marée descendante permet une meilleure production énergétique puisqu'elle porte sur un plus grand volume d'eau.unique, ziie.t double.(Figure 2) Dans ce mode d'aménagement, il s'agit de groupes de production hydrauliques à double effet.Ces groupes sont capables de produire de l'énergie et de pomper dans les deux sens.De cette manière, il est possible d'utiliser également le cycle de remplissage du réservoir pour produire de l'énergie électrique.Une centrale de ce type est beaucoup plus souple à l'égard de la répartition dans le temps de sa production énergétique; elle est en principe capable de produire à coup sûr de l'énergie électrique, et ce à n'importe quel moment sur une période de vingt-quatre heures.Pour y parvenir, il est nécessaire d'effectuer un pompage considérable afin d'assurer à la centrale une position de départ favorable à sa production d'énergie pendant la période de pointe désirée.Ce mode 201 d'installation a pour résultat d'assurer la production de pointe nécessaire, mais a pour inconvénient de consommer une part importante de son potentiel énergétique pour se préparer à la production de pointe.La production totale d'énergie sur une période donnée sera donc quelque peu inférieure à celle d'une installation de type \"bassin unique, effet simple\".L'aménagement de type \"bassin unique, double effet\" est susceptible aussi d'être exploité autrement.Il s'agit de concevoir les opérations de la centrale en vue de réaliser un gain maximum à partir de l'énergie produite sur cette période de vingt-quatre heures.On s'efforce dans ce cas de concentrer la production durant les périodes du jour où l'énergie est pleinement valorisée .Voubl&A baAAlyus nulli* [Flgufiz 3) Comme le nom l'indique ce mode d'aménagement exige que la configuration côtière soit favorable â la création de deux réservoirs.Une digue sépare les deux bassins qui sont également coupés de l'océan.Un ensemble de vannes sert à emplir le bassin \"supérieur\" à partir de l'océan, tandis qu'un autre ensemble de vannes sert a vider le bassin \"inférieur\" dans l'océan.La centrale est située dans la digue de séparation entre les deux bassins.La production d'énergie est continuelle et se fait toujours du réservoir \"supérieur\" au réservoir \"inférieur\".L'installation à doubles bassins reliés peut être conçue pour produire fidèlement de l'énergie à une heure 202 de pointe prédéterminée de la journée et aussi pour fournir une quantité continue mais variable d'énergie.Voublcé bcu-itn-ô paA.pa-LfidA (FigoAe 4) Deux installations à bassin unique, intégrées et complémentaires dans leurs opérations, constituent ce qu'on appelle un ensemble \"doubles bassins par paxAe-ô\".Si deux installations à bassin unique peuvent être situées de telle sorte qu'il existe entre les positions de la vague de fond aux deux emplacements une phase de renversement de marée considérable, dans ce cas un arrangement en \"bassins doubles par paires\" serait particulièrement efficace et permettrait une grande souplesse dans la production d'énergie, même pour une demande de pointe.Nous avons voulu vous donner un bref, mais sou-haitons-le compréhensible, aperçu de ce qu'est