Essais technologiques visant à améliorer la fiabilité et l'accessibilité des systèmes d'énergie renouvelable et biosourcée dans les communautés éloignées

Vue d'ensemble et objectifs du projet

Les technologies renouvelables peuvent-elles répondre aux besoins énergétiques en matière de chauffage et d'électricité lorsque les températures fluctuent entre moins 50 degrés Celsius en hiver et plus 25 degrés Celsius, ou plus, en été, ou lorsqu'il fait nuit ou qu'il n'y a pas de vent pendant un certain temps? Il est nécessaire de procéder à une évaluation minutieuse et complète des technologies d'énergie renouvelable et de stockage à long terme et de recueillir des données empiriques sur les technologies d'énergie renouvelable dans des conditions réelles. Ce projet a pour but de combler une lacune importante dans les connaissances relatives à la fiabilité des technologies d'énergie renouvelable en recueillant et en analysant les données relatives au rendement dans des conditions réelles, en fonction de profils de charge énergétique changeants et de la variabilité des sources d'énergie.

Améliorer la fiabilité et l'accessibilité à long terme du chauffage à la biomasse et de la production combinée de chaleur et d'électricité

L'équipe des systèmes de bioénergie se concentre sur l'évaluation de la fiabilité et du rendement à long terme des systèmes bioénergétiques dans des conditions réelles afin d'identifier les possibilités d'optimisation. Le projet a pour but de surveiller à distance sur le terrain plusieurs systèmes bioénergétiques en fonctionnement dans des communautés et des lieux éloignés, d'analyser leurs données opérationnelles à long terme et de mettre en œuvre des techniques d'apprentissage profond et de modélisation prédictive pour identifier les possibilités d'optimisation sur la base d'indicateurs de rendement spécifiques. Ces efforts sont menés en collaboration avec les communautés et les fournisseurs d'équipements.

Un autre objectif important du projet est d'améliorer la compréhension des performances environnementales des systèmes de biomasse et de développer des facteurs d'émission pour les principaux polluants atmosphériques produits par les systèmes de bioénergie qui sont couramment installés dans les communautés rurales et éloignées.

Ce projet adopte une approche interdisciplinaire, combinant des méthodes quantitatives et qualitatives pour explorer les interactions et les relations entre les facteurs techniques, environnementaux et socioéconomiques. Il fournira des lignes directrices pour assurer la fiabilité et le rendement à long terme des technologies bioénergétiques dans des conditions réelles et pour cibler les possibilités d'optimisation.

Intégration avancée des énergies renouvelables et de stockage de l'énergie-Nord (Advanced Renewable Integration and Storage of Energy – ARISE-North)

Les chercheurs de l'équipe en production de chaleur et d'électricité renouvelables travaillent au développement d'ARISE-North, une installation d'essai de micro-réseau destinée à démontrer et à recueillir des données relatives au rendement portant sur les technologies d'intégration et de stockage avancés de l'énergie renouvelable dans les régions nordiques et éloignées. Les caractéristiques des technologies ARISE-North comprennent une facilité d'installation, une conception compacte adaptée au transport, une capacité à supporter des températures extrêmement froides et une maintenance à intervalles peu fréquents succès dans les régions nordiques et éloignées. La mise à l'essai de ces technologies sur place permettra à CanmetÉNERGIE-Ottawa de faciliter le transfert de connaissances sur ces technologies auprès des intervenants intéressés.

Capacités prévues

L'énergie géothermique pour le Nord

CanmetÉNERGIE-Ottawa mène des travaux pour évaluer la faisabilité technique et économique des systèmes d'énergie géothermique pour le chauffage et la production d'électricité dans le Nord. Le potentiel de cette ressource varie considérablement dans le Nord, depuis les régions qui présentent des gradients géothermiques élevés, comme les bassins sédimentaires chauds que l'on trouve dans certaines parties du sud-est du Yukon et de l'ouest des T.N.-O., les roches volcaniques chaudes du sud-ouest du Yukon, jusqu'à la majeure partie du reste du Nord qui repose sur les roches cristallines du Bouclier canadien, où le potentiel de la ressource géothermique est beaucoup plus faible.

Nos domaines de recherche sont les suivants :

1. Systèmes de géothermie profonde améliorée : La géothermie profonde est une technologie qui exploite l'énergie géothermique d'une roche chaude mais insuffisamment perméable. La roche est soumise à une stimulation hydraulique pour créer un réservoir. Ces systèmes peuvent être utilisés pour produire directement de la chaleur ou de l'électricité à des profondeurs plus importantes (plus chaudes).
2. Les échangeurs de chaleur en puits profonds peuvent être forés de manière plus abordable que les puits géothermiques conventionnels grâce à l'utilisation d'appareils de forage plus petits, moins coûteux et plus facilement accessibles (tels que les engins de forage d'exploitation minière et les foreuses de puits d'eau). Ces puits moins profonds (moins de 2 km) peuvent être couplés avec des thermopompes pour augmenter la température du fluide recueilli afin de fournir de la chaleur à de grands bâtiments, à un ensemble de maisons ou éventuellement à un système de chauffage communautaire.

Les deux principaux résultats attendus du travail actuel consistent à comprendre le potentiel des systèmes de géothermie profonde pour répondre aux besoins en chaleur et en électricité des communautés éloignées situées dans des régions à potentiel géothermique modéré ou faible, et le potentiel des échangeurs de chaleur en puits profond afin de pouvoir fournir un chauffage abordable dans les régions disposant de bonnes ressources géothermiques.

Impact et innovations

Le laboratoire du programme d'essais technologiques sera situé au complexe de Bells Corners (Ottawa, Ontario). Les chercheurs documenteront les processus d'installation, d'exploitation, de maintenance et de déclassement. Les technologies qu'il est prévu de vérifier sont les suivantes :

• Éolienne à axe vertical (5 kW)
• Capteur solaire thermique à concentration (5 kW)
• plate-forme de micro-réseau mobile
• Stockage d'énergie thermique à changement de phase
• Stockage d'énergie par batterie
• Génératrice à vitesse variable utilisant des combustibles liquides sobres en carbone

Ce projet comblera le manque de données sur les systèmes d'énergie propre existants fonctionnant dans des contextes nordiques et éloignés, ainsi que la disponibilité limitée des profils de la demande d'énergie des communautés, en :

• générant des résultats par temps froid et des données opérationnelles pour diverses technologies de production et de stockage d'énergie renouvelable et de bioénergie.
• obtenant des données et des connaissances sur les possibilités d'optimisation d'un micro-réseau.

Les résultats de notre travail fourniront également des informations que les communautés, les établissements commerciaux et militaires et d'autres parties prenantes pourront utiliser pour prendre des décisions éclairées sur le développement de systèmes énergétiques stables et durables.

Résultats attendus

Les produits des connaissances issus de cette recherche favoriseront l'adoption de technologies similaires par les services publics et les communautés et contribueront à réduire les risques liés à l'intégration d'une part importante d'énergie renouvelable dans les micro-réseaux éloignés.

Contacter CanmetÉNERGIE à Ottawa

Pour en apprendre plus à propos de ce projet, faites parvenir un courriel à notre Bureau des partenariats en recherche et relations extérieures.