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Production d'électricité - Éolienne - 19 200 kW / Canada
Mandat de l'étude de cas
Vous avez été engagés par un promoteur de projets, dans le domaine de l'énergie éolienne, qui s'intéresse à l'acquisition de vieux parcs éoliens en vue de les ré-équiper en y installant des turbines plus modernes. Il vous a été demandé de préparer une étude de préfaisabilité concernant un parc éolien existant. Le choix du promoteur s'est porté sur un parc constitué de 52 éoliennes totalisant une puissance de 19 MW. Ces éoliennes ont 10 ans et leurs coûts d'exploitation augmentent car le fabricant d'origine n'assure plus de service après-vente sur ce modèle. La société veut évaluer la possibilité de remplacer le parc de 19 MW par de nouveaux équipements d'une puissance totale équivalente mais plus efficaces. Elle a donc décidé d'utiliser le modèle Nordex N43 d'une puissance de 600 kW. À partir de l'évaluation d'origine du gisement éolien, mais aussi selon des résultats de suivis de performances qui ont été réalisés sur les équipements existants, on estime que le site présente des anomalies au niveau du cisaillement des vents, si bien que plus la tour d'une éolienne est haute, plus la vitesse du vent est faible au niveau des pales de la turbine. Par conséquent, les nouvelles éoliennes n'auront qu'une tour de 40 m de haut.
Un des défis du projet sera d'utiliser au mieux les infrastructures existantes (câblage électrique, poste de raccordement, etc.). Il y a aussi des contraintes liées au contrat actuel de fourniture d'énergie. Le parc éolien bénéficie d'un contrat datant des années 80, issu d'un programme spécial du gouvernement pour évaluer et stimuler l'énergie éolienne. Ce contrat de 20 ans ne permet pas de bénéficier d'autres crédits pour production d'énergie renouvelable ou pour réduction des émissions de gaz à effet de serre. De plus, le gouvernement doit donner son accord avant de procéder à un changement radical de technologie, de site ou de conditions contractuelles.
Données techniques
Le site se trouve dans le sud-ouest de l'Alberta, sur une crête presque perpendiculaire aux vents dominants. Les données climatiques les plus proches sont celles de Lethbridge, Alberta, mais la société a accès à dix années de mesures prises sur le site, à 10 m de hauteur. Ces données ont révélé que la vitesse moyenne des vents est de 1,1 m/s supérieure à celle enregistrée à Lethbridge. L'évaluation d'origine du site rapportait déjà l'anomalie dans le cisaillement des vents, le coefficient de cisaillement du vent serait de 0,15 à une hauteur de 30 m, puis s'inverserait, ce qui signifie qu'à partir de cette hauteur, plus on s'élève, plus la vitesse du vent diminue. Le site est équipé d'un poste de raccordement et est facilement accessible à la machinerie de chantier. Une localité étant près, les frais de logement et de voyages seront à faible coût.
Données financières
Les données financières utilisées pour l'analyse sont fournies par le producteur d'énergie (taux d'imposition sur le revenu de 28 %, taux d'inflation de 2,5 %, ratio d'endettement de 70 %, taux d'intérêts sur la dette de 8,5 %, taux d'actualisation de 8,5 % et durée de l'emprunt de 10 ans). La durée initiale de l'emprunt était de 20 ans, mais avec un contrat de fourniture d'électricité de seulement 10 ans, l'emprunt devra être remboursé en 10 ans. Ce projet n'est pas admissible aux conditions fiscales pour frais d'exploration de sources d'énergie, permettant que tous les coûts d'investissement puissent s'amortir dans leur intégralité dès la première année. L'investissement dans les nouvelles éoliennes sera donc amorti de manière dégressive à un taux de 30 %. La durée de vie du nouveau parc d'éoliennes sera de 25 ans. Le prix moyen de vente de l'électricité pour les dix années restantes du contrat de fourniture sera de 0,06 $/kWh. On considère que la valeur résiduelle des équipements existants est équivalente aux coûts de démantèlement.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
Résultats
En 1993 et 1994, le parc éolien de Cowley Ridge a été réalisé grâce à un contrat gouvernemental de Alberta Small Power Research & Development Act (SPRD). Les clauses de ce contrat prévoient l'approvisionnement en énergie renouvelable pendant une durée de 20 ans, à certaines conditions et à un prix fixé légalement. Cowley Ridge est payé à un taux uniforme de 0,06 $/kWh.
