-
36 langues :
Production d'électricité - Turbine hydroélectrique - 2 900 kW - Réseau isolé et charge interne / Canada
Mandat de l'étude de cas
Une communauté éloignée vous demande de lui préparer une étude de préfaisabilité. Des génératrices diesel d'une capacité de 2 MW assurent actuellement la production d'électricité pour cette communauté qui est située dans le nord-ouest de la Colombie-Britannique, au Canada. L'augmentation prévue des coûts d'approvisionnement en combustible et de la demande d'électricité (avec une charge de pointe de 1 500 kW), mais aussi, ont amené les responsables de la communauté à considérer la construction d'une petite centrale hydroélectrique. Les génératrices diesel ne serviraient plus sur une base régulière, mais resteraient en place comme système de secours.
Données techniques
La ville est située dans une vallée. Une série de petits lacs se trouvent sur un plateau, à environ 23 km de là et à une altitude de 400 m au-dessus de la ville. La centrale serait située sur les berges de la rivière qui coule au fond de la vallée.
L'inspection initiale du site a indiqué que ce projet impliquerait la construction d'une digue en remblai de 41 000 m³ au niveau de la prise d'eau. Les matériaux d'emprunt seraient disponibles à une distance de 4 km de la digue.
Les informations, issues de l'étude préliminaire de design du projet, indiquent qu'une conduite de 1,5 m de diamètre transporterait un débit de 1 m³/s d'eau du lac sur une distance de 4,7 km, jusqu'au tunnel d'alimentation de la centrale électrique. Ce tunnel a un diamètre de 0,9 m, une longueur de 2 km et descend jusqu'à la centrale avec une hauteur de chute brute de 396 m. La centrale est constituée d'un bâtiment de 20 m x 8 m, sur la rive sud de la rivière et est équipée d'une turbine Pelton à double injecteur de 3 000 kW. Un canal d'évacuation de 500 m de long permet à l'eau sortant de la turbine de rejoindre la rivière.
La communauté vous a fourni les données de la courbe de débits classés, obtenues lors de l'inspection du site. On vous informe que ces données sont peut-être optimistes et qu'il serait sage de les réduire de 10 %.
Mandat de l'étude de cas
Une communauté éloignée vous demande de lui préparer une étude de préfaisabilité. Des génératrices diesel d'une capacité de 2 MW assurent actuellement la production d'électricité pour cette communauté qui est située dans le nord-ouest de la Colombie-Britannique, au Canada. L'augmentation prévue des coûts d'approvisionnement en combustible et de la demande d'électricité (avec une charge de pointe de 1 500 kW), mais aussi, ont amené les responsables de la communauté à considérer la construction d'une petite centrale hydroélectrique. Les génératrices diesel ne serviraient plus sur une base régulière, mais resteraient en place comme système de secours.
Données techniques
La ville est située dans une vallée. Une série de petits lacs se trouvent sur un plateau, à environ 23 km de là et à une altitude de 400 m au-dessus de la ville. La centrale serait située sur les berges de la rivière qui coule au fond de la vallée.
L'inspection initiale du site a indiqué que ce projet impliquerait la construction d'une digue en remblai de 41 000 m³ au niveau de la prise d'eau. Les matériaux d'emprunt seraient disponibles à une distance de 4 km de la digue.
Les informations, issues de l'étude préliminaire de design du projet, indiquent qu'une conduite de 1,5 m de diamètre transporterait un débit de 1 m³/s d'eau du lac sur une distance de 4,7 km, jusqu'au tunnel d'alimentation de la centrale électrique. Ce tunnel a un diamètre de 0,9 m, une longueur de 2 km et descend jusqu'à la centrale avec une hauteur de chute brute de 396 m. La centrale est constituée d'un bâtiment de 20 m x 8 m, sur la rive sud de la rivière et est équipée d'une turbine Pelton à double injecteur de 3 000 kW. Un canal d'évacuation de 500 m de long permet à l'eau sortant de la turbine de rejoindre la rivière.
La communauté vous a fourni les données de la courbe de débits classés, obtenues lors de l'inspection du site. On vous informe que ces données sont peut-être optimistes et qu'il serait sage de les réduire de 10 %.
Il faudra construire environ 15 km de routes d'accès, un pont pour enjamber la rivière et des canaux pour faire communiquer les lacs du plateau entre eux et avec des ruisseaux proches.
