Intérêt du Nunavik envers la transition énergétique Répondez au sondage maintenant!

Hydroélectricité

Exploiter la puissance de l’eau

L’eau est l’une des ressources naturelles les plus anciennes et les plus puissantes exploitées par l’humanité pour produire de l’électricité. Les solutions les plus courantes en matière d’énergie renouvelable alimentée par l’eau sont les centrales hydroélectriques. Alors que les centrales traditionnelles nécessitent la construction d’un réservoir et l’inondation des terres, les technologies plus récentes dites « au fil de l’eau » utilisent le débit naturel du cours d’eau. Dans les deux cas, l’eau agit comme une force qui fait tourner des turbines, lesquelles à leur tour entraînent des alternateurs pour produire de l’électricité. L’énergie produite varie en fonction du débit de la rivière et elle est ensuite injectée directement dans le réseau électrique. L’hydroélectricité est capable de répondre à la demande de la plupart des réseaux électriques.

Centrale hydroélectrique à réservoir

La technologie hydroélectrique à réservoir utilise un barrage pour stocker l’eau en mouvement rapide dans un réservoir. Lorsqu’elle est libérée du réservoir, l’eau traverse une turbine et active un générateur pour produire de l’électricité.

Exemple de projets multi-mégawatts au Québec :

Romaine

Manic-5

Bersimis

Centrale hydroélectrique au fil de l’eau

Cette technologie utilise le débit naturel des lacs, rivières ou ruisseaux surélevés pour produire de l’électricité. Une centrale au fil de l’eau nécessite une conduite forcée – un grand tuyau – pour canaliser le débit naturel de l’eau à travers des turbines et produire de l’électricité. Les petites centrales hydroélectriques sont la solution la plus appropriée pour le Nunavik.

Exemples de centrales et de projets multi-mégawatts au Québec :

Innavik

Beauharnois

Grande 1

Faits concernant l'énergie

Le saviez-vous ?

Le projet Innavik est le fruit d’un partenariat solide entre Pituvik Landholding Corporation et Innergex Renewable Energy inc. Cette centrale hydroélectrique au fil de l’eau de 7,5 MW située à Inukjuak pourrait fournir la collectivité en énergie à longueur d’année et presque éliminer sa dépendance au diesel. L’inauguration du projet est prévue pour l’été 2023.

Énergie solaire

Exploiter la puissance du soleil

L’énergie solaire convertit directement la lumière du soleil en électricité grâce à des panneaux solaires photovoltaïques (PV). Comme ces panneaux peuvent être installés au sol ou fixés sur de petits ou de grands bâtiments, l’énergie solaire est l’une des formes les plus accessibles et les plus polyvalentes de production d’énergie renouvelable. L’énergie solaire doit être utilisée conjointement avec une autre source de production d’énergie ou être équipée d’un système de stockage d’énergie, car la production est variable.

Alimenter les cabanes pendant la chasse aux bélugas!

En 2023, Tarquti s’associe à l’association locale Nunavimmi Umajulirijiit Katujiqatigininga (LNUK) pour concevoir un système de panneaux solaires qui permettra à ses membres d’alimenter le congélateur des 6 cabanes de chasse. Lors de la première expédition, 6 systèmes enfichables ont été expédiés à Kangirsuk et LNUK s’est occupé de leur installation. Ainsi, la nourriture attrapée pour le compte de la communauté restera renouvelable à la consommation, même pendant le temps chaud de l’été.

Trousse pour les cabines

Face à la demande croissante pour l’énergie solaire au Nunavik, Tarquti a conçu Siqinirsiutik, un système solaire hors réseau prêt à l’emploi destiné à fournir l’électricité de base nécessaire à l’éclairage, au chargement de petits appareils et au fonctionnement des congélateurs sur le terrain. Ce projet pilote vise à évaluer les performances de la technologie avant qu’elle ne soit déployée à l’échelle régionale.