l'énergie marémotrice.En concluant, permettez-moi de souligner qu'à la Commission d'énergie électrique du Nouveau-Brunswick, nous pensons que notre province devrait être préparée à entreprendre, avec la Nouvelle-Ecosse et le gouvernement fédéral, les études techniques et la recherche de marché nécessaires étant donné l'intérêt régional que présentent toujours pour nous les ressources marémotrices.L'ampleur des investissements requis pour l'aménagement d'une première installation marémotrice - entre $1 milliard et $1.5 milliard selon la taille du projet entrepris - indique l'importance potentielle à long terme de cette ressource pour l'est du Canada.Il reste encore beaucoup de travaux du 203 genre \"enquête\" à entreprendre avant de pouvoir réaliser une évaluation solide et définitive des projets.Nous espérons que ces travaux pourront être menés rapidement, quelle qu'en soit l'issue.St en jjtn de compte un projet d\u2019exploitation marémotrice dott être entrepris, nouA ebpéronb qu'il le 4era t>ur la ba-6e d\u2019une participation et propriété commune du Nouveau-Brunswick et de la Nouvelle-Eco-66 e et ce, que le projet soit matériellement situé entre le Nouveau-Brunswick et la Nouvelle-Ecosse ou encore situé entièrement à l'intérieur d'une des deux provinces .YVAN PICOT DOUGLAS HAYWARD Commission d'Energie du Nouveau-Brunswick POMPAGE\tGENERATION\tNIVEAU D'EAU 204 BASSIN SLUICES MER SLUICE! NIVEAU ./Bassin ™au_ G - TURBINAGE P - POMPAGE W - ATTENTE F - REMPLISSAGE i i t i i i i i i i i t 1 L i i i HEURES ENERGIE FIG.I BASSIN UNIQUE, EFFET SIMPLE 205 BASSIN DVRE SLUICES POKES HOUSE SLUICES DVRS NIVEAU BASSIù NIVEAU PIER J I L 'ill' HEURES HEURES TURBINAGE POMPAGE ATTENTE REMPLISSAGE POINTE ENERGIE FIG.2 BASSIN UNIQUE, EFFET DOUBLE POMPAGE\tGENERATION MW \u2022 « 5 NIVEAU D'EAU PC 206 BASSIN INFERIEUR ¦OTKI BASSIN superieu: SLUICE» MER BASSIN SUPERIEUR BASSIN SUPE I I 1 I t l 1-1\u2014L-t-JL-L-LJ\u2014LJ .1\tI ¦1.11 I L, 1 1 1 1, I I HEURES IIEUPES TURBINAGE ATTENTE REMPLISSAGE VIDAGE ATTENTE BASSIN FERMÉ POINTE ENERGIE FIG.3 doubles bassins relies 01890207020000020201010201010202020500 207 BASSIN BASSIN SITE \"A\" SITE \"B\" Q IX NIVEAU DE .BASSIN NIVEAU DE MER Z\"\" «TI » «TI \u2022 «TI 4 STI \u2022 «ITI 4 I ' I ' I I » 1 \u2018 HEURES Q BASSIN i i i i i ¦ i iiii ii HEURES TURBINAGE POMPAGE ATTENTE REMPLISSAGE POINTE ENERGIE FIG.A DOUBLE BASSINS PAR PAIRES 209 LE ROLE DE L'ENERGIE NUCLEAIRE AU NOUVEAU-BRUNSWICK 1.Le* be-ôotn-6 émsig éthique* L'augmentation globale de la charge sur le réseau d'Energie N.-B.est censée être de 8.5% pendant la période allant de 1974-75 à 1982-83; il nous faudra donc produire davantage afin de répondre à cette demande accrue.L'approche adoptée par Energie N.