Comment faire en sorte que les éoliennes fournissent de l’énergie même lorsque le vent diminue ? Étudiant à la maîtrise en ingénierie, Frédéric Brédard met au point un banc d’essai pour optimiser la conversion de l’énergie éolienne du souffle du vent jusqu’au transport sur le réseau, et ce, en diminuant au maximum les pertes d’énergie.
La conversion de l’énergie éolienne est un défi d’ingénierie, car il existe plusieurs failles potentielles où l’énergie peut être perdue. « Lorsque la puissance du vent fait tourner le rotor d’une éolienne qui est la partie tournante avec les pales, l’énergie qui est déployée est transférée vers un moteur électrique, puis vers un convertisseur pour la synchronisation au réseau de distribution. Cette succession d’étapes fait en sorte que la puissance livrée sur le réseau est inférieure à celle de départ, de là l’intérêt d’optimiser chacune des composantes de façon isolée », explique M. Brédard.
Le chercheur utilise différents modèles mathématiques appliqués pour la conversion d’énergie entre les différentes étapes, de façon à limiter les pertes de puissance. Contrôler ces pertes et rechercher la stabilité d’un réseau électrique devient un enjeu à une échelle nationale. « Certains pays qui ne bénéficient pas du même potentiel hydroélectrique que le Québec, comme les états du nord de l’Europe, ont de grandes visées pour la filière éolienne. Dans certaines régions, on cherche à ce que l’éolien fournisse le quart de la puissance qui alimente le réseau électrique. Limiter les pertes devient alors un enjeu mathématique, mais surtout financier », précise-t-il.
Le but poursuivi par M. Brédard n’en est donc pas un de création d’énergie, mais d’amélioration du rendement de toute la chaîne de conversion et de synchronisation au réseau. Son banc d’essai comprend un moteur qui simule l’action à différentes vitesses, une véritable éolienne – format réduit bien sûr, une génératrice qui produit de l’énergie, un convertisseur pour la puissance, etc. Autant d’éléments en place pour optimiser chacune des composantes de façon isolée.
« Le vent est une ressource aléatoire qui varie beaucoup dans le temps, l’énergie produite est donc très variable. Si on ne contrôle pas la conversion, le réseau va subir les impacts négatifs de cette variation de puissance. Ma démarche vise à stabiliser les réseaux de distribution de l’électricité, qui emmagasinent de la puissance, lorsque les éoliennes à la source produisent à leur plein potentiel ou ne tournent pas, faute de vent », justifie M. Brédard.
Réalisé sous la direction des professeurs Jean-François Méthot et Ahmed Chebak, le mémoire de recherche de Frédéric Brédard s’inscrit dans les travaux du Laboratoire de recherche sur l’énergie éolienne, dont l’objectif est de transférer l’expertise acquise dans la recherche sur les petites éoliennes vers les grands parcs éoliens.