Système pour toiture de bâtiment

À l’instar des systèmes au sol, les solutions solaires sur le toit des bâtiments convertissent directement la lumière du soleil en électricité grâce à la technologie des panneaux solaires photovoltaïques (PV). Adaptés autant aux maisons qu’aux bâtiments commerciaux, les panneaux solaires sont une technologie éprouvée qui présente un grand potentiel au Nunavik. Tarquti souhaite mettre en œuvre ces projets sur les toits pour injecter l’énergie produite au réseau d’Hydro-Québec. Cette production pourrait contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre et la consommation de diesel dans les communautés.

Installation au sol

Tout comme le système pour bâtiments, les solutions solaires au sol convertissent directement la lumière du soleil en électricité grâce à la technologie des panneaux solaires photovoltaïques (PV). Les panneaux solaires sont installés sur une structure fixée au sol et, selon la taille du projet, alimentent ensuite un seul bâtiment ou une communauté ; cette dernière demandant par contre la construction d’une ferme solaire entière.

Faits concernant l'énergie

Le saviez-vous ?

Oui. Les panneaux solaires produisent un maximum d’énergie en plein soleil, un peu moins par temps nuageux et pas du tout la nuit. Le système contient une puissante batterie qui stocke l’énergie excédentaire et la restitue lorsque les panneaux solaires ne produisent pas assez d’énergie.

Oui ! En fait, on sait que les panneaux solaires fonctionnent au maximum de leur capacité dans des environnements plus froids. Toutefois, les piles au lithium et au plomb ne fonctionnent pas à leur capacité maximale par temps froid et doivent être placées dans des conteneurs chauffés pour être utilisées efficacement. Si le conteneur n’est pas chauffé, les piles au lithium sont plus performantes par temps froid que les piles au plomb. Il est vrai cependant que les périodes d’ensoleillement plus courtes en hiver produisent moins d’énergie qu’en été. C’est à ce moment que l’électricité stockée dans la batterie pendant l’été est utilisée pour remplacer celle qui serait autrement produite avec le générateur diesel.

Source :
cbc.ca

Quaqtaq. En 2018, la communauté de Quaqtaq a collaboré avec Hydro-Québec pour mettre en service le premier système au sol au Nunavik, un projet qui a nécessité l’installation de 69 panneaux solaires. La capacité des modules photovoltaïques représente 2 % de celle de la centrale thermique qui alimente la communauté. Cette nouvelle technologie pourrait permettre de réduire la consommation de carburant de 5 000 litres par an, ce qui présente des avantages environnementaux et économiques considérables.

Sources :
ledevoir.com
evloenergie.com

À Kuujjuaq. Au cours de l’été 2022, le directeur général de Kuujjuamiut inc., Jason Aitchison, a dirigé l’installation d’un système d’énergie solaire de 100 kW pour couvrir toute la consommation d’énergie de l’aréna pendant les mois d’été. Ce projet génère également suffisamment de surplus pour alimenter le réseau. Il a pu être réalisé grâce à « l’Initiative autochtone pour réduire la dépendance au diesel » de Ressources naturelles Canada.

Énergie éolienne

Exploiter la puissance du vent

Le Nunavik est riche en ressources éoliennes de classe mondiale. Le vent produit de l’électricité grâce à la rotation des pales d’une turbine reliée à un générateur. Les technologies éoliennes doivent être utilisées en conjonction avec une autre source de production d’énergie ou être équipées d’un système de stockage, car la production est variable. Il existe trois tailles standard d’éoliennes : petite, moyenne et grande.

Petites éoliennes
(2-25 mètres de haut)

Elles produisent moins de 100 kW et sont idéales pour répondre aux besoins résidentiels à petite échelle. Cependant, ces turbines ne sont pas adaptées au climat glacial et froid du Nunavik.

Moyennes éoliennes
(20-60 mètres de haut)

Elles produisent entre 100 et 999 kW et sont généralement utilisées pour l’agriculture, les régions éloignées ou isolées, ou certaines mines et industries. Ces éoliennes présentent un certain potentiel pour le Nunavik comme elles peuvent être équipées d’une tour pliante, utile lorsque les conditions météorologiques sont extrêmes ou qu’il y a des rafales. L’approvisionnement, cependant, pourrait être difficile.

