Les aventures de Rafale

Documentaire sur les éoliennes

RafaleJ’ai continué de poser des questions à Magma et nous sommes enfin arrivés chez elle.

Pourtant, je n’ai jamais entendu parler de parcs éoliens, Magma… Je sais qu’au Québec, nous utilisons principalement l’eau des barrages pour produire notre électricité. L’eau fait tourner une turbine qui actionne une génératrice et…

MagmaLe vent peut aussi faire tourner une génératrice, Rafale! Tu n’en as jamais entendu parler mais, au début de l’année 2015, le Québec comptait une trentaine de parcs en exploitation, ce qui représente plus de 1 600 éoliennes! Viens, je vais te montrer une carte sur laquelle on peut voir où ces parcs sont situés.

RafaleTrente parcs éoliens et 1 600 éoliennes ! Eh bien, ça alors!

Après nous être réchauffé un peu les pieds, nous sommes allés dans le salon. Magma a démarré son enregistrement et nous nous sommes assis devant le grand écran.

Le narrateur du documentaire : « Le vent est une source d’énergie importante. Depuis des milliers d’années, l’humain s’en sert pour améliorer ses conditions de vie. Les bateaux à voile existaient déjà, il y a plus de 5 000 ans, et les premiers moulins à vent sont apparus en Asie centrale, dans les plaines d’Afghanistan et d’Iran, 200 ans avant Jésus-Christ. Elles servaient alors à broyer le grain. À la suite des croisades, les Européens revenant d’Orient ont introduit les éoliennes en Europe aux 12e et 13e siècles après Jésus-Christ. D’abord utilisés pour moudre le grain, les moulins à vent servirent à assécher les terres inondées du territoire des Pays-Bas (la Hollande). Par la suite, vers le 16e siècle, des moulins à vent ont été exploités pour faire fonctionner des scieries.

RafaleMagma, je pense que je viens de comprendre comment fonctionne l’énergie éolienne! Le vent actionne une hélice, qui fait tourner la génératrice, puis…

MagmaChut! Écoute ce que dit le narrateur!

Le narrateur du documentaire : « Il existe deux types d’éoliennes :

  • L’éolienne à axe vertical, dont l’axe de transmission est perpendiculaire au sol;
  • L’éolienne à axe horizontal, dont l’axe de transmission est parallèle au sol et suit la ligne d'horizon. C’est principalement ce type d’éoliennes qui est maintenant utilisé pour la construction de parcs éoliens. »

Éolienne à axe vertical - Éolienne à axe horizontal

RafaleOncle Robert m’a déjà dit que la plus haute éolienne à axe vertical au monde se trouvait à Cap-Chat, et que même si elle ne fonctionne plus depuis 1993, elle est utilisée pour accueillir des groupes scolaires et des visiteurs. Je voulais aller la visiter avec Mélodie. Tu imagines, ici au Québec, on détient un record mondial!

Le narrateur du documentaire : « Le développement de l'industrie éolienne au Québec a débuté de façon concrète en 1999 avec la mise en service du projet Le Nordais, un parc éolien de 132 éoliennes, d’une capacité de production totale de 100 MW. Ce premier parc construit au Québec est localisé sur deux sites distincts :

  • À Cap-Chat, dans la région de la Gaspésie–Îles-de-la-Madeleine, où il regroupe 75 éoliennes;
  • À Matane, dans la région du Bas-Saint-Laurent, où il comporte 57 éoliennes. Plus d’une trentaine d’entreprises de construction et d’ingénierie ont collaboré pour réaliser ce projet. »

RafaleC’est donc ça, un parc éolien! Regarde comme les tours sont impressionnantes, Magma! Je n’avais jamais vu cela, un champ rempli d’éoliennes!

Éoliennes

Le narrateur du documentaire : « Chaque partie d’une hélice se nomme une pale. La plupart des éoliennes possèdent trois pales, qui sont installées au sommet d’une tour. La hauteur, la forme et la structure de ces tours varient selon les besoins et les modèles. »

RafaleJe sais qu’en altitude, il peut venter plus fort qu’au niveau du sol. Oncle Robert m’a expliqué que les avions suivent souvent des courants-jets, une sorte de corridors de vents en altitude, pour se laisser transporter et économiser du carburant.