Le projet a été réalisé par la firme Kenetech Wind Power qui a installé ses propres turbines du modèle KVS-33. Il s'agit de 52 éoliennes de 360 kW, à vitesse variable, avec rotor de 33 m de diamètre. Le projet a été vendu à une compagnie publique d'électricité qui a pu bénéficier d'arrangements fiscaux au niveau du capital investi, ce qui a rendu le projet économiquement rentable. Malheureusement, la faillite de Kenetech au bout de quelques années a fait disparaître le service après-vente des éoliennes installées. Maintenir les machines en bonnes conditions de fonctionnement a été un défi important à relever mais a été fait avec succès. Le projet a récemment encore changé de propriétaire et c'est alors que le remplacement des éoliennes a été envisagé.
Description du système
Les éoliennes proposées, en remplacement des équipements existants sont des Nordex Balcke N43 600, d'une puissance nominale de 600 kW, avec des pales à décrochage auto-régulé. L'électricité est produite en 690 VCA triphasé, transformée en 34 500 V puis en 69 000 V dans un poste de raccordement à une ligne de transport électrique. Un projet d'une telle envergure serait réalisé pour environ 1 600 $/kW incluant tous les coûts du projet.
Leçons à tirer
Ré-équiper un site éolien existant n'est pas toujours aussi intéressant qu'on pourrait l'imaginer. Même si le prix des équipements a baissé, les conditions fiscales ou contractuelles dont bénéficiait le projet initial peuvent changer et affecter négativement la rentabilité du nouveau projet. Dans le contexte de déréglementation et de compétitivité des marchés de l'électricité, les probabilités diminuent de pouvoir rentabiliser de grands parcs d'éoliennes avec des contrats de fourniture d'électricité à long terme. Les promoteurs et exploitants de tels projets doivent faire preuve de beaucoup de créativité pour faire de ces projets des succès techniques et financiers.
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Parc éolien - Cowley Ridge, Alberta, Canada
Références
Mandat de l'étude de cas
Vous avez été engagés par un promoteur de projets, dans le domaine de l'énergie éolienne, qui s'intéresse à l'acquisition de vieux parcs éoliens en vue de les ré-équiper en y installant des turbines plus modernes. Il vous a été demandé de préparer une étude de préfaisabilité concernant un parc éolien existant. Le choix du promoteur s'est porté sur un parc constitué de 52 éoliennes totalisant une puissance de 19 MW. Ces éoliennes ont 10 ans et leurs coûts d'exploitation augmentent car le fabricant d'origine n'assure plus de service après-vente sur ce modèle. La société veut évaluer la possibilité de remplacer le parc de 19 MW par de nouveaux équipements d'une puissance totale équivalente mais plus efficaces. Elle a donc décidé d'utiliser le modèle Nordex N43 d'une puissance de 600 kW. À partir de l'évaluation d'origine du gisement éolien, mais aussi selon des résultats de suivis de performances qui ont été réalisés sur les équipements existants, on estime que le site présente des anomalies au niveau du cisaillement des vents, si bien que plus la tour d'une éolienne est haute, plus la vitesse du vent est faible au niveau des pales de la turbine. Par conséquent, les nouvelles éoliennes n'auront qu'une tour de 40 m de haut.
Un des défis du projet sera d'utiliser au mieux les infrastructures existantes (câblage électrique, poste de raccordement, etc.). Il y a aussi des contraintes liées au contrat actuel de fourniture d'énergie. Le parc éolien bénéficie d'un contrat datant des années 80, issu d'un programme spécial du gouvernement pour évaluer et stimuler l'énergie éolienne. Ce contrat de 20 ans ne permet pas de bénéficier d'autres crédits pour production d'énergie renouvelable ou pour réduction des émissions de gaz à effet de serre. De plus, le gouvernement doit donner son accord avant de procéder à un changement radical de technologie, de site ou de conditions contractuelles.