Grandes éoliennes
(46-180 mètres de haut)

Elles produisent plus de 1 000 kW et sont idéales pour les parcs éoliens terrestres et marins afin d’alimenter le réseau électrique. Au Nunavik, ces éoliennes sont la technologie la plus mature et la mieux adaptée au climat froid. Malgré les défis logistiques et de construction, elles ont déjà été testées avec succès dans d’autres climats arctiques.

Faits concernant l'énergie

Le saviez-vous ?

Il y a 7 tours de mesure du vent au Nunavik. Il s’agit de structures temporaires de 60 mètres de haut maintenues en place par des câbles d’acier ancrés au sol. En 2021, Tarquti a installé 5 tours à Kangiqsujuaq, Kuujjuaq, Puvirnituq, Quaqtaq et Salluit. Au cours de l’été 2023, deux communautés de plus Kangirsuk et Kangiqsualujjuaq ont commencé à recueillir des données sur la vitesse et la direction du vent, ainsi que sur le rayonnement solaire, la températureet d’autres renseignements météorologiques.

Il y a 2 éoliennes au Nunavik, installées en 2014 et 2018 sur les sites de la mine Raglan et du groupe Glencore. Ces 2 éoliennes seules permettent d’économiser des millions de litres de diesel chaque année. Selon le communiqué de presse du promoteur, les deux éoliennes permettront de réduire annuellement 4,4 millions de litres de diesel et 12 000 tonnes de GES.

Autres technologies

Des solutions diversifiées pour des ressources et des lieux diversifiés

Plusieurs options d’énergie renouvelable différentes sont utilisées dans le monde, mais toutes ne sont pas adaptées au climat arctique et aux conditions de notre région. Il est essentiel de bien comprendre toutes les technologies pour confirmer lesquelles répondent vraiment aux besoins et aux préférences de nos communautés.

Dans ce contexte, Tarquti, Hydro-Québec et Nergica ont lancé en 2022 un important projet de recherche collaboratifafin d’approfondir les connaissances sur les différents types de technologies vertes et l’intégration des énergies renouvelables dans le réseau de distribution du Nunavik.

Certaines des conclusions de la recherche sont présentées dans les différentes options énergétiques ci-dessous. Il est important de noter qu’il ne s’agit pas d’une présentation exhaustive de ces technologies. Il est donc important de tenir compte de certaines nuances. Si vous avez des questions spécifiques sur les informations présentées, n’hésitez pas à nous envoyer un courriel !

Énergie marémotrice

L’énergie marémotrice exploite l’énergie potentielle des marées dans des zones littorales où l’amplitude est assez forte pour produire de l’électricité. Une centrale marémotrice est formée de deux bassins séparés par un barrage qui permettent de faire tourner des turbines. Au Nunavik, particulièrement dans les communautés du côté de la baie d’Ungava, le potentiel énergétique des marées est excellent comme ces dernières sont très fortes. De plus, la production d’énergie marémotrice est prévisible, contrairement aux technologies variables comme l’éolien et le solaire.

Toutefois, la technologie pour exploiter ce potentiel énergétique au Nunavik manque de maturité : il n’existe pas à l’heure actuelle d’installation marémotrice en opération dans un contexte froid et isolé. Pour une adaptation réaliste au climat froid et au frasil, les turbines des installations devraient être totalement immergées [1].

De plus, cette technologie est encore très dispendieuse à mettre en place. Selon le département de l’Énergie des États-Unis (DoE), en moyenne, l’énergie marémotrice coûte 130-280 $/MWh, contre 20 $/MWh pour l’énergie éolienne. Ces valeurs ne sont pas nécessairement valides pour le Nunavik, mais on pourrait supposer que l’écart serait encore plus important.

Des études qui se penchent sur les possibilités et les défis de l’énergie marémotrice ont été réalisées en 2021 à Cook Inlet en Alaska. Les résultats attendus aideront les développeurs à avoir des appareils plus efficaces, économiques et résistants. D’autres études sont prévues entre 2023 et 2025 pour la même région.