MagmaC’est qu’en altitude, aucun obstacle géographique ne bloque le vent. C’est pourquoi les éoliennes sont montées sur de hautes tours. La plupart des tours d’éoliennes qui ont été installées au Québec mesurent 80 mètres, mais dans les nouveaux parcs éoliens, elles atteignent 100 mètres de hauteur.

RafaleEst-ce que tu sais comment est produit le vent et comment celui-ci est transformé en électricité?

MagmaC’est de la différence de pression atmosphérique entre des masses d’air chaud et d’air froid que naissent les vents. J’ai vu un reportage scientifique sur ce sujet. La force des vents actionne les pales de l’éolienne, générant ainsi un mouvement de rotation qui produit de l’énergie cinétique, c’est-à-dire de l’énergie produite par le mouvement. Cette énergie sera ensuite utilisée pour faire tourner une génératrice qui produira de l’électricité.

RafaleC’est très ingénieux. Tu en sais des choses, Magma!

MagmaJ’aime beaucoup les sciences, et tout particulièrement la mécanique et la physique. Ces deux sciences nous permettent de comprendre une foule de phénomènes qu’on rencontre dans notre vie de tous les jours!

Le narrateur du documentaire : « Chaque pale peut facilement atteindre une longueur de 45 mètres et peser 8 tonnes. Au Québec, dans la région de la Gaspésie, une entreprise fabrique des pales de 55,8 mètres. La nacelle est située au sommet de la tour. Certaines nacelles peuvent peser plus de 60 tonnes et atteindre la taille d’une minifourgonnette! Dans la nacelle, on installe la génératrice, qui permet de transformer l’énergie cinétique produite par le vent en énergie électrique.

Pour effectuer l’entretien des éoliennes, il faut stopper la rotation des pales. Des freins sont donc installés dans la nacelle pour permettre aux équipes techniques de vérifier les différentes composantes et le bon fonctionnement des mécanismes en toute sécurité. »

RafaleC’est vraiment gigantesque tout ça, n’est-ce pas? Je suis curieux de savoir combien d’énergie peut produire un parc éolien!

Le narrateur du documentaire : « Le parc éolien de l’Anse-à-Valleau, situé à Gaspé, en Gaspésie, est un bel exemple de parc éolien de nouvelle génération. Ce parc, qui compte 67 éoliennes, a une capacité de production de 100,5 MW, ce qui est suffisant pour alimenter 20 000 résidences en électricité.

Parce que le vent ne souffle pas toujours avec la même intensité et qu’il y a aussi des périodes sans vent, on dit de l’énergie éolienne qu’elle est une source d’énergie variable. Mais le Québec a l’avantage de bénéficier d’énergie hydroélectrique abondante; l’énergie éolienne peut donc être combinée à l’énergie hydroélectrique pour répondre aux besoins énergétiques de la population. L’énergie éolienne s’avère ainsi un complément intéressant à l’hydroélectricité.

Par ailleurs, il existe des technologies de stockage de l’énergie éolienne, mais l’entreposage de ce type d’énergie demeure encore aujourd’hui un défi technologique. »

RafaleEst-ce qu’on peut dire que la production d’énergie éolienne est totalement respectueuse de l’environnement?

MagmaPresque! J’ai entendu dire que les éoliennes pouvaient nuire aux chauves-souris et à certaines espèces d’oiseaux, dont certains rapaces, principalement à cause des variations de pression atmosphérique causées par le déplacement des pales. Le mouvement des pales peut donc être dangereux pour les oiseaux et les chiroptères, qui peuvent même être frappés par celles-ci lorsqu’ils s’en approchent. C’est pourquoi il est très important de bien choisir le site où l’on construira des éoliennes, en évitant les corridors de circulation ou de migration des oiseaux et des chiroptères.

