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MÉMOIRE PRÉSENTÉ À LA
COMMISSION SUR LES ENJEUX ÉNERGÉTIQUES DU QUÉBEC
ÉNERGIE ÉOLIENNE DU NORD
ÉNERGIE HYDROLIENNE DU SUD
AUTO ÉLECTRIQUE
Octobre 2013
Par Denis Carrier
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INTRODUCTION
La situation particulière du Québec face à son avenir
énergétique m’amène à intervenir en soumettant le présent mémoire à
titre personnel.
Ce mémoire a trois volets. Le premier concerne le potentiel
éolien du Nord jumellable à l’hydroélectricité. Le deuxième
présente l’aussi grand potentiel de l’hydrolien du Sud et dans le
troisième je vous fais part d’une orientation à privilégier pour
l’électrification du transport individuel.
Je place, sans plus les détailler, ces enjeux énergétiques du
Québec dans le cadre de l’élimination progressive des combustibles
fossiles et du refus de l’importation du pétrole bitumineux de
l’Ouest. D’autres aborderont certainement ces sujets.
L’ÉOLIEN DU NORD
Il y a dans le Nord du Québec une zone à privilégier dans notre
futur énergétique. Sachant que jusqu’à un tiers d’énergie de source
éolienne peut venir complémenter notre hydroélectricité, une
intégration très intéressante de ces deux sources est à planifier
pour notre futur énergétique. Pour des raisons de structure
existante, je suggère que l’on planifie le harnachement de
l’énergie éolienne allant de l’intersection de la rivière Eastman
avec la route Mattagami-Radisson jusqu’à Radisson puis en direction
est, lelong des barrages sur la rivière La Grande. Éventuellement,
la branche sud-nord pourrait être prolongée jusqu’à Ivujivik. La
partie allant de Eastman à Radisson dispose déjà d’une route
asphaltée sise sur un esker rendant son entretient facile. De plus,
des industries d’embouteillage d’eau du même type que celle de
Saint-Mathieu d’Harricana (Eska) pourraient être développées. L’eau
est un besoin à long terme aussi important que l’énergie
renouvelable. Pour ce qui est de la branche suivant la rivière La
Grande, une route et le réseau de transmission électrique à haute
puissance existe aussi. La branche au nord de Radisson pourrait
être construite et entretenue par voie maritime mais située sur la
côte, c’est-à-dire sur la terre ferme.
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Figure 1 Carte des vents. Vitesse moyenne à 50 m au-dessus du
sol en mètres par seconde
Source : Atlas canadien des vents
Ces zones disposent d’un régime de vents comparable à celui que
l’on retrouve en haute mer sans avoir les contraintes liées à
l’exploitation des éoliennes en milieu marin.1 Ce régime de vents
est dû à la provenance dominante des vents du nord-ouest. Ce
nord-ouest est constitué par les terres basses de l’Ontario jusqu’à
la hauteur de Moosonee, puis des Baies de James et d’Hudson, donc
en zone marine pour ce qui est de l’origine de ces vents. A cela
s’ajoute une végétation rabougrie puis inexistante à mesure que
l’on monte vers le nord, libérant ainsi le vent de tout obstacle.
De plus, des lignes électriques à haute tension se retrouvent
relativement près rendant ainsi le branchement au réseau
envisageable. Cette région n’a, à ma connaissance, que rarement été
considérée pour son potentiel éolien pourtant énorme.
1 Québec-Science, septembre 2007, La ruée vers l’air, pp
31-35
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Figure 2 Réseau d’Hydro-Québec
Source :
http://www.hydroquebec.com/transenergie/fr/pdf/carte_reseau.pdf
Il existe aussi, entre cette zone nordique du Québec et les
consommateurs du Sud, la région de l’Abitibi qui dispose de
nombreuses mines souterraines désaffectées qui pourraient très bien
servir à l’entreposage d’énergie sous forme d’air comprimé
permettant d’uniformiser la demande. Cette technique qui consiste à
utiliser les galeries vidées de leurs minerais comme réservoir
d’air comprimé est utilisé entre autres à Huntorf en Allemagne et à
McIntosh en Alabama2. Il serait donc important de coordonner les
actions du ministère des Mines (Ressources Naturelles) avec celui
de l’Énergie afin de ne plus préconiser le remplissage des galeries
avec un produit à base de béton avant qu’il ne soit trop tard. Ces
précieuses galeries se feront de plus en plus rares avec la venue
des mines à ciel ouvert. A noter que la stabilité du roc
précambrien de l’Abitibi en fait un endroit où les projets à très
longs termes sont à privilégier.
