Les entretiens Concordia - Économie et développement durable - À la recherche du vent perdu

Marius Paraschivoiu: «C’est dans le nord du Québec qu’il y a un potentiel énorme. On pourrait y installer des parcs de 2000 éoliennes.»
Photo: Annik MH de Carufel - Le Devoir Marius Paraschivoiu: «C’est dans le nord du Québec qu’il y a un potentiel énorme. On pourrait y installer des parcs de 2000 éoliennes.»
«Au cours des six dernières années, on a appris le concept de la proximité des éoliennes à axe vertical, qui est différent de celui des éoliennes à axe horizontal. Depuis un an ou deux seulement, on observe qu'en rapprochant ces éoliennes à axe vertical, on augmente leur capacité de produire de l'énergie. L'une crée du vent sur l'autre. C'est par groupe de deux qu'elles s'entraident, mais elles doivent tourner dans un sens opposé», explique le professeur. Il souligne qu'il est très facile de fabriquer des éoliennes. En revanche, il est beaucoup plus difficile de les concevoir et, par conséquent, la recherche doit porter sur le concept. Il explique que l'écoulement de l'air autour de pales de ces éoliennes est plus compliqué que pour les autres.

Son plan de travail pour les cinq prochaines années porte donc sur l'analyse du fonctionnement en paire afin de mieux comprendre ce phénomène de synergie qui se crée lorsqu'on les met en groupe de deux. «On en a déjà une idée, mais on veut savoir quel est le point optimal pour la production d'énergie», dit-il. La surface des pales est importante, mais la vitesse du vent l'est encore davantage. «Si le vent double, la puissance augmente par huit», précise le professeur. L'éolienne sur axe vertical offre l'avantage qu'elle peut tourner sur son axe, pouvant ainsi exploiter le vent provenant de plus de directions.

Toutefois, découvrir la capacité optimale de production d'énergie d'une éolienne relève d'une démarche beaucoup plus complexe qu'on pourrait le penser. À la base de savants travaux de recherche, il y a les équations de Navier-Stokes qui relient les forces, la vitesse et la pression d'un fluide en écoulement. Cette équation est connue depuis 200 ans et consiste à dire comment le fluide (air ou liquide) s'écoule. Toutefois, cette équation ne peut être résolue à la main, étant donné sa complexité. Les méthodes numériques apportent désormais un sérieux coup de pouce aux chercheurs.

«On prend l'écoulement et on le divise en des millions de petits éléments. Dans chaque élément on résout l'équation avec l'ordinateur, mais il y a toujours une petite erreur. Ma thèse de doctorat portait sur ces erreurs», rappelle M. Paraschivoiu, qui aujourd'hui poursuit ses recherches dans le même domaine pour résoudre les équations de mieux en mieux et de plus en plus vite, en utilisant en parallèle plusieurs ordinateurs qui, une fois qu'ils ont chacun résolu leurs éléments, communiquent ensemble.

Par ailleurs, il faut également prendre en compte le lieu où l'on installe ces éoliennes à axe vertical. Une idée du chercheur consiste à en mettre sur le toit des édifices en milieu urbain, puisqu'on pourrait les installer près les unes des autres.

«Les ordinateurs sont mon laboratoire»

On pourrait aussi en placer dans des parcs d'éoliennes à axe horizontal, en dessous ou entre ces dernières qui sont nettement plus grosses. Ce sont là des hypothèses, y compris le fait que la présence de ces petites éoliennes pourrait aider les grandes. «Il y a encore beaucoup de travail pour analyser tout ça», reconnaît cet ingénieur dont la mission n'est pas de concevoir des éoliennes, mais de donner des outils aux ingénieurs pour le faire. «Les ordinateurs sont mon laboratoire», dit le chercheur universitaire, qui a pour objectif d'élaborer un programme informatisé qui donnerait aux ingénieurs dans les entreprises des outils de travail plus précis et plus rapides. «Il faut une façon d'accélérer le calcul.»

En 2009, dans le journal de l'Université Concordia, M. Paraschivoiu prévoyait que cinq ans plus tard il y aurait de petites éoliennes partout, sur des lampadaires et sur des terrains proches des autoroutes, pour produire de l'énergie électrique. Il reconnaît que ce n'est pas le cas et il lui semble même improbable que cette solution soit appliquée dans un avenir prévisible. D'une part, Hydro-Québec favorise plutôt les grandes éoliennes. D'autre part, moins de petites entreprises souhaitent développer des éoliennes de taille modeste pour les chalets et résidences isolées. Peut-être le climat économique est-il pour quelque chose dans ce manque d'enthousiasme, soupçonne-t-il. Il n'y a eu jusqu'à maintenant au Québec que très peu d'éoliennes à axe vertical en exploitation. Il y en a eu aux îles de la Madeleine, il y a eu celle d'Hydro-Québec qu'on avait baptisée du nom de Darius et une autre construite par Lavalin (avant la fusion avec SNC) et installée à Cap-Chat, en Gaspésie.

Le professeur aimerait qu'il y ait un marché pour les éoliennes à axe vertical, lesquelles pourraient servir de démonstrateurs pour les ingénieurs et les firmes de construction. Il est convaincu cependant qu'un nouvel engouement pour cette forme d'énergie verte se présentera. Et sur les toits? «C'est moins probable. Il y a peut-être plus de possibilités pour les éoliennes qu'on installerait dans les fermes. Dans les villes, il faudra que ce soit de hauts immeubles, pour que les éoliennes soient bien exposées au vent. Mais c'est dans le nord du Québec que le potentiel est énorme. On pourrait y installer des parcs de 2000 éoliennes. Au Texas, actuellement, se trouve une ferme de 400 éoliennes; dans 20 ans il y aura 2000 éoliennes.» Par ailleurs, en Europe, il manque d'espace pour des fermes d'éoliennes sur terre, d'où l'importance de maximiser l'espace et d'en apprendre davantage sur les variations de performance des éoliennes les unes par rapport aux autres, selon leur position, leur hauteur, la grandeur des pales, etc.

Au demeurant, cette prolifération d'éoliennes aura-t-elle une influence sur le climat? Si l'on affecte la couche limite des vents dans l'atmosphère, y aura-t-il des conséquences, et si oui, lesquelles? Ce sont là des questions qui n'ont pas encore fait l'objet d'études. Il en va de même pour les éoliennes qui pourraient être installées dans l'eau, un fluide qui est mille fois plus dense que l'air.

Bref, ce ne sont pas les projets de recherche qui vont manquer au cours des années futures, ni le travail pour les étudiants du docteur Paraschivoiu. Ces étudiants sont d'ailleurs des ingénieurs avec qui il développe des algorithmes et teste ses codes. Chaque année, certains parmi eux construisent des éoliennes et font des stages dans les grandes firmes aéronautiques de la région montréalaise — Bombardier, Pratt & Whitney, etc. Et plusieurs, sinon la majorité de ces étudiants, trouvent un emploi dans l'une ou l'autre de ces entreprises.

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Collaborateur du Devoir

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