-B.vis-à-vis de la planification de l'agrandissement de ses sources d'énergie a été de répondre aux besoins accrus soit par une production accrue, soit par des achats d'énergie produite par des entreprises voisines, en choisissant le moins dispendieux.Selon les données actuelles, il est impossible de définir quelles seront les quantités d'énergie qui pourront être achetées après 1980; il faudra donc augmenter la produc-tibilité actuelle à moins de diminuer les réserves du réseau.Les normes régissant les réserves sont présentement à l'étude mais s'il devait y avoir un changement, celui-ci se traduirait par une augmentation et une rigueur plus prononcée découlant des expériences récentes.Les projets en vue ainsi que les achats à court terme fourniront suffisamment de puissance et d'énergie 210 pour répondre aux besoins prévus jusqu'en 1982-83 pourvu que la centrale nucléaire proposée de 600 MW soit mise en marche en novembre 1980.Advenant un retard dans la mise en marche de la centrale nucléaire, Energie N.-B.devrait faire appel à une solution de deuxième choix soit une centrale thermique alimentée au mazout.1.1 Vatu* lbtlltéi> quant à l'emplacement psiopoéé Tel qu'indiqué dans le rapport de \"Montreal Engineering\" intitulé \"Rapport sur le choix de l'emplacement de la centrale nucléaire du Nouveau-Brunswick\", un grand nombre d'emplacements ont été analysés et de ce nombre, trois répondaient aux exigences primaires, ce sont: 1.\tPointe Lepreau situé sur la rive nord de la baie de Fundy à environ 24 milles au sud-ouest de Saint-Jean.2.\tPointe Caplin situé sur la rive sud de la baie des Chaleurs à 24 milles à l'est de Bathurst dans le comté de Gloucester.3.\tQuinn Point situé sur la rive sud de la baie des Chaleurs à 24 milles au nord-ouest de Bathurst dans le comté de Restigouche.Après avoir examiné à fond chacun de ces emplacements, Pointe Lepreau fut choisi pour les raisons suivantes : -\tLes plus bas coûts de construction -\tMeilleures chances de respecter les horaires de construction à cause des hivers moins rigoureux -\tMoins de répercussions sur l'environnement -\tAccès aux matériaux de construction -\tAccès aux services -\tMoins de personnes à déménager 218 Pointe Caplin et Quinn Point ont été identifiés comme sites éventuels de centrales nucléaires et un site au moins sera acheté lorsque des études ultérieures seront terminées.2.2\tdu devi-6 Un des buts de l'étude écologique est d'examiner les répercussions de chaque plan.La valeur qui se mesure selon le degré d'objectifs écologiques atteint, se traduit par les renseignements qui permettent aux concepteurs d'éliminer ou de minimiser les répercussions néfastes.Les rapports écologiques et les études de conception sont actuellement effectués.Les rapports écologiques se font par étape, chacun précédant une phase de la construction.Ces rapports portent sur les aspects principaux de la construction affectant l'environnement et ne se limitent pas seulement aux possibilités de plans.Des rapports portant sur les sujets suivants ont été préparés et présentés aux organismes appropriés: 1.\tDéfrichement et essouchement 2.\tLogement pour les travailleurs - phase 1 3.