2 http://www.u.arizona.edu/~sreynold/caes.pdf page 37 et
http://cleantechnica.com/2013/08/27/compressed-air-energy-storage-to-grow-dramatically-over-the-next-decade/
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Figure 3 Entreposage d’énergie sous forme d’air comprimé
Source : http://whatwow.org/compressed-air-energy-storage/
Même si nous avons un surplus temporaire apparent en énergie, le
Québec ne devrait pas perdre son objectif à long terme de continuer
d’être un chef de file dans le domaine des énergies
renouvelables.
Je demande donc à la Commission de recommander
a) Que le potentiel éolien du Nord soit harnaché et vienne
complémenter l’hydroélectricité
b) Que les mines désaffectées servent d’entrepôt d’énergie sous
forme d’air comprimé afin d’uniformiser la charge demandée aux
centrales de production d’électricité.
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L’HYDROLIEN DU SUD
La Voie maritime du St-Laurent est maintenant rendue à l’étape
d’un nouveau dragage. En effet, après plus d’un demi-siècle, une
opération majeure de nettoyage et de dégagement du fond est à
prévoir. Il est donc recommandable de profiter de cette conjoncture
historique pour mieux déterminer les enjeux énergétiques du Québec.
Un choix sage consisterait à y voir l’opportunité de choisir
l’hydrolien pour le St-Laurent et le train pour le transport. Un
coup d’œil à une carte du Québec et en particulier de la ville de
Québec fait bien voir la pertinence de ce choix.
Figure 4 Réservoir des Grands-Lacs, le St-Laurent et en jaune
les chemins de fer de l’Est du Canada
Source :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Chemins_de_fer_canadiens
Les Grands-Lacs constituent un formidable réservoir naturel et
le chemin de fer, en particulier celui du CN montre bien que la
ligne droite entre l’Est et l’Ouest du Canada origine à la ville de
Québec et doit nécessairement passer au nord des Grands-Lacs. Le
choix du train, malgré ce qui vient d’arriver à Mégantic, rend le
nettoyage beaucoup plus facile sur la terre ferme qu’en milieu
aquatique. Il permet en plus de faire le transbordement à Québec ou
à Rimouski plutôt qu’à Thunder Bay. La navigation en hiver est plus
facile et la profondeur libre avantageuse à Québec ou à Rimouski.
Les dragages récurrents et couteux ne seraient plus
nécessaires.
Le Québec a su être un pionnier en hydroélectricité, pourquoi ne
le serait-il pas aussi dans la génération électrique au fil de
l’eau? L’hydrolien du Saint-Laurent a l’avantage de la
proximité
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entre la production et de la consommation en particulier dans la
région de Montréal. De plus, cette source d’énergie sans
combustible est très peu fluctuante comparée à l’éolien. Je suggère
donc de commencer immédiatement à prendre position dans le but
d’affecter les sommes nécessaire au dragage vers la réalisation
d’hydroliennes et d’améliorer la ligne de chemin de fer allant de
Québec vers l’Ouest avec embranchement à Parent pour Montréal
(présentement inexistant) et à Cochrane pour Toronto (existant). Le
chemin de fer permet le transport de toutes les sortes de
marchandises, contrairement à un pipeline qui ne peut transporter
qu’une seule matière par exemple du pétrole ou du gaz.
