Congrès - Recherche d'activité

Au cours des prochaines années, le gouvernement interdira l’enfouissement du bois (2014) et des matières organiques (2020) afin d’être valorisés. L’utilisation de ces biomasses forestières et agricoles représente un approvisionnement comme source d’énergie et de produits biosourcés. Le développement de la filière bioraffinerie dans un contexte régional est donc une voie intéressante de valorisation des points de vue économique et environnemental. Différents acteurs de la région de la Mauricie, entreprises privées, organisme gouvernemental et centre de recherche ont misé sur la torréfaction de biomasse comme voie de valorisation.

Dans ce contexte régional, le procédé de torréfaction sera utilisé pour produire du biochar comme amendement des sols.

Ce projet multisectoriel regroupe les différents intervenants (producteurs de biomasse, transformateurs et utilisateurs) du cycle de vie des produits. L’approche préconisée consiste à créer un marché local de valorisation de la biomasse résiduelle de même que son utilisation. Le transport entre les lieux de récolte, de transformation et d’utilisation sera restreint, augmentant ainsi la compétitivité et la diminution des émissions de GES.

Pour conclure, le développement de la bioraffinerie doit être démontré dans un contexte régional afin de favoriser le développement des régions et de créer un cycle de vie court d’un produit biosourcé diminuant ainsi les impacts environnementaux.

Les systèmes vivants sont en dialogue constant avec le monde naturel (Richter, 1978). L’architecture actuelle s’inspire de cette idée et se traduit par le concept de l’architecture sensible et adaptable (Beesley, 2006). Par définition, l’architecture sensible est la forme bâtie qui interagit avec son usager et son environnement (Bullivant, 2006) et qui s’adapte selon cette interaction. Ce dialogue s’élabore des échanges dynamiques entre l’environnement, la forme bâtie et l’occupant, qui composent une ambiance architecturale (Lecorde et Groleau, 2000). En ce sens, la recherche propose, par une approche appartenant aux sciences de l’artificiel, un milieu virtuel d‘expérience pour l’architecture adaptable par la transcription de l’ambiance lumineuse dans une structure réactive tridimensionnelle. Ce milieu d’expérience élaboré à partir des algorithmes génétiques, offre plusieurs possibilités d’émergence des formations morphologiques complexes. Ainsi, il permet aux concepteurs de tester un large éventail de possibilité dans un laboratoire virtuel, un environnement de conception contrôlée qui vivifie et renforce la créativité de l’architecte dans la démarche exploratrice du design. La recherche présentée s’intéresse particulièrement à montrer comment une structure architecturale adaptable peut bonifier l’expérience de l’espace, à travers la nature dynamique de l’ambiance lumineuse.

Le contexte actuel pousse les organisations à adopter des démarches ambitieuses de l’Intelligence Énergétique (IE). En effet, cette adoption, d’intégration et d’usage, est renforcée par la généralisation des technologies aboutissant à l’émergence de nouveaux systèmes : nouveaux systèmes de mesure, de contrôle et de régulation des flux d’énergie, nouveaux systèmes intelligents de transport et de distribution (smart grids) et nouveaux modes d’organisation. Certes, ce sont les nouveaux défis de l’énergie qui constituent un pilier dans le cadre de la mise en place pratiques Green IT et d’un Management Responsable de l’Intelligence Énergétique (MRIE) et de l’Efficacité Énergétique (EE) dans les organisations. Cependant, il nous semble ainsi pertinent, d’aller au-delà de l’état et de comprendre les enjeux et les motivations quant aux conséquences négatives des TIC sur l’environnement avec en ligne de mire la réduction des émissions CO2 et de facto de l’intelligence énergétique du Green IT dans  la dé-carbonisation des organisations. C’est pourquoi une étude est menée, les résultats liés montrent l’émergence d’une adoption ou d’une intégration de plusieurs facettes.

Mots clés : Green IT, intelligence énergétique, dé-carbonisation des organisations, réduction               

                   des émissions CO2, Maitrise de la Demande d’Energie, efficacité énergétique



La production d’énergie à partir de plantes est de plus en plus envisagée, principalement en raison de ses faibles émissions de gaz carbonique. Au Québec, le maïs est utilisé pour produire de l’éthanol. Cette culture nécessite beaucoup de fertilisant azoté, un polluant important. Cependant, des alternatives existent. Le millet perlé sucré (Pennisetum glaucum [L.] R. BR.) et le sorgho sucré (Sorghum bicolor [L.] Moench) sont deux cultures récemment adaptées aux conditions climatiques du Québec et qui produisent une sève très sucrée pouvant être transformée en éthanol.

L’objectif de cette recherche était de déterminer les quantités optimales d’azote (N) requises pour obtenir les meilleurs rendements en millet perlé sucré et en sorgho sucré. Des essais ont eu lieu durant deux ans et à deux sites de climat contrasté. Les cultures ont été fertilisées avec du nitrate d’ammonium (0 à 160 kg N ha^-1) et du lisier de porc et de bovin (80 kg N_tot ha^-1).

Selon les régions, le millet perlé sucré et le sorgho sucré ont produit des rendements variant de 10.6 à 19.6 tonnes de matière sèche par hectare avec des doses optimales d’azote de 60.3 à 125.5 kg N ha^-1, soit seulement 26 à 54 % des besoins en azote du maïs. De plus, en utilisant des engrais enrichis en azote-15, il a été possible de mesurer la répartition de l’azote entre le sol, les racines et les parties aériennes de ces plantes, et de déterminer dans quelle proportion l’azote utilisé par les plantes provient du sol ou de l’engrais.

Réduire les impacts environnementaux de la production électrique est un enjeu clé pour les gouvernements, d’où la taxation les gaz à effet de serre (GES) ou encore les subventions de la production distribuée d’énergie renouvelable (PDER). Notre étude mesure les bénéfices environnementaux de la PDER dans un contexte d’échange d