Énergie éolienne | Climats froids

Dans un climat froid comme celui du Canada, le givrage représente un des plus grands défis de l’exploitation des éoliennes. Selon des mesures prises sur le terrain, le givrage peut survenir jusqu’à 20 % du temps entre les mois de novembre et d’avril. Les éoliennes doivent donc pouvoir résister au moins à un givrage limité sans subir de dommages qui les empêcheraient de fonctionner normalement.
L’accumulation de givre sur les pales entraîne une diminution de la production électrique et une augmentation de la charge sur les rotors, ce qui peut forcer un arrêt de la turbine pour des questions de sécurité. Toutefois, il est conseillé de poursuivre la production électrique lorsque le givrage est modéré, de façon à :

• minimiser les temps d’arrêt et tirer parti des vents hivernaux plus favorables
• ne pas interrompre le mouvement du rotor, ce qui limite la formation de glace sur le bord d’attaque des pales, qui sont probablement munies d’équipement de protection contre le givrage

C’est avec ces connaissances en tête que les chercheurs(euses) de CanmetÉNERGIE ont participé à plusieurs projets de protection contre le givrage des éoliennes dans des climats froids au cours des dernières années.
Old Crow, Yukon
Au début de l’automne 2002, CanmetÉNERGIE a aidé la Yukon Energy Corporation (YEC) à installer une station météorologique comportant un détecteur de givre sur une montagne près d’Old Crow, au Yukon. Le détecteur de givre fait partie d’une station autonome comprenant des anémomètres et des enregistreurs de données. Les données enregistrées à la station météorologique ont confirmé la gravité du givrage à Old Crow. Ce dernier était si intense que les instruments ont complètement cessé de fonctionner. RNCan et la communauté d’évaluation des ressources éoliennes profitent de ce projet, qui a confirmé la nécessité d’utiliser des instruments résistants et de rechange sur les sites où le givrage est intense.

St-Léon, sud du Manitoba
CanmetÉNERGIE a aussi participé à un autre projet en collaboration avec l’University of Manitoba, où des expériences ont été réalisées dans un tunnel aérodynamique à la fine pointe de la technologie capable de reproduire des conditions de givrage. Un des objectifs de ce projet consistait à simuler les conditions de givrage retrouvées dans la région de St-Léon, dans le sud du Manitoba, où l’on a construit un grand parc éolien. Les expériences réalisées dans le tunnel ont aidé les chercheurs(euses) à comprendre les principes fondamentaux de la formation de givre, et leur ont permis de créer des modèles pour prévoir la façon dont la présence de givre affecte la capacité de production des éoliennes. Les travaux ont également porté sur l’optimisation des techniques de protection contre le givre et ont permis de réaliser des progrès en vue de trouver des solutions de conception novatrices pour l’exploitation d’éoliennes dans des climats froids.

Est du Canada
Un troisième projet réalisé en collaboration avec des chercheurs(euses) de CanmetÉNERGIE consistait à acquérir de l’équipement scientifique afin d’étudier et de déterminer les conditions climatiques d’une région considérée comme favorable à l’exploitation d’éoliennes. La région en question est située à une altitude d’environ 610 m dans un domaine montagneux de l’est du Canada. Les instruments ont été attachés à 2 tours de manière à permettre aux chercheurs(euses) de caractériser l’environnement local (c.-à-d., la vitesse et la direction du vent, la pression atmosphérique, l’humidité, la durée des épisodes de givre et les précipitations). Les données scientifiques recueillies aideront à expliquer les pannes qui surviennent dans les éoliennes conçues pour les climats européens. Elles permettront ainsi aux ingénieurs de concevoir des turbines mieux adaptées aux rigueurs du climat nord-américain.