\tNivellement et excavation initiais D'autres rapports sont maintenant préparés en ce qui concerne le système de refroidissement de l'eau, le traitement des déchets ordinaires et des déchets radioactifs.Tout comme les rapports écologiques, les rapports des possibilités de plans portant sur ces 219 sujets engloberont les aspects économiques et techniques qui mèneront au choix optimal.F.H.RYDER Directeur exécutif Programme d'énergie nucléaire La Commission d'énergie du Nouveau-Brunswick 220 TABLEAU 1.1 PRODUCTIBILITE DES CENTRALES EN MEGAWATTS (MW) EN MARCHE ET EN CONSTRUCTION - 1975 HYDROELECTRIQUES\tTHERMIQUES ET NUCLEAIRES Mactaquac\t1\t105\tGrand Lake\t3\t5.4 \t2\t105\t\t4\t6.6 \t3\t105\t\t5\t5.0 \t4\t105\t\t6\t5.0 \t5\t105 (1)\t\t7\t15.0 \t6\t105 (1)\t\t8\t57.3 Beechwood\t1\t36\tChatham\t1\t11.6 \t2\t36\t\t2\t21.4 \t3\t43\tCourtenay Bay\t1\t48.0 Tobique\t1\t10\t\t2\t13.0 \t2\t10\t\t3\t98.7 Grand-Saul t\t1\t15\t\t4\t102.0 \t2\t15\tDalhousie\t1\t105.0 \t3\t15\t\t2\t200.0 (2) \t4\t15\tColeson Cove\t1\t320.0 (3) Mi 11 town\t\t3\t\t2\t320.0 (3) Sisson\t\t8\t\t3\t320.0 (3) Musquash\t\t7\tLepreau I\t1\t630.0 (4) \t\t\tTurbines â gaz\t\t26.0 TOTAL\t\t843 MW\tTOTAL\t\t2310 MW Notes : (1) Mactaquac 5 et 6 \"mise en marche\" - novembre 1978 (2)\tDalhousie 2 \"mise en marche\" - mai 1979 (3)\tColeson Cove groupes 1-2-3 \"mise en marche\" - nov.75, juin 76, nov.76 - 400 MW vendus a la \"Maine Electric Power Company\" jusqu'en 1985 et retour en 1986.(4)\tLepreau \"mise en marche\" - nov.1980\t5% â l'I.-P.-E.plus possibilité d'un contrat de vente de 4 ans avec autres entreprises canadiennes. 221 ANNEE 1976-\t77 1977-\t78 1978-\t79 1979-\t80 1980-\t81 1981-\t82 1982-\t83 NOTE: TABLEAU 1.2 CHARGES SIGNALEES POUR LA PUISSANCE NÉCESSAIRE EN DECEMBRE ET L'ENERGIE NECESSAIRE EN FÉVRIER PUISSANCE POUR DEC.\tENERGIE POUR FEV.MW\tMW 1226\t1199 1340\t1311 1452\t1421 1791\t1758 1717\t1681 1860\t1821 2012\t1970 La charge de 1979-80 comprend 200 MW d'énergie de pointe fournis p Y' a Hydro-Québec pendant'la période allant du 1 décembre 1979 au 31 mars 1980. TABLEAU 1.3 Année 1976-\t77 1977-\t78 1978-\t79 1979-\t80 1980-\t81 1981-\t82 1982-\t83 NOTES: SOURCES D'ÉQUILIBRE DES CHARGES BESOINS EN PUISSANCE - DEMANDES DE PUISSANCE CRITIQUES POUR DECEMBRE SOURCES ACTUELLES ET GARANTIES SEULEMENT Productibi1ité Charge N.-B.\tRéserve\tde puissance\tBesoins à\tThermique\tHydro\tNucléaire\tTotal\tSurplus\t prévue\tN.\t,-B.\tcombler\t\t(producti-\t\t\t(pénu-\t \t\t\t\t\tbi1ité max.)\t\t\tries)\t 1226\t15%\t184\t1410\t1081\t649\t\t1730\t320\t 1340 1452\t17.5%\t235\t1575\t1081\t649\t\t1730\t155\trv> \t20%\t290\t1742\t1081\t843\t\t1924\t182\tro IV) 1791\t20%\t358\t2149\t1281\t843\t\t2124\t(25)\t 1717\t20 %\t343\t2060\t1281\t843\t400\t2524\t464\t 1860\t20%\t372\t2232\t1281\t843\t400\t2524\t292\t 2012\t20%\t402\t2414\t1281\t843\t400\t2524\t110\t (1)\tEnergie hydroélectrique basée sur la productibilité maximum vérifiée.(2)\tReserves de puissance basées sur les niveaux prévus acceptés par les réseaux d'interconnexion des Maritimes.(3)\tSources actuelles et garanties basées sur aménagements en marche et sur date prévue de mise en marche des nouveaux - voir taibleau I.(4)\tGrand Lake 3 et 4\t- Productibilité - 12 MW - cessation en 1983.\t TABLEAU 1.4 EQUILIBRE CHARGE/SOURCE BESOINS EN ENERGIE - DEMANDES DE PUISSANCE CRITIQUES EN DECEMBRE SOURCES ACTUELLES ET GARANTIES SEULEMENT Productibil ité Année\tCharge N.-B.prévue\tRéserve de puissance N.-B.