Figure 4 Hydrolienne dans le sens du courant de Sabella
Énergie
Source :
http://www.letelegramme.fr/local/finistere-sud/quimper/ville/sabella-une-experimentation-d-hydrolienne-fluviale-13-02-2010-782969.php
Je demande donc à la Commission de recommander :
a) Que le transport des marchandises achetées ou vendues au
Québec vers ou en provenance de l’ouest incluant l’Ontario se fasse
pas chemin de fer plutôt que par le St-Laurent.
b) Que des hydroliennes au fil du courant soient installées dans
le St-Laurent
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L’AUTO ÉLECTRIQUE
Le Québec jouit d’une situation enviable en ce qui regarde la
conversion de son parc automobile à l’électricité. Nous avons la
production de l’électricité solaire (sous forme hydroélectrique) à
environ 95%, notre territoire est entièrement desservi par cette
frome d’énergie (infrastructure existante) et nous disposons de
mines de lithiun pour les batteries dont Québec Lithium à Lacorne
près d’Amos et d’autres qui entreront bientôt en production
(Nemaska, Whabouchi, Lithium One au lac Cyr, Dios Siros sur le site
Pontax ), de terres rares pour les moteurs électriques (Matamec et
Fieldex au Témiscamingue) sans compter que nous avons la « chance»
de ne pas avoir encore d’industrie automobile, nous donnant
l’occasion de partir du bon pied avec l’auto électrique.
Il est difficile de voir différemment la source d’énergie
alimentant nos voitures. J’aimerais donc démontrer la nécessité de
ne pas percevoir l’électricité comme le pétrole. L’infrastructure
nécessaire pour alimenter nos autos à l’électricité existe déjà.
Mêmes les campagnes les plus reculées sont alimentées en
électricité et ceci jusqu’au niveau individuel. En d’autres termes,
qui possède sa station-service? Personne. Mais nous sommes tous
branchés à l’électricité. Pourtant, lorsqu’il s’agit de la voiture,
nous continuons à percevoir l’électricité comme s’il s’agissait du
pétrole. Nous croyons qu’il est nécessaire de munir certains
endroits autres que chez soi de bornes de recharge parce que le
temps de recharge serait plus long avec l’électricité qu’avec le
pétrole. Ailleurs que chez-soi, ce ne sont pas des bornes de
recharges rapides (que de nom) dont l’usager a besoin mais de
station d’échange de batteries dont le temps pour «faire le plein»
est égal ou même inférieur au temps qu’il faut pour faire le plein
avec de l’essence.
Il y a, depuis la première crise du pétrole des années1970, un
décalage entre l’étape où en est rendu la technologie et ce que
diffusent les médias de mase. Ainsi, l’emphase a été mise sur la
diminution de la consommation des moteurs à combustion interne
alors que d’autres technologies comme la Quasiturbine québécoise ou
la moteur Stirling Cycle écossais auraient pu et auraient du
prendre la relève du moteur à combustion interne inventée il y a
150 ans par le Belge Étienne Lenoir et dont le 30% d’efficacité n’a
pu gagner que des poussières malgré l’ajout de nombreux gadgets
(turbo compresseur, allumage électronique, etc.). Les décideurs ont
imposé l’amélioration de cette vieille dame, sans opter pour une
autre technologie. De même, dans le domaine de l’auto électrique,
l’opinion générale (entretenue par la publicité) ne voit que
l’économie d’essence via l’auto hybride non branchable qui est
pourtant une technologie datant de 19023 et qui consiste simplement
à garder le régime du moteur à combustion interne à son maximum de
rendement4.
Un autre décalage est celui qui consiste à dépenser argent et
énergie à installer des bornes de recharge dites rapides alors que
nous devrions en être à l’étape suivante soit de prévoir des postes
d’échange de batteries.
3 Brevet us No. 707,230. L’auto hybride de J. C. Henry avait en
1902 toutes les caractéristiques de la
Toyota hybride de 2002 incluant le freinage régénératif. 4 Cette
technique est couramment utilisée depuis un demi-siècle dans les
locomotives.
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Cette technique à déjà fait ses preuves. À la première vague
d’autos électriques, au début du 20e siècle, l’échange des
batteries était déjà pratiqué mais ce moyen est tombé dans l’oublie
avec l’arrivée du monopole du pétrole. Pourtant, il était déjà une
solution aux deux tendons d’Achille de l’auto électrique : le long
temps de recharge et la courte distance parcourue.
Figure 5 Échange des batteries à New York au tournant du siècle
dernier. La mise en position est effectuée par les cylindres
latéraux. Le pack est introduit sous l’auto.
Source : Scientific American, Vol. LXXX, No.12, 25 mars 1899, p.
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Figure 6 Échange de batteries à Paris à l’occasion de
l’Exposition de 1900. Environ mille taxis électriques ont été
utilisés lors de cet événement. Un poste d’échange pouvait
desservir jusqu’à 200 taxis électriques.