Données financières
Les données financières pour l'analyse sont fournies par le client qui sera propriétaire et exploitera les installations : taux d'imposition sur le revenu de 43,6 %, taux d'inflation de 2 %, ratio d'endettement de 80 %, taux d'intérêt sur la dette de 8 %, taux d'actualisation de 8 % et durée de l'emprunt de 25 ans. Les coûts d'investissement seront amortis de manière linéaire sur les 40 années d'exploitation prévues de la centrale. Actuellement, le coût du carburant diesel est de 0,40 $/litre à cet endroit et le rendement des génératrices est de 3 kWh/litre. Pour calculer le prix de revient de l'électricité on doit ajouter les frais d'entretien des génératrices, des frais généraux, etc.. On prévoit que la valeur de l'hydroélectricité produite augmentera de 2 % par an. Les frais annuels d'exploitation et d'entretien seront équivalents à 0,5 % du capital investi. Les droits hydrauliques sont estimés à environ 23 000 $ par an, auxquels s'ajoute une taxe foncière de 1 % des coûts de construction de la centrale. En plus de ces taxes, il faut louer des terres pour 2 000 $/an.
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 1990, la compagnie gouvernementale d'électricité, BC Hydro, a lancé un appel d'offres, destiné aux fournisseurs privés ou indépendants d'électricité, pour la fourniture d'énergie électrique à plusieurs communautés du Nord-Ouest de la Colombie-Britannique, au Canada. Ces communautés, comprenant Dease Lake, Telegraph Creek et Eddontenajon (Iskut), ne sont pas raccordées au réseau électrique du continent nord-américain et dépendaient uniquement de génératrices diesel pour alimenter leur réseau local. Les frais d'exploitation et d'entretien de ces génératrices étaient très élevés, ce qui a conduit à la construction d'une petite centrale hydroélectrique de 3 MW, près de Dease Lake. Cette centrale a commencé à produire de l'électricité en 1998.
Description du système
Le projet des lacs Hluey comprend 2 barrages en remblai. Un premier barrage est située à l'extrémité du dernier lac de la chaîne et élève le niveau de celui-ci de 3,6 m. Le deuxième barrage élève le niveau du lac où s'effectue la prise d'eau de 3 m. Un canal de 250 m de long et 20 m de large dévie une partie du débit du ruisseau Tsenaglode dans les lacs Hluey. La conduite forcée comprend 2 tuyaux. Une conduite basse pression de 1,5 m de diamètre transporte l'eau sur une distance de 4,7 km entre le lac et la cheminée d'équilibre. Une seconde conduite forcée en acier de 0,9 m de diamètre est enfouie et amène l'eau sur 2 km jusqu'à la centrale. La génératrice hydroélectrique comprend une turbine Pelton à double injecteur et une génératrice de 3 000 kW. Des équipements auxiliaires sont aussi logés dans la centrale, tels que le réducteur de vitesse et un panneau de contrôle et de commandes. Une ligne électrique aérienne de 25 kV transporte l'électricité jusqu'à la ville de Dease Lake, sur une distance de 23 km.
Leçons à tirer
Le projet des lacs Hluey est unique en son genre parmi les petits projets hydroélectriques en Colombie-Britannique. Il a été financé par un groupe local d'autochtones mais sa gestion et sa conception ont été essentiellement assurées par une société d'ingénieurs de Vancouver, en Colombie-Britannique. Les travaux de construction, en revanche, ont été presque entièrement assurés par une société de construction autochtone. Le financement du projet fut assez conventionnel : une partie du financement propre au projet a été admise sous la forme des études de faisabilité, ensuite, deux emprunts ont permis de financer la balance des coûts estimés.
Le projet des lacs Hluey fut présenté dans le cadre d'un appel d'offres d'une société provinciale d'électricité pour remplacer des petites centrales diesel. Avant ce projet, la société d'électricité ne considérait que les coûts évités en carburant, pour établir la valeur de l'électricité achetée au producteur d'hydroélectricité, pour alimenter le réseau local. L'argument était qu'elle devait maintenir ses génératrices diesel opérationnelles car elle considérait la centrale hydroélectrique comme peu fiable; il y avait confusion avec de micro projets au fil de l'eau dans de petits ruisseaux. Le projet des lacs Hluey, avec l'importante réserve d'eau assurée par ces lacs et la capacité installée plus importante que les besoins actuels, peut donc bénéficier de prix de vente plus élevés. De plus, le projet a bénéficié de retombées locales moins chiffrables, mais importantes dans une petite communauté :
Un autre aspect qui a stimulé l'acceptation du projet était qu'il offrait des possibilités d'augmentation de capacité. Une deuxième turbine pourrait être ajoutée dans le futur. Deux communautés voisines, elles aussi alimentées par génératrices diesel, pourront être raccordées dans quelques années à la petite centrale hydroélectrique, lorsque la tranche initiale aura fait ses preuves. On croit même que cela pourrait contribuer à réduire le prix de revient de l'hydroélectricité.