J’ai un ami biologiste qui travaille justement à produire des inventaires ornithologiques dans les parcs éoliens. Il est important de faire ce genre de suivis pour déterminer les modifications à apporter à des projets de construction de parcs éoliens et pour minimiser leurs impacts sur les oiseaux.

Mais tu sais, Rafale, des oiseaux meurent aussi à cause de la prédation des chats domestiques ou dans des collisions dans les fenêtres, avec des véhicules ou avec des lignes électriques!

RafaleMais est-ce que la construction d’éoliennes peut causer des dommages à l’environnement?

MagmaAu Québec, tous les projets de construction de parcs éoliens d’une puissance de production de 10 MW et plus doivent faire l’objet d’études d’impacts sur l’environnement. C’est une obligation inscrite dans la Loi sur la qualité de l’environnement et dans sa réglementation. Et tous les promoteurs de parcs éoliens au Québec ont l’obligation de démanteler les installations à la fin de leurs contrats, qui sont presque tous d’une durée de 20 ans.

RafaleMoi, je trouve ça joli une éolienne dans un champ : ça ressemble à un virevent géant!

Le narrateur du documentaire : « L'énergie éolienne est maintenant utilisée dans près de 90 pays. En 2014, la puissance énergétique des parcs éoliens à l'échelle du globe totalisait plus de 369 553 MW. Le Canada occupait le sixième rang mondial en termes de nouvelle puissance installée, terminant l’année 2014 avec une capacité totale de près de 10 000 MW, ce qui représente suffisamment d’énergie pour alimenter plus de deux millions de foyers canadiens . »

Puissances éolienne installée - Décembre 2014
Source : Global wind energy council, Global wind statistics 2014,
publié en date du 10 février 2015

RafaleSais-tu dans quelles régions on peut trouver les meilleurs endroits au Québec pour construire des éoliennes?

MagmaEn consultant le site Web du ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles, j’ai appris que les régions de la Gaspésie–Îles-de-la-Madeleine, de la Côte-Nord, du Bas-Saint-Laurent, du Saguenay–Lac-Saint-Jean et du Nord-du-Québec possédaient des sites fort intéressants pour la production d’énergie éolienne.

RafaleDonc, on peut produire beaucoup d’énergie éolienne au Québec à cause de l’immensité du territoire, c’est bien cela?

MagmaEh bien, sur un grand territoire, il y a un plus grand nombre de secteurs à étudier pour l’installation de nouveaux parcs éoliens. Et on n’installe pas un parc éolien n’importe où; il y a une foule de facteurs à prendre en compte avant de décider de construire ou non ce type de parc.

RafaleMais dis-moi, Magma, est-ce que les éoliennes sont affectées par le froid et la neige de nos hivers rigoureux?

MagmaC’est une excellente question, Rafale! Oncle Robert m’a donné un article produit par le TechnoCentre éolien sur ce sujet. Généralement, les vents sont plus forts durant l’hiver, et particulièrement durant les périodes de grands froids. S’il y a plus de vent, les hélices des éoliennes tournent davantage; elles font donc tourner davantage les génératrices, qui produisent davantage d’énergie cinétique, laquelle est transformée en énergie électrique.

RafaleEt tout cela durant la période de l’année où on a un grand besoin d’énergie électrique pour le chauffage des maisons et des autres édifices! C’est super!

MagmaDe plus, par temps froids, un autre phénomène physique s’ajoute aux vents plus forts. À cause du froid, les molécules qui composent l’air se contractent et occupent moins d’espace. L’air devient plus dense et exerce donc une pression plus forte sur les pales. Or, lorsque la pression est plus forte, les pales tournent plus vite et produisent davantage d’énergie cinétique…

Rafale… qui sera transformée en énergie électrique! Donc, l’hiver est une saison idéale pour les éoliennes?

MagmaPas tout à fait. L’hiver apporte aussi son lot de problèmes aux éoliennes. Mon ami Dominic, qui travaille au TechnoCentre éolien, m’a expliqué que par grands froids, il arrive que du givre colle sur les pales des éoliennes. Cela affecte leur aérodynamisme et, par conséquent, leur productivité.

