Énergie

De l'électricité dans l'air

L’Institut de recherche d’Hydro-Québec : UN FLEURON DE L’INNOVATION TECHNOLOGIQUE

En entrant dans le grand hall du Laboratoire haute tension de l’Institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ), on a l’impression de se trouver sur le plateau de tournage de la prochaine aventure de James Bond. Dans cette salle de 82 mètres sur 67 d’une hauteur de plafond de 50 mètres, les chercheurs s’affairent depuis plus de 30 ans à optimiser la technologie qui a fait la renommée internationale d’Hydro-Québec : le transport à très haute tension.

 

En entrant dans le grand hall du Laboratoire haute tension de l’Institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ), on a l’impression de se trouver sur le plateau de tournage de la prochaine aventure de James Bond. Dans cette salle de 82 mètres sur 67 d’une hauteur de plafond de 50 mètres, les chercheurs s’affairent depuis plus de 30 ans à optimiser la technologie qui a fait la renommée internationale d’Hydro-Québec : le transport à très haute tension.

 

Mise au point dans le but d’acheminer vers le sud l’électricité produite par les centrales du complexe Manicouagan – Outardes, cette technologie a donné lieu en 1965 à la première mise en service mondiale d’une ligne de transport à 735 kilovolts. Depuis, des entreprises d’électricité de partout dans le monde ont adopté la très haute tension pour transporter l’électricité sur de longues distances tout en réduisant les pertes électriques.

 

À leur inauguration en 1970, les installations de l’IREQ à Varennes étaient presque exclusivement consacrées à des essais sur les équipements de transport à très haute tension. Les domaines d’innovation se sont graduellement élargis pour inclure les technologies se rapportant à l’ensemble des activités de base dans le domaine de l’énergie électrique : la production, le transport, la distribution et l’utilisation de l’électricité.

 

Selon son directeur principal, Denis Faubert, « L’IREQ doit devenir le pôle de l’expérimentation de nouveaux concepts qui seront à la base du devenir technologique d’Hydro-Québec. Il doit innover par ses idées et ses projets, mais aussi par sa capacité à saisir le savoir et les idées d’autres scientifiques et d’autres centres ».

Une expertise réputée

En Amérique du Nord, l’IREQ est l’un des rares centres d’innovation intégrés exploités par une entreprise d’électricité. Au fil des ans, il a obtenu quelque 1 500 brevets, gagnant une réputation mondiale d’excellence dans plusieurs champs d’expertise.

Dans les domaines de la mécanique, de la métallurgie et du génie civil, les chercheurs de l’IREQ élaborent des techniques de simulation numériques et des mesures expérimentales pour prévoir les apports hydriques, les écoulements dans les rivières et les aménagements, ou encore pour déterminer les pertes hydrauliques. Ce champ d’expertise couvre également la réparation et le soudage robotisés, la correction des défauts de vibration, la résolution de problèmes liés à l'échauffement thermique, ainsi que la dégradation des équipements électriques.

Dans les domaines de la chimie et des matériaux, l’IREQ s’intéresse notamment à la mise au point de la technologie lithium-métal-polymère, aux technologies associées à la production décentralisée, au développement de revêtements de protection contre la corrosion, à l’intégration de matériaux supraconducteurs et à la mise au point de nanomatériaux.

Les activités de recherche de l’IREQ portent aussi sur l’analyse, la modélisation et le diagnostic des équipements électriques, sur l’automatisation et les systèmes de mesure, ainsi que sur l’analyse et la gestion de réseaux de transport et de distribution d’électricité.

Des applications partout dans le monde

 

Même si les technologies développées par l’IREQ visent en priorité à répondre aux besoins d’Hydro-Québec, elles trouvent des applications ailleurs dans le monde. Des partenaires d’affaires d’envergure en assurent l’industrialisation et la commercialisation.

 

Ainsi, par exemple, la fiabilité de l’alimentation en électricité des consommateurs de l’État de New York est en partie assurée par le système de surveillance des disjoncteurs Moniteq mis au point par l’IREQ.

 

Dans près d’une quarantaine de pays, des entreprises d’électricité font appel au détecteur de vibrations destiné aux bobines d’alternateurs, ainsi qu’à différents logiciels permettant d’évaluer le comportement des régulateurs de vitesse et des turbines – d’autres produits mis au point à l’IREQ.