Source :
[1] mspace.lib.umanitoba.ca

Énergie nucléaire

L’énergie nucléaire utilise la fission de l’uranium ou du thorium pour produire de l’énergie. Le petit réacteur modulaire (PRM) est une technologie qui produit une moins grande puissance énergétique qu’une centrale nucléaire traditionnelle, mais il est théoriquement suffisant pour des sites non conventionnels, là où les besoins énergétiques sont moins grands.

Comme la technologie est installée à l’intérieur d’un bâtiment, elle est adaptée pour une utilisation en climat froid et en région isolée, ce qui présente un important avantage dans le contexte du Nunavik. Le nucléaire produit de l’énergie de façon prévisible et constante, contrairement aux technologies variables comme l’éolien et le solaire.

Des PRM d’une puissance inférieure à 25 MW sont présentement en développement et en obtention de permis. Les PRM actuellement disponibles sur le marché ont une puissance entre 35 et 300 MW [1]. Cette puissance est beaucoup trop élevée pour les besoins énergétiques d’une communauté du Nunavik. La moitié des communautés requièrent en moyenne moins de 1 MW de puissance. Si on considère que l’énergie nucléaire pourrait être utilisée pour du chauffage aussi, la puissance requise serait en moyenne de 3 MW. Cette demande demeure bien inférieure à celle des PRM. Ils ne sont donc pas bien dimensionnés aux besoins énergétiques du Nunavik.

L’opération et l’entretien de cette technologie demande une main-d’œuvre hautement qualifiée, sur place. La gestion des déchets radioactifs est aussi complexe et bien que les risques d’accidents soient très faibles, leurs impacts seraient dévastateurs pour l’environnement. Pour ces raisons, le nucléaire est habituellement plus difficile à faire accepter par les communautés.

Source :
[1] world-nuclear.org

Biomasse

Les systèmes de cogénération par biomasse (CHP) permettent de produire à la fois de l’électricité et de la chaleur en utilisant le gaz de bois récupéré de la biomasse forestière sous forme de granules. Ces systèmes sont vendus clé en main et sont installés dans des conteneurs. Ils sont spécialement conçus pour les régions éloignées avec des besoins en énergie plus petits et variables. La chaleur produite peut être utilisée dans un réseau de chaleur pour chauffer des bâtiments.

Comme la technologie est installée à l’intérieur d’un bâtiment, elle est adaptée pour une utilisation en climat froid et région isolée, ce qui présente un important avantage dans le contexte du Nunavik.

Cette technologie est présentement installée dans la communauté de Kwadacha [1], au nord de la Colombie britannique. Le projet a été rendu possible par la présence de près de 4 millions de mètres cubes de biomasse forestière à proximité de la communauté, soit l’équivalent de 400 terrains de football américain rempli à hauteur d’homme.

Le Nunavik, de son côté, ne produit pas de biomasse forestière, car la végétation est principalement composée de toundra (arbustes, herbes et mousses). Il y a donc d’importants défis et coûts associés à la logistique : les granules doivent être importés d’ailleurs et entreposés adéquatement pour conserver un taux d’humidité précis et contrôlé. Le volume à entreposer est de 2 à 3 fois celui du diesel pour une même quantité d’électricité produite.

Puis, pour être utilisée, un réseau de chaleur dans la communauté doit également être en place pour que la chaleur produite puisse circuler. De tels systèmes n’existent pas dans les villages du Nunavik.

Source :
[1] closingtheloop.ca
[2] news.gov.bc.ca

Géothermie

La géothermie utilise la chaleur de l’air, de l’eau ou de la vapeur d’eau contenue dans le sol pour produire de l’électricité ou servir au chauffage. La production géothermique est prévisible et constante, contrairement aux technologies variables comme l’éolien et le solaire. Il existe deux types de géothermie : de surface et profonde.

  1. Géothermie de surface : les centrales géothermiques de surface récupèrent de la chaleur dans le sol pour un chauffage à l’échelle du bâtiment. Elles utilisent une thermopompe, installée sur le bâtiment, pour faire circuler un fluide dans des tuyaux. Ces derniers sont enfouis entre 20 et 400 mètres sous le sol, là où la température est stable près du point de congélation toute l’année au Nunavik. Ces tuyaux récupèrent et concentrent la chaleur du sol pour chauffer le bâtiment.

