Modélisation des parcs de turbines à énergie hydrocinétique fluviale afin d’optimiser l’extraction d’énergie

Ressources naturelles Canada (RNCan), dans le cadre du Programme d’innovation énergétique, entreprend des activités de Recherche et Développement (R-D) visant à établir des lignes directrices pour les configurations de parcs de turbines à énergie hydrocinétique fluviale (EHF) et l’optimisation de l’extraction d’énergie.

Le déploiement de multiples turbines dans un parc est un choix naturel pour les concepteurs d’EHF voulant obtenir une économie d’échelle et de bons bénéfices. Afin d’évaluer le rendement de chaque turbine d’un parc et d’optimiser la production d’électricité, il faut comprendre la configuration d’un parc de turbines, l’espacement et les interactions entre une turbine et une rivière. Actuellement, peu de travaux ont été faits dans ce domaine parce que le secteur de l’EHF en est à ses débuts et à cause des difficultés techniques liées aux caractéristiques complexes d’écoulement entre les turbines et les rivières.

Une méthode numérique est une approche efficace pour étudier des parcs de turbines à grande échelle. Toutefois, la simulation de multiples turbines avec une modélisation détaillée de la géométrie complète de turbine présente un énorme défi technique en ce qui concerne les ressources informatiques et le temps requis. Par conséquent, il devient essentiel de se doter d’outils simplifiés de modélisation qui ne requièrent que des ressources informatiques abordables.

Mavi Innovations Inc., l’Université Laval, Lambda2 et le Centre national de recherches du Canada ont réalisé une étude sur un parc de turbines en 2015-2016. Cette étude était financée en partie par le projet de l’Initiative ÉcoÉNERGIE sur l’innovation de Marine Renewables Canada. Elle a permis de trouver des méthodes simplifiées de modélisation (modèle de turbine efficace) pour la simulation de parcs de turbines à EHF. Dans l’ensemble, les modèles simplifiés concordent avec les résultats des simulations avec la géométrie complète de turbine. Cependant, la robustesse et l’exactitude des modèles ont encore besoin d’améliorations. Il faut aussi poursuivre la recherche pour créer des modèles simplifiés de turbine qui peuvent reproduire d’autres phénomènes pour les configurations de parcs de turbines et l’espacement des turbines, comme le sillage des turbines. De plus, comme le modèle élaboré est basé sur des turbines à écoulement transversal, il faut aussi élaborer un modèle simplifié pour les turbines à écoulement axial horizontal. Une fois qu’une méthode de modélisation sera en place pour les deux types de turbines, les modèles simplifiés pourraient devenir un outil efficace pour étudier la production d’électricité de multiples rangées de turbines déployées le long d’un segment de rivière. Le présent contrat consiste à résoudre cette lacune dans la modélisation.