RafaleProduire de l’énergie éolienne durant les périodes de grands froids, c’est donc plus compliqué?

MagmaTout à fait, Rafale! Nous sommes dans la haute technologie! Alors, les maths, la physique, la chimie et une bonne dose d’ingéniosité, c’est important! Dominic m’a expliqué que des chercheurs collaborent avec les fabricants d’éoliennes et de pales, pour développer des systèmes de dégivrage qui font fondre le givre et la glace, comme cela se fait dans le domaine de l’aviation.

Le narrateur du documentaire : « Hydro-Québec fournit de l’électricité à 4,1 millions de clients grâce à son réseau électrique. Toutefois, des communautés isolées, des pourvoiries, des entreprises minières et les habitants de certaines îles doivent utiliser des génératrices qui fonctionnent au diesel, un dérivé du pétrole, pour produire leur électricité. Au total, quelque 500 millions de litres de diesel et de mazout sont consommés annuellement pour alimenter en énergie ces communautés et les entreprises du nord du Québec.

Heureusement, ces zones isolées possèdent un très bon potentiel d’énergie éolienne. Après six années de recherche, les propriétaires de la mine Raglan, à l’extrémité nord du Québec, ont décidé d’installer une éolienne et de mettre en œuvre un projet de démonstration pour expérimenter le stockage de l’énergie éolienne sous différentes formes. L’énergie produite à partir du vent permettra à cette entreprise minière d’économiser près de 2,6 millions de litres de diesel par année, ce qui contribuera concrètement à la réduction de la production de gaz à effet de serre.

De même, deux projets d’installation d’éoliennes à Kangiqsualujjuaq et aux Îles-de-la-Madeleine sont à l’étude pour réduire la consommation de diesel des génératrices qui y sont utilisées pour produire de l’électricité. »

RafaleMagma, j’ai vu un reportage à la télévision sur l’installation de cette éolienne à la mine Raglan. C’était très impressionnant!

Le narrateur du documentaire : « Au cours de la dernière décennie, soit entre 2004 et 2014, la capacité de production mondiale d’énergie éolienne a connu une croissance fulgurante estimée à 28 % annuellement. Plusieurs facteurs expliquent cette expansion spectaculaire. Cette source d’énergie renouvelable, qui n’émet pas de gaz à effet de serre, aide les pays à augmenter leur production d’électricité. Le développement de parcs éoliens est une étape importante pour les pays qui veulent se libérer de leur dépendance aux combustibles fossiles. Les progrès technologiques permettent maintenant de construire des éoliennes plus puissantes, qui occupent moins de territoire tout en produisant la même quantité d’électricité.

Mais qu’est-ce qui explique l’excellent bilan du Québec? D’abord, le fait que la majeure partie de son électricité soit produite à partir de sources d’énergies renouvelables, comme l’eau des barrages et l’énergie éolienne. Le Québec est aussi la première province canadienne à avoir adopté un plan de réduction des gaz à effet de serre, et la seule à avoir mis sur pied un marché du carbone en 2012.

À titre de comparaison, les émissions de gaz à effet de serre par habitant au Québec étaient de 9,7 tonnes en équivalent CO2 en 2012. Au Canada et aux États-Unis, les émissions de gaz à effet de serre par habitant atteignaient environ le double et se situaient autour de 20 tonnes en équivalent CO2. L’excellent bilan du Québec se compare très avantageusement à celui des pays de l’Union européenne, où les émissions de gaz à effet de serre par habitant sont de 9,5 tonnes en équivalent CO2.

D’ici 2020, les revenus provenant du marché du carbone sont estimés à plus de 3 milliards et ces sommes seront totalement réinvesties dans des projets de réduction des émissions de GES, et à préparer la société québécoise à mieux s’adapter aux impacts des changements climatiques.

La semaine prochaine, notre dossier sur les énergies vertes abordera la question de l’énergie géothermique.

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