    Un système de géothermie de surface est en opération à Fairbanks en Alaska depuis 2013. Les tuyaux sont entre 2,4 et 2,7 m sous le sol, tel que recommandé pour les systèmes géothermiques d’échange de chaleur en Alaska. Ce système produit 3 kWh de chaleur, mais requiert 1 kWh d’électricité pour fonctionner [1].

  2. Géothermie profonde : les centrales géothermiques profondes récupèrent l’énergie à partir de vapeur ou d’eau liquide chauffée par les roches situées dans les couches profondes de la Terre (à 2 km et plus). Cette énergie est utilisée afin de générer de la chaleur ou de produire de l’électricité à l’aide d’une turbine.

Une équipe de l’INRS mène présentement des recherches pour déterminer si l’utilisation de réservoir géothermique profond à Kuujjuaq est rentable. Les résultats préliminaires des travaux indiquent que la profondeur requise pour avoir un potentiel intéressant à Kuujjuaq serait de 4 km au minimum, et probablement plus profond pour les communautés plus au nord.

Le déploiement de centrales de géothermie profonde présente beaucoup de défis pour le Nunavik :

  • Pour opérer le système de géothermie, il faut une source d’énergie. Il faudrait donc que le système soit jumelé à une source d’énergie idéalement renouvelable, ce qui augmente grandement la complexité du projet.

  • La logistique requise pour la construction d’une centrale géothermique d’une profondeur de 4 km dans un village du Nunavik jumelé à une source d’énergie renouvelable autre serait énorme et nécessiterait de déplacer des installations, de raccorder, de construire, de forer, etc.

  • La majorité des communautés n’est pas équipée pour recevoir du chauffage dans les bâtiments, car il n’y a pas de réseau de chaleur. Des coûts importants supplémentaires seraient à prévoir pour une utilisation visant le chauffage des bâtiments.

Finalement, des centrales géothermiques n’ont jamais été éprouvées dans des conditions climatiques similaires à celles de notre région, mais les études en cours permettront d’évaluer plus clairement si cette option peut être intéressante, malgré ses défis.

Source :
[1] cchrc.org
[2] wikipedia.org (ref)
[3] justenergy.com (ref)
[4] nrel.gov
[5] boem.gov (ref)
[6] hydroquebec.com (ref)

Hydroliennes

Les hydroliennes produisent de l’énergie de façon prévisible (et non variable) à partir de la rotation de pales sous la force exercée par les courants marins provenant des marées, des fleuves ou des rivières.

Bien que le potentiel énergétique du Nunavik pour les hydroliennes soit intéressant et que les hydroliennes soient relativement faciles à déployer, cette technologie présente plusieurs défis.

  • D’abord, l’adaptation de la technologie au climat froid n’a pas été suffisamment testée : L’impact de la glace et du frasil sur la production et l’entretien des hydroliennes peut être important et n’est pas assez documenté.

  • L’accès aux infrastructures en hiver pour l’entretien peut être très complexe, voire impossible.

  • Les lignes de transmissions doivent être très longues et peuvent être touchées par la présence de givre.

De plus, les conséquences environnementales n’ont pas été évaluées sur une assez longue période. L’incertitude demeure élevée quant à l’impact sur la faune et flore marine.

Une importante quantité d’appareils serait aussi nécessaire pour répondre aux besoins énergétiques d’une communauté du Nunavik. Par exemple, pour Kuujjuaq, il faudrait près d’une centaine d’hydroliennes pour répondre aux besoins énergétiques. Finalement, le coût de projet de cette technologie est majeur comparativement aux autres solutions [1]. Pour ces raisons, cette technologie n’est pas considérée comme assez mature pour le Nunavik.

Deux hydroliennes RivGen 35 kW de ORPC sont en opération dans la communauté de Igiugig en Alaska jusqu’en 2029 afin d’étudier la performance en climat froid de cette technologie et son impact sur l’environnement [2] [3].

Sources :
[1] latamt.org
[2] energy.org
[3] fisheries.gov