 

La portée de ces applications ne se limite cependant pas à l’industrie électrique. Comme celles de la NASA, les technologies développées par l’IREQ trouvent aussi des applications dans la vie courante. C’est le cas de l’additif polymérique qui sert à faciliter l’ascension des poteaux de bois du réseau de distribution par les monteurs. Ce produit est aujourd’hui utilisé par une multinationale américaine qui commercialise du bois traité à des fins d’aménagement paysager ou de construction de quais de plaisance.

Le défi de l’utilisation responsable de l’énergie

Afin d’encourager une utilisation plus responsable de l’électricité et d’améliorer la performance énergétique des clients d’Hydro-Québec, l’IREQ inaugurait en 1987 de nouvelles installations à Shawinigan : le Laboratoire des technologies de l’énergie (LTÉ).

En 20 années d’existence, le Laboratoire a réalisé plus de 1 500 projets, en partenariat avec le secteur privé, pour appuyer la performance énergétique de l’ensemble des secteurs industriels du Québec.

Il a notamment participé à la mise en application de la compression mécanique de la vapeur chez Nexans Canada, procédé qui nécessite dix fois moins d'énergie qu'un procédé recourant au gaz. Pour des clients commerciaux et institutionnels, une équipe a conçu un appareil de chauffage qui accumule la chaleur en période de faible consommation et la restitue en période de pointe, réduisant ainsi sensiblement la facture d'électricité. Le LTÉ a aussi participé à la conception du questionnaire interactif utilisé pour aider les clients résidentiels à mieux comprendre leur consommation d'électricité.

Outre leurs travaux sur les technologies de l’utilisation de l’énergie, les chercheurs de Shawinigan collaborent étroitement avec ceux de Varennes dans les domaines de la technologie osmotique, de la géothermie et du développement de nouvelles sources d’énergie.

L’avenir des véhicules électriques

 

Au cours des récentes années, les dangers des changements climatiques et les hausses spectaculaires du prix du pétrole ont donné un puissant élan à l’électrification des transports terrestres.

 

Dans les régions où l’électricité est produite à partir de combustibles fossiles comme le mazout ou le charbon, les gains environnementaux des véhicules électriques demeurent marginaux. Mais en concentrant les émissions atmosphériques à proximité des installations de production, cette technologie peut permettre de réduire le smog urbain.

 

Au Québec, où l’électricité provient à plus de 95 % de ressources vertes et renouvelables, l’arrivée des véhicules électriques permettrait de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre (GES).

 

Les chercheurs de l’IREQ sont familiarisés à l’utilisation de l’électricité pour le transport. Ils ont créé au début des années 1990 le Concept M4, un système de propulsion faisant appel à un train de moteurs-roues piloté par un ordinateur. Avec la collaboration du Groupe industriel Marcel Dassault, la filiale TM4 d’Hydro-Québec a conçu le système de propulsion de la Citroën C-Métisse, présentée en 2006 au Salon de l’auto de Paris.

 

L’IREQ a également mis au point des polymères, des cathodes et des sels qui sont utilisés pour la fabrication de batteries par des partenaires japonais et américains.

 

Malgré cette expertise, il n’est toutefois pas question pour Hydro-Québec de se lancer dans la fabrication de véhicules ou de batteries comme l’explique le patron de l’IREQ : « Nous avons acquis une solide expertise dans le domaine de la caractérisation et de la conception de matériaux. Notre spécialité, ce n’est pas la fabrication de batteries, mais la mise au point de matériaux qui entrent dans leur fabrication. »

 

L’émergence des véhicules électriques présente toutefois d’autres défis aux chercheurs de l’IREQ. Ceux-ci étudient actuellement les impacts prévisibles sur la demande d’énergie de la recharge simultanée d’un grand nombre de véhicules de ce type. Ils s’interrogent également sur l’infrastructure de recharge qui sera nécessaire pour faciliter le déploiement du transport électrique. Ils envisagent même la possibilité d’utiliser l’énergie accumulée dans les batteries des véhicules à l’arrêt pour alimenter le réseau d’électricité en période de pointe.

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