\tBesoins 3 combler\tThermique\tHydro (garantie)\tNucléaire\tTotal\tSurpi us (pénuries) 1976-77\t1226\t100\t1326\t1081\t325\t\t1406\t80 1977-78\t1340\t120\t1460\t1081\t341\t\t1422\t(38) 1978-79\t1452\t140\t1592\t1081\t360\t\t1441\t(151) 1979-80\t1791\t160\t1951\t1281\t591\t\t1872\t(79) 1980-81\t1717\t180\t1897\t1281\t402\t400\t2083\t186 1981-82\t1860\t200\t2060\t1281\t425\t400\t2106\t46 1982-83\t2012\t220\t2232\t1281\t450\t400\t2131\t(101) NOTES:\t(1) Energie hydroélectrique limitée à la productibilité garantie pour répondre aux besoins en énergie - probabilité de débit - 95%.(2)\tRéserves d'énergie correspond à 50% de la productibilité thermique maximum acceptée du réseau d'interconnexion des Maritimes.(3)\tSources actuelles et garanties basées sur aménagement en marche et sur date prévue de mise en marche des nouveaux - voir tableau I.(4)\tGrand Lake 3 et 4\t- Productibilité totale - 12 MW - cessation en 1983. TABLEAU 1.5 EQUILIBRE CHARGE/SOURCE BESOINS EN PUISSANCE - DEMANDES D'ENERGIE CRITIQUES EN FEVRIER SOURCES ACTUELLES ET GARANTIES SEULEMENT Productibil i té Année\tCharge N.-B.prévue\tRéserve de puissance N.-B.(sur charge de déc.)\tBesoins 3 combler\tThermique\tHydro (productibil ité maximum)\tNucléaire\tTotal\tSurplus (pénurie 1976-77\t1199\t184\t1383\t1081\t649\t\t1730\t347 1977-78\t1311\t235\t1546\t1081\t649\t\t1730\t184 1978-79\t1421\t290\t1711\t1081\t843\t\t1924\t213 1979-80\t1758\t358\t2116\t1281\t843\t\t2124\t8 1980-81\t1681\t343\t2024\t1281\t843\t400\t2524\t500 1981-82\t1821\t372\t2193\t1281\t843\t400\t2524\t331 1982-83\t1970\t402\t2372\t1281\t843\t400\t2524\t152 NOTES:\t(1) Energie\thydroélectrique basée sur\tproductibil ité\tvérifiée.\t\t\t\t (2) Réserves de puissance basées sur niveaux prévus acceptés par réseaux d'interconnexion des Maritimes pour charges de décembre.(3)\tSources actuelles et garanties basées sur aménagements en marche et sur date prévue de mise en marche des nouveaux - voir tableau I.(4)\tGrand Lake 3 et 4\t- Productibi1ité - 12 MW - cessation en 1983.rv> ro 4^ TABLEAU 1.6 EQUILIBRE CHARGE/SOURCE BESOINS EN ENERGIE - DEMANDES D* ENERGIE CRITIQUES POUR FEVRIER SOURCES ACTUELLES ET GARANTIES SEULEMENT Année\tCharge N.-B.prévue\tRéserve de puissance N.-B.\tBesoins < combler 1976-77\t1199\t100\t1299 1977-78\t1311\t120\t1430 1978-79\t1421\t140\t1561 1979-80\t1758\t160\t1918 1980-81\t1681\t180\t1861 1981-82\t1821\t200\t2021 1982-83\t1970\t220\t2190 \tProductibilité\t\t\t Thermique\tHydro (garantie)\tNucléaire\tTotal\tSurplus (pénuries) 1081\t290\t\t1371\t72 1081\t304\t\t1385\t(46) 1081\t322\t\t1403\t(158) 1281\t547\t\t1828\t(90) 1281\t358\t400\t2039\t178 1281\t378\t400\t2059\t38 1281\t399\t400\t2080\t(110) NOTES :\t(1) Energie hydroélectrique limitée S la productibi1ité garantie pour répondre aux besoins en énergie - probabilité de débit - 95%.(2)\tRéserves d'énergie correspond à 50% de la productibilité thermique maximum acceptée du réseau d'interconnexion des Maritimes.(3)\tSources actuelles et garanties basées sur aménagement en marche et sur date prévue de mise en marche des nouveaux - voir tableau I.(4)\tGrand Lake 3 et 4\t- Productibilité totale - 12 MW - cessation en 1983. Achevé d'imprimer à Montmagny par les travailleurs des ateliers Marquis Ltée le vingt-deux décembre mil neuf cent soixante-quinze "]