Photo
Petite hydro - Hluey Lakes, Colombie-Britannique, Canada
Références
Données financières
Les données financières pour l'analyse sont fournies par le client qui sera propriétaire et exploitera les installations : taux d'imposition sur le revenu de 43,6 %, taux d'inflation de 2 %, ratio d'endettement de 80 %, taux d'intérêt sur la dette de 8 %, taux d'actualisation de 8 % et durée de l'emprunt de 25 ans. Les coûts d'investissement seront amortis de manière linéaire sur les 40 années d'exploitation prévues de la centrale. Actuellement, le coût du carburant diesel est de 0,40 $/litre à cet endroit et le rendement des génératrices est de 3 kWh/litre. Pour calculer le prix de revient de l'électricité on doit ajouter les frais d'entretien des génératrices, des frais généraux, etc.. On prévoit que la valeur de l'hydroélectricité produite augmentera de 2 % par an. Les frais annuels d'exploitation et d'entretien seront équivalents à 0,5 % du capital investi. Les droits hydrauliques sont estimés à environ 23 000 $ par an, auxquels s'ajoute une taxe foncière de 1 % des coûts de construction de la centrale. En plus de ces taxes, il faut louer des terres pour 2 000 $/an.
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
- Le défrichement des rives inondées, l'excavation de la terre et des roches font partie du projet mais leurs coûts n'apparaissent pas directement aux rubriques dédiées; ils font partie des autres coûts des travaux.
- La génératrice utilisée pour ce projet aura probablement besoin d'être rebâtie tous les 5 à 10 ans. Il est difficile de prévoir les coûts de reconstruction sur place d'une telle génératrice. Cependant, on peut inclure un coût périodique dans l'analyse RETScreen pour en évaluer l'impact sur la viabilité du projet. Par exemple, un coût de 700 000 $ tous les 7 ans, soit la moitié de la valeur initiale des équipements énergétiques, a comme conséquence de faire passer le taux de rendement interne (TRI) avant impôt.
- Le prix de l'électricité établis à 0,20 $/kWh comprend les coûts évités en combustible diesel d'environ 0,13 $/kWh plus d'autres coûts évités pour l'entretien, les marges brutes, etc.
- Les coûts pour le "Canal" comprennent en fait les coûts de plusieurs canaux qui ont été nécessaires pour réaliser le projet. Le coût de la prise d'eau a été globalement évalué à 60 000 $ plutôt qu'en le basant sur le coût au m³ de béton et sur un volume estimé de béton.
- Le projet peut générer d'importants surplus d'énergie électrique par rapport aux besoins actuels de la communauté. Cela permettra de répondre à la croissance de la demande et d'envisager vendre de l'énergie aux communautés voisines. Cela a aussi permis d'augmenter la crédibilité du promoteur du projet qui prétendait être capable de remplacer complètement les génératrices diesel, justifiant ainsi des coûts évités supérieurs aux simples économies de carburant diesel.
Résultats
En 1990, la compagnie gouvernementale d'électricité, BC Hydro, a lancé un appel d'offres, destiné aux fournisseurs privés ou indépendants d'électricité, pour la fourniture d'énergie électrique à plusieurs communautés du Nord-Ouest de la Colombie-Britannique, au Canada. Ces communautés, comprenant Dease Lake, Telegraph Creek et Eddontenajon (Iskut), ne sont pas raccordées au réseau électrique du continent nord-américain et dépendaient uniquement de génératrices diesel pour alimenter leur réseau local. Les frais d'exploitation et d'entretien de ces génératrices étaient très élevés, ce qui a conduit à la construction d'une petite centrale hydroélectrique de 3 MW, près de Dease Lake. Cette centrale a commencé à produire de l'électricité en 1998.
Description du système
Le projet des lacs Hluey comprend 2 barrages en remblai. Un premier barrage est située à l'extrémité du dernier lac de la chaîne et élève le niveau de celui-ci de 3,6 m. Le deuxième barrage élève le niveau du lac où s'effectue la prise d'eau de 3 m. Un canal de 250 m de long et 20 m de large dévie une partie du débit du ruisseau Tsenaglode dans les lacs Hluey. La conduite forcée comprend 2 tuyaux. Une conduite basse pression de 1,5 m de diamètre transporte l'eau sur une distance de 4,7 km entre le lac et la cheminée d'équilibre. Une seconde conduite forcée en acier de 0,9 m de diamètre est enfouie et amène l'eau sur 2 km jusqu'à la centrale. La génératrice hydroélectrique comprend une turbine Pelton à double injecteur et une génératrice de 3 000 kW. Des équipements auxiliaires sont aussi logés dans la centrale, tels que le réducteur de vitesse et un panneau de contrôle et de commandes. Une ligne électrique aérienne de 25 kV transporte l'électricité jusqu'à la ville de Dease Lake, sur une distance de 23 km.