Données techniques
Le site se trouve dans le sud-ouest de l'Alberta, sur une crête presque perpendiculaire aux vents dominants. Les données climatiques les plus proches sont celles de Lethbridge, Alberta, mais la société a accès à dix années de mesures prises sur le site, à 10 m de hauteur. Ces données ont révélé que la vitesse moyenne des vents est de 1,1 m/s supérieure à celle enregistrée à Lethbridge. L'évaluation d'origine du site rapportait déjà l'anomalie dans le cisaillement des vents, le coefficient de cisaillement du vent serait de 0,15 à une hauteur de 30 m, puis s'inverserait, ce qui signifie qu'à partir de cette hauteur, plus on s'élève, plus la vitesse du vent diminue. Le site est équipé d'un poste de raccordement et est facilement accessible à la machinerie de chantier. Une localité étant près, les frais de logement et de voyages seront à faible coût.
Données financières
Les données financières utilisées pour l'analyse sont fournies par le producteur d'énergie (taux d'imposition sur le revenu de 28 %, taux d'inflation de 2,5 %, ratio d'endettement de 70 %, taux d'intérêts sur la dette de 8,5 %, taux d'actualisation de 8,5 % et durée de l'emprunt de 10 ans). La durée initiale de l'emprunt était de 20 ans, mais avec un contrat de fourniture d'électricité de seulement 10 ans, l'emprunt devra être remboursé en 10 ans. Ce projet n'est pas admissible aux conditions fiscales pour frais d'exploration de sources d'énergie, permettant que tous les coûts d'investissement puissent s'amortir dans leur intégralité dès la première année. L'investissement dans les nouvelles éoliennes sera donc amorti de manière dégressive à un taux de 30 %. La durée de vie du nouveau parc d'éoliennes sera de 25 ans. Le prix moyen de vente de l'électricité pour les dix années restantes du contrat de fourniture sera de 0,06 $/kWh. On considère que la valeur résiduelle des équipements existants est équivalente aux coûts de démantèlement.
Préparez une étude RETScreen, justifiez les hypothèses nécessaires à l'étude et tirez les faits saillants de cette analyse.
Solution
Le fichier de données sélectionné dans la base de données de projets RETScreen présente la solution élaborée. L'utilisateur télécharge automatiquement la base de données de projets en téléchargeant le logiciel RETScreen.
Notes explicatives
- Plusieurs paramètres ont été ajustés de manière à pouvoir donner une chance au projet d'être considéré positivement quant à sa rentabilité. Le ratio d'endettement est relativement élevé, le taux d'actualisation est égal au taux d'intérêt de l'emprunt et les estimés de coûts sont plutôt faibles par rapport à la norme. Malgré cela, le taux de retour interne reste aussi faible que 5 %, ce qui n'est pas acceptable d'un point de vue financier.
- Le contrat actuel empêche de bénéficier de primes pour production d'énergie renouvelable. De plus, le projet n'est pas admissible aux règles fiscales permettant d'amortir immédiatement le capital investi. Il faut donc envisager d'autres montages financiers ou techniques du projet. Voici quelques approches possibles :
- Annuler le présent contrat de fourniture d'électricité et en négocier un nouveau qui tient compte de primes à la production d'énergie renouvelable.
- Ré-évaluer l'anomalie apparente du cisaillement des vents du site, selon laquelle le potentiel éolien diminue à plus grande hauteur. Cela pourrait conduire à une nouvelle évaluation du gisement éolien et à s'assurer qu'il est bien certain que les coûts des tours de plus grande hauteur seraient justifiés par une plus grande production d'énergie.
- Chercher d'autres possibilités de réduire les coûts du nouveau projet.
- Exploiter toutes les possibilités de bénéficier de primes à la réduction des émissions de gaz à effet de serre.
- Chercher à bénéficier de tous les crédits possibles à la production d'énergie renouvelable, dès qu'ils seront disponibles.
- On doit prévoir au cours de la période d'exploitation certains bris mécaniques pouvant nécessiter le remplacement d'une pale, d'un palier ou d'un roulement. De telles réparations peuvent atteindre de 20 à 25 % du prix d'achat de l'éolienne. Il faut donc budgéter de telles provisions dans les coûts périodiques.
- Dans ce projet, les primes d'assurance sont élevées en comparaison à des projets similaires. Il s'agit d'une réalité propre au site.
