La première éolienne industrielle du Nunavik aura produit, à sa première année opérationnelle, un total de 8,3 GWh d’énergie électrique, intégrée dans le réseau autonome de la mine Raglan. Pour les années subséquentes, elle devrait atteindre son objectif visé de 9,4 GWh annuels, permettant des économies annuelles de 2,35 millions de litres de carburant diésel et 6 439 tonnes de CO2. La rigueur de l’hiver aura causé des
pertes de 0,21 GWh. Bien qu’un total de 193 épisodes eut lieu en 10 mois, la grande majorité de ces épisodes n’auront pas causé de pertes de puissance.
Au niveau économique, le coût de production de l’énergie éolienne a été calculé à 0,198 $/kWh. Considérant un prix du litre de diésel de 1,00 CAD, un taux de rendement interne après impôts de 22,4% est attribué au projet. Par une analyse de sensibilité, il a été démontré que l’élément possédant le plus fort impact sur le taux rendement du projet est le prix du litre de diésel. Pour le site utilisé, il n’existe pas de scénario permettant de rentabiliser un projet éolien pour un prix du carburant de 0,50 $/L, le prix minimum permettant d’atteindre le seuil de rentabilité recherché est de 0,90 $/L. Ce prix minimum serait plus élevé en présence d’un vent moyen plus faible; à noter que ce dernier a été mesuré à 9,13 m/s sur le site de la mine Raglan. Pour leur part, les crédits accordés à la réduction des émissions de gaz à effet de serre ont, selon leur prix actuel, une très faible influence sur la rentabilité du projet.
En fait, pour le développement de l’énergie éolienne, le principal élément de risque est le prix du carburant sur lequel il n’existe aucun contrôle de la part des utilisateurs. En effet, durant le temps de cette étude, le prix du baril de pétrole brut de Brent a varié de plus de 100 CAD à 27 CAD, soit d’un facteur 4, divisant considérablement les revenus du projet. Néanmoins, l’implantation d’énergie éolienne permet de fixer, pour la durée de vie de l’éolienne, un prix du kWh pour une portion de la dépense énergétique. De ce fait, la vulnérabilité financière de l’opération minière face au prix du carburant est réduite.
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Les performances technique et économique d’éoliennes additionnelles ont été évaluées avec les logiciels Homer Pro et RETScreen 4. Il a été démontré que les performances de chaque éolienne additionnelle sont inférieures à l’éolienne actuellement en opération. Ce résultat est principalement causé par une intégration partielle de l’énergie éolienne par le réseau autonome. Les contraintes opérationnelles du jumelage éolien-diésel font diminuer le taux d’intégration de l’énergie éolienne de 38,9% en présence de 6 éoliennes, alors qu’elle est de 97% pour la première éolienne. Pour le réseau autonome de la mine Raglan, une deuxième éolienne atteint le seuil de rentabilité pour un prix du litre de 1,05 CAD, alors que la troisième éolienne requiert un prix de 1,15 CAD. Ainsi, chaque éolienne additionnelle diminue le rendement économique du projet. Des scénarios à multiples éoliennes sont tout de même rentables, pour un prix du carburant économisé supérieur à 1,00 $/L.
En présence de plus d’une éolienne, la limitation de l’intégration de l’énergie éolienne provoque des surplus électriques qui peuvent être valorisés par des systèmes de stockage d’énergie. Les performances technique et économique de trois technologies de stockage ont été évaluées avec les logiciels Homer Pro et RETScreen 4. Les technologies évaluées sont celles en opération depuis l’automne 2015 sur le site minier.
La première technologie, soit la roue inertielle, présente des performances économiques intéressantes en présence de 2 ou 3 éoliennes, pour une puissance de stockage inférieure à 25% de la puissance éolienne installée. Un prix minimal de 0,29 $/kWh est atteint pour une proportion de puissance de stockage de 8% de la puissance nominale éolienne. Ne représentant pas un avantage économique significatif face à la combustion de carburant, l’intérêt de la roue inertielle réside plutôt au niveau de l’amélioration de la résilience du réseau autonome et du tamponnage de la variabilité de la puissance éolienne.
La seconde technologie évaluée, soit la batterie lithium-ion, présente un coût unitaire du kWh inférieur. En présence de 2 ou 3 éoliennes et pour une proportion de puissance de stockage sur puissance éolienne nominale inférieur à 25%, la batterie permet de produire des kWh à un coût inférieur à 0,30 $/kWh. Un mode opératoire permettant à la batterie d’agir comme réserve opérationnelle ainsi que d’emmagasiner
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les surplus électriques a été sélectionnée comme optimal. En tenant compte de l’actuelle réduction importante du prix par kWh de stockage, les batteries lithium-ion, seront une composante importante des réseaux hybrides éolien-diesel.
La troisième technologie évaluée, soit une boucle à hydrogène, présente des performances économiques moins intéressantes. Bien que les avantages du stockage d’énergie par la production d’hydrogène soient nombreux, la faible efficacité aller-retour de la boucle d’hydrogène ainsi que les coûts élevés pour l’équipement font que ce système de stockage d’énergie limite les retombés économiques. Néanmoins, un intérêt majeur de l’hydrogène serait de générer des économies croisées au niveau des véhicules fonctionnant en milieu souterrain. Dans ce contexte, la réduction des besoins de ventilation ajoute un intérêt additionnel à cette technologie. Également, l’ajout d’un pourcentage d’hydrogène dans le carburant diésel, l’essence ou le gaz naturel, permettrait de valoriser les surplus électriques autrement que par la pile à combustible, réduisant les coûts du matériel et améliorant l’analyse économique.
Ainsi, sous certaines conditions, les technologies de stockage d’énergie représentent une valeur ajoutée au projet éolien. Notamment, les batteries lithium-ion permettent une augmentation économiquement viable du taux de pénétration de l’énergie éolienne pour le réseau autonome de la mine Raglan. Une alternative, soit d’utiliser des génératrices pouvant fonctionner sur 100% de leur puissance nominale, mériterait d’être évaluée en détail. Une analyse rapide avec le logiciel Homer Pro a démontré que d’importantes économies de carburant peuvent être réalisées, avec ces génératrices, en complément à l’énergie éolienne, principalement puisqu’elles agissent comme réserve opérationnelle de l’énergie éolienne. La brève analyse effectuée a montré qu’il est possible de réaliser des économies de carburant annuelles de plus d’un million de litres pour une génératrice évaluée à 2 millions de CAD. Cette alternative est, selon toute vraisemblance, plus intéressante du point de vue économique que les systèmes de stockage d’énergie.
Finalement, au niveau communautaire, des économies annuelles appréciables d’un million de litres de carburant pourraient être réalisées par la mise en service d’une éolienne identique à celle de Raglan, pour la communauté avoisinante de Salluit.
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