Leçons à tirer
- Après la réalisation de l'étude de faisabilité, il peut être nécessaire de procéder à un suivi des paramètres de base d'une étude d'impact environnemental. Au cours de la construction, il est souvent exigé d'engager, au moins à temps partiel, un spécialiste en environnement, pour enregistrer les problèmes éventuels, prodiguer des conseils généraux sur la conduite des travaux et s'assurer que différents plans de mesures d'urgences sont bien en place.
- Les organismes prêteurs facturent généralement 1 % du montant emprunté pour couvrir les frais de traitement du dossier. En plus, l'emprunteur doit payer ses propres frais légaux pour établir la documentation nécessaire à l'obtention du prêt, à son enregistrement, ainsi que les honoraires d'un ingénieur pour réviser le dossier au nom du prêteur.
- Bien qu'entraînant des coûts limités, la formation est une part importante d'un tel projet. Il faut engager une personne locale pour l'exploitation de la centrale et seule l'expérience acquise lui permettra d'avoir les capacités requises pour surveiller seule, la centrale hydroélectrique. On ne doit pas oublier dans le budget du projet, les coûts de mise en route de la centrale, incluant les honoraires des ingénieurs, des représentants de fabricants d'équipements et le personnel de la compagnie locale d'électricité. Il se peut que cette dernière impose des frais pour réaliser la connexion à son réseau local et pouvoir l'utiliser lors des tests de charge.
- Sur un site aussi éloigné que celui des lacs Hluey, les entrepreneurs ne peuvent prendre le risque d'accepter une marge brute aussi faible que 10 %, qui est la norme pour des projets conventionnels en zone urbaine.
Le projet des lacs Hluey est unique en son genre parmi les petits projets hydroélectriques en Colombie-Britannique. Il a été financé par un groupe local d'autochtones mais sa gestion et sa conception ont été essentiellement assurées par une société d'ingénieurs de Vancouver, en Colombie-Britannique. Les travaux de construction, en revanche, ont été presque entièrement assurés par une société de construction autochtone. Le financement du projet fut assez conventionnel : une partie du financement propre au projet a été admise sous la forme des études de faisabilité, ensuite, deux emprunts ont permis de financer la balance des coûts estimés.
Le projet des lacs Hluey fut présenté dans le cadre d'un appel d'offres d'une société provinciale d'électricité pour remplacer des petites centrales diesel. Avant ce projet, la société d'électricité ne considérait que les coûts évités en carburant, pour établir la valeur de l'électricité achetée au producteur d'hydroélectricité, pour alimenter le réseau local. L'argument était qu'elle devait maintenir ses génératrices diesel opérationnelles car elle considérait la centrale hydroélectrique comme peu fiable; il y avait confusion avec de micro projets au fil de l'eau dans de petits ruisseaux. Le projet des lacs Hluey, avec l'importante réserve d'eau assurée par ces lacs et la capacité installée plus importante que les besoins actuels, peut donc bénéficier de prix de vente plus élevés. De plus, le projet a bénéficié de retombées locales moins chiffrables, mais importantes dans une petite communauté :
- Réduction des besoins de surveillance par rapport à la centrale diesel.
- Coûts d'entretien réduits, durée de vie des génératrices prolongée et augmentation de la capacité disponible de production d'électricité en cas de besoin.
- Moins de pollution de l'air et de bruit au coeur de la ville.
- Développement d'une expertise locale en construction.
- Emplois créés pendant la construction.
- Assurance d'un approvisionnement en électricité, fiable à long terme pour la communauté, avec suffisamment de capacité pour absorber l'accroissement de la demande et la possibilité d'offrir des surplus d'électricité à un coût intéressant.
- Création d'emplois locaux pour l'entretien de la centrale.
- Augmentation de la valeur foncière locale créant des revenus plutôt que de payer des taxes sur les carburants qui quittent la communauté.
Un autre aspect qui a stimulé l'acceptation du projet était qu'il offrait des possibilités d'augmentation de capacité. Une deuxième turbine pourrait être ajoutée dans le futur. Deux communautés voisines, elles aussi alimentées par génératrices diesel, pourront être raccordées dans quelques années à la petite centrale hydroélectrique, lorsque la tranche initiale aura fait ses preuves. On croit même que cela pourrait contribuer à réduire le prix de revient de l'hydroélectricité.
Photo
Petite hydro - Hluey Lakes, Colombie-Britannique, Canada
Références
- McDonnell, Glen, « Communications personnelles », Sigma Engineering Ltd., 2000.
- Sigma Engineering Ltd., Hluey Lakes Hydroelectric Project - Engineering Review E5841, juillet 1996.
- Sigma Engineering Ltd., Hluey Lakes Hydroelectric Project - Inspection E5841, octobre 1996.
- Weyell, Chris, « Communications personnelles », Sigma Engineering Ltd., 2000.