Source : Electric Cab System of Paris, Scientific American, Vol.
LXXXII, No. 22, 2 juin 1900, pp. 345-346
Lors de la première crise du pétrole, dans les années 1970, la
solution de l’échange des batteries à refait surface mais le
puissant lobby du pétrole à mis en faillite l’entreprise McKee
Engineering Corporation en prétextant le maque de sécurité de la
voiture électrique. Aujourd’hui, en 2013, l’échange de batteries
est devenu plus rapide que de faire le plein avec de l’essence.
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Figure 6 Pack de batteries échangeable de l’auto électrique
Sundance. Photo de Su Kemper.
Source : Mechanix Illustrated, février 1972, p. 71 et Ernest H.
Wakefield, History of the Electric Automobile, SAE Order No. R-122,
pp 316-317
Figure 7 Échange de batteries automatisé. Durée de l’échange : 1
minute, 13 secondes. Les batteries sont logées derrière le siège
arrière, endroit à peu près inutilisé. Nissan fabrique l’auto
allant de pair avec cet échangeur.
Source : Better Place à :
http://www.treehugger.com/cars/better-places-automated-electric-car-battery-swap-station.html
Le fabricant d’autos électriques Tesla de Californie a également
prévu l’échange du pack de batteries pour son modèle S. Tesla a
démontré que l’échange pouvait se faire en 90 secondes en utilisant
une section de son usine d’assemblage robotisée5. Alors, tout comme
Better Place, un moyen moins couteux devra être mis au point. Des
brevets sont déjà déposés dans ce sens6. Les conditions climatiques
hivernales du Québec font en sorte que je recommande un échange non
pas par en-dessous, principalement à cause de la gadoue («slush»),
mais plutôt par l’avant.7
L’échange des batteries faisant graduellement son chemin comme
réponse au temps de recharge, la Commission devrait recommander
d’aller directement à cette étape sans passer par la technique des
postes de recharges dits rapides. Les consommateurs acceptent
difficilement la contrainte du temps d’attente même réduit à une
demi-heure. De plus, la recharge rapide diminue grandement la durée
des batteries. En effet, le nombre de cycles charge/décharge
qu’elles peuvent subir est fonction de la vitesse à laquelle elles
sont rechargées. La norme donnée par les fabricants est pour une
recharge lente (techniquement, à c =1 ). L’échange de batteries
permet d’éliminer cette source de détérioration précoce dont
l’importance est évidente sachant que le pack de batteries
5 Voir la vidéo: http://www.teslamotors.com/batteryswap
6 Voir Brevets us 7993155 B2 et 5951229 disponibles sur google
patent ou USPTO
7 Voir brevet us 2010/0292877 A1 Ce brevet propose à la figure
1A un échange par l’avant pouvant
mener à un mode d’échange en libre service beaucoup moins
couteux. La Sundance a aussi tracé la voie à un échange par
l’avant.
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est, et loin, la composante la plus couteuse de l’auto
électrique. L’échange de batteries, à l’opposé de la recharge
rapide permet de plus une recharge aux heures de faible
consommation, par exemple la nuit et ainsi de rentabiliser nos
turbines qui ne tournent qu’à une fraction de leur capacité durant
cette période creuse. Et il y a plus, ces packs, en plus de ceux à
la résidence de l’automobiliste (autos branchées à la maison),
peuvent servir à uniformiser la demande. Cette technique, déjà
utilisée au Japon et en Californie, consiste à disposer d’un
branchement bidirectionnel entre le fournisseur (par exemple
Hydro-Québec) et le consommateur (le poste d’échange ou l’auto
branchée à la maison). Elle est surtout connue sous le sigle
anglais V2G c’est-dire «Vehicle to Grid».
Figure 8 Alimentation bidirectionnelle
Source :
http://www.openideo.com/open/vibrant-cities/inspiration/electric-smart.
Je demande donc à la Commission de recommander
a) Que les compteurs d’Hydro-Québec, à l’avenir, permettent
l’alimentation bidirectionnelle.
b) Que les packs de batteries des autos électriques puissent
servir de source domestique d’électricité en cas de panne 8
c) Que les nouvelles normes de construction résidentielle
incluent une borne de recharge compatible J1772 (la norme
nord-américaine) pour les autos électriques9.
d) Qu’Hydro-Québec mette en place une tarification en fonction
de l’heure de consommation10.