- Les frais d'entretien de la ligne électrique sont inclus dans les frais de pièces et main d'oeuvre. Le coût initial d'entretien est faible puisque le coût prévu de 50 000 $ pour la ligne électrique ne correspond qu'à l'adaptation de la ligne existante au nouveau projet. Or c'est sur ce coût que les frais d'entretien sont évalués. En fait, la valeur réelle de la ligne est beaucoup plus élevée.
Résultats
En 1993 et 1994, le parc éolien de Cowley Ridge a été réalisé grâce à un contrat gouvernemental de Alberta Small Power Research & Development Act (SPRD). Les clauses de ce contrat prévoient l'approvisionnement en énergie renouvelable pendant une durée de 20 ans, à certaines conditions et à un prix fixé légalement. Cowley Ridge est payé à un taux uniforme de 0,06 $/kWh.
Le projet a été réalisé par la firme Kenetech Wind Power qui a installé ses propres turbines du modèle KVS-33. Il s'agit de 52 éoliennes de 360 kW, à vitesse variable, avec rotor de 33 m de diamètre. Le projet a été vendu à une compagnie publique d'électricité qui a pu bénéficier d'arrangements fiscaux au niveau du capital investi, ce qui a rendu le projet économiquement rentable. Malheureusement, la faillite de Kenetech au bout de quelques années a fait disparaître le service après-vente des éoliennes installées. Maintenir les machines en bonnes conditions de fonctionnement a été un défi important à relever mais a été fait avec succès. Le projet a récemment encore changé de propriétaire et c'est alors que le remplacement des éoliennes a été envisagé.
Description du système
Les éoliennes proposées, en remplacement des équipements existants sont des Nordex Balcke N43 600, d'une puissance nominale de 600 kW, avec des pales à décrochage auto-régulé. L'électricité est produite en 690 VCA triphasé, transformée en 34 500 V puis en 69 000 V dans un poste de raccordement à une ligne de transport électrique. Un projet d'une telle envergure serait réalisé pour environ 1 600 $/kW incluant tous les coûts du projet.
Leçons à tirer
- Tous les moyens possibles de réduire les coûts et d'amortir plus rapidement les dépenses en capital, doivent être pris pour réduire le prix de revient de l'électricité en dessous du faible prix de vente qui a été négocié par contrat.
- À ce stade de développement, il ne faut pas s'attendre à ce que le marché déréglementé de l'électricité puisse offrir des occasions de revenus assez élevés pour rendre viable de tels projets. Il ne faut pas non plus se fier aux coûts à long terme de l'énergie, pour garantir la viabilité financière d'un tel projet. Il est nécessaire de bénéficier d'une prime pour production d'énergie renouvelable ou pour réduction des émissions de gaz à effet de serre, ou d'autres mesures d'incitation à la diffusion de l'énergie éolienne.
- Un contrat à court terme, avec 10 années garanties dans le cas présent, n'est pas suffisant pour pouvoir amortir le coût élevé des équipements qui ont une durée de vie de 20 à 25 ans.
- Les coûts d'investissement, de même que la ressource éolienne du site, sont les paramètres les plus critiques de la viabilité financière du projet.
Ré-équiper un site éolien existant n'est pas toujours aussi intéressant qu'on pourrait l'imaginer. Même si le prix des équipements a baissé, les conditions fiscales ou contractuelles dont bénéficiait le projet initial peuvent changer et affecter négativement la rentabilité du nouveau projet. Dans le contexte de déréglementation et de compétitivité des marchés de l'électricité, les probabilités diminuent de pouvoir rentabiliser de grands parcs d'éoliennes avec des contrats de fourniture d'électricité à long terme. Les promoteurs et exploitants de tels projets doivent faire preuve de beaucoup de créativité pour faire de ces projets des succès techniques et financiers.
Photo
Parc éolien - Cowley Ridge, Alberta, Canada
Références
- Canadian Hydro Developers Inc., http:// www.canhydro.com.
- Cowley Ridge Wind Power, http:// www.cowleyridge.com.
- Département des Ressources naturelles de l'Alberta, http:// www.resdev.gov.ab.ca.
- Edworthy, Jason, « Communications personnelles », Nor'wester Energy Systems Ltd., 2000.
- Power Pool of Alberta, http:// www.powerpool.ab.ca.
