Le projet de recherche Tr-Francis a récemment été lancé par le Laboratoire des machines hydrauliques de l’Université Laval avec l’objectif d’améliorer la performance et la fiabilité des turbines productrices d’électricité au cœur des barrages hydroélectriques canadiens. Le projet, qui réunit des chercheurs postdoctoraux, des doctorants et des étudiants à la maîtrise en génie mécanique, bénéficiera d’un financement de 6,6 M$.
Cette aide financière répartie sur cinq ans a été accordée par le Consortium en machines hydrauliques, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) et Innovation en énergie électrique (InnovÉÉ). « L’hydroélectricité, première source d’énergie renouvelable au monde, représente 59% de la production électrique canadienne et 94,5% de la production québécoise, la majorité étant produite par des turbines de type Francis », a mis en contexte Claire Deschênes, directrice du Laboratoire de l’Université Laval et professeure à la Faculté des sciences et de génie.
Du même souffle, elle a expliqué que cette production d’énergie a bien évolué en 20 ans et s’est adaptée à la dérèglementation du marché et à l’arrivée d’autres sources d’énergie renouvelable sur le réseau électrique. « Les turbines hydrauliques doivent maintenant être démarrées et arrêtées beaucoup plus souvent et passent un temps considérable dans des conditions non optimales, où les contraintes mécaniques sont plus élevées. Ces changements entraînent des pertes de production et des couts d’entretien accrus, en raison d’un vieillissement prématuré des équipements », explique Mme Deschênes.
Interactions fluide-structure
Le projet Tr-Francis s’intéressera ainsi aux interactions entre l’écoulement de l’eau et les éléments mobiles des turbines fonctionnant en régimes transitoires et sans charge à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales sur modèle réduit. Le but : optimiser la puissance électrique produite, améliorer la fiabilité des équipements, réduire les temps d’arrêt nécessaires à l’entretien et augmenter la durée de vie des machines.
Le Laboratoire de machines hydrauliques (LAMH) à l’Université Laval est le seul laboratoire indépendant au Canada d’essais de turbines hydrauliques sur modèles réduits. Pour mener à bien ses expériences, le Laboratoire a été doté de turbines dont la taille varie de 1/8 à 1/15 de celles des grandes centrales au Québec. Elles permettent de recréer des débits d’eau et hauteurs de chute semblables, toutes proportions gardées, à ceux d’un barrage hydroélectrique.
Les chercheurs du projet Tr-Francis ont l’appui de partenaires industriels majeurs, dont Andritz Hydro, EDF, General Electric, Hydro-Québec et Voith Hydro. L’étude se déroulera en collaboration avec Polytechnique Montréal.
InnovÉÉ a participé à l’éclosion de ce maillage stratégique entre des acteurs clés de la filière électrique au Québec. En tant que catalyseur d’innovation en énergie électrique, InnovÉÉ a contribué, de par son expertise et son soutien financier, à développer et à étendre la portée de ce savoir de pointe dans un secteur hautement stratégique, mentionne André St-Pierre, directeur général d’InnovÉÉ.