8 Voir
http://www.popsci.com/cars/article/2011-08/nissan-rolls-out-system-lets-leaf-serve-backup-
battery-japanese-households 9 Se servir de l’exemple de la
municipalité de Pao Alto en Californie qui a déjà cette
exigence.
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En ce qui regarde le nombre de postes d’échanges qu’il faudrait
mettre en place, les principaux barèmes sont déjà connus. Le
principal est la distance parcourue avec un pack rechargé. Elle
s’établie de plus en plus à 200 milles ou 320 km (Tesla modèle E et
la nouvelle Spark EV de GM) et sera bientôt celle exigée
minimalement par le consommateur. En se basant sur cette autonomie
l’on peut évaluer à environ 15 le nombre de postes d’échanges
nécessaires pour desservir la grande majorité des gens au Québec et
qui pourraient être11 :
• Gatineau (207 km de Montréal)
• Montréal (3) Nord (Laval), Île de Montréal et Rive-Sud
• Trois-Rivières (142 km de Montréal)
• Québec (2) Ville de Québec et Rive-Sus (Lévis)
• Rimouski (211 km de Québec)
• Ste-Anne-des-Monts (182 km de Rimouski)
• Gaspé (201 km de Ste-Anne-des-Monts)
• Chicoutimi (211 km de Québec)
• Sherbrooke (147 km de Montréal ou 240 km de Québec)
• Saint-Georges-de-Beauce (102 km de Québec)
• Mont-Laurier (238 km de Montréal)
• Val D’Or (293 km de Mont-Laurier)
• Ville-Marie (240 km de Val D’Or)
D’autres postes pourront ensuite venir compléter le réseau. En
cas de panne, une dépanneuse habituelle pourrait disposer d’un ou
plusieurs packs d’échange.
10 Ceci faciliterait le passage de l’auto au pétrole à l’auto à
l’électricité car en plus de favoriser l’uniformisation de la
demande en générale, cette mesure inciterait les propriétaires
d’autos électriques à recharger la nuit à tarif réduit et à
revendre en période de pointe à tarif plus élevé.
11
Les distances ont été prise sur
http://www.navigationplus.com/utilitaires/distance_villes_qc.html
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Je demande donc que la Commission de recommander :
a) La mise en œuvre d’un réseau de poste d’échange des batteries
afin de passer du pétrole à l’électricité comme source d’énergie
alimentant notre parc automobile12
b) Que l’approbation des véhicules électriques relève de la
compétence du Québec plutôt que de celle d’Ottawa13
CONCLUSION
Les trois projets que je vous ai présentés peuvent surprendre
par leur envergure. J’aimerais cependant rappeler que nous avons
eu, avec une fréquence d’une régularité surprenante, des projets
d’envergure environ tous les 30 ans : 1900 chemin de fer du CN,
1930 colonisation de l’Abitibi, 1960 projet hydroélectrique de la
Baie James, 1995 nous avons passé proche avoir un pays. Depuis, que
du soupoudrage non significatif et la tentative de combler deux
gouffres sans fond, l’éducation et la santé. Nous ne sommes pas que
des ignorants et des malades. Nous avons besoin de projets
rassembleurs et concrets, d’être à nouveau proactifs et seul un
projet d’envergure peut jouer ce rôle.
Denis Carrier © 2013
12 L’économie en pétrole importé contrebalançant le coût de
cette infrastructure en peu de temps.
13 Présentement, l’immatriculation et la signalisation routière
relèvent du Québec mais la permission de
fabriquer ou de vendre une auto relève du gouvernement fédéral.
Sous prétexte de sécurité et dans le but de favoriser l’industrie
automobile ontarienne (exclusivement au pétrole) et le pétrole
albertain, l’approbation de voitures électriques européennes ou
chinoises est exclue. Ceci est un obstacle important à l’arrivée
sur le marché québécois de l’auto électrique. Le choix d’autos
électriques ne devrait pas être limité aux seules (et rares) autos
électriques fabriquées en Amérique du nord.
