Création à l'aide d'un lidar à balayage d'un modèle aéroélastique d'une éolienne opérant en terrain complexe

 

Simon-Philippe Breton

Cégep de la Gaspésie et des Îles

 

Domaine : énergie

Programme de recherche pour les chercheurs de collège

Concours 2018-2019

Au Québec, la plupart des éoliennes sont installées en terrain complexe. Leur design ne considérant pas les conditions de vent associées à ce genre de terrain, l'opération de ces éoliennes peut engendrer divers problèmes, dont une diminution de leur durée de vie, une sous-performance, et une augmentation des coûts d'opération et de maintenance. L'occurrence de ces problèmes est en outre susceptible de s'accroître à mesure que la taille des éoliennes augmente et que la flexibilité de leurs composantes s'accentue.

Beaucoup de travail reste à faire pour mieux caractériser l'effet du terrain complexe sur les éoliennes. Dans ce contexte, le TechnoCentre éolien (TCE) souhaite tirer profit de ses expertises et de ses infrastructures uniques pour mener un projet novateur. Ces infrastructures incluent un site de test comprenant deux éoliennes commerciales instrumentées installées en terrain complexe ainsi qu'un lidar à balayage qu'il acquerra durant l'hiver 2018. Le projet consistera à mesurer, à l'aide d'un lidar à balayage, la vitesse et la direction du vent en amont d'une éolienne opérant en terrain complexe et d'utiliser les données obtenues comme intrant dans un modèle de simulation aéroélastique d'une éolienne. Ce modèle inédit sera validé expérimentalement à l'aide de mesures avant d'être utilisé pour simuler, de façon générale, l'opération d'une éolienne en terrain complexe et prédire, le cas échéant, différents problèmes qui pourraient survenir.

Le TCE tirera en outre profit de sa participation à l'activité de travail 32 en éolien de l'Agence internationale de l'énergie (IEA), qui regroupe les experts en lidar au niveau international et qui a pour objectif principal d'identifier et d'atténuer les barrières pour l'utilisation de lidars pour différentes applications en énergie éolienne. Il profitera aussi de sa collaboration avec le groupe de recherche en énergie éolienne de l'Université d'Uppsala, en Suède.

Ce projet comportera d'importantes retombées dont l'embauche de cinq étudiants boursiers de Cégep qui se familiariseront avec une infrastructure de pointe et bénéficieront du réseau de contacts du TCE. L'enseignement au Cégep de la Gaspésie et des Îles sera également enrichi par les résultats de ce projet. Le personnel du TCE acquerra quant à lui une expertise unique concernant l'utilisation d'un lidar à balayage et des données associées en terrain complexe et nordique. L'industrie éolienne bénéficiera finalement des résultats de cette étude par une meilleure caractérisation des effets du terrain complexe sur les éoliennes et par la création d'un produit final utilisable pour quantifier ces effets et prédire les conditions pouvant créer des problèmes d'opération des éoliennes. 

Les résultats de ce projet seront diffusés par diverses plateformes dont un webinaire, une vidéo de vulgarisation, un article scientifique et des présentations dans des conférences et colloques. De plus, une journée d'étude sera organisée pour que des étudiants du Cégep de la Gaspésie et des Îles visitent le site expérimental du TCE et aient la possibilité de manipuler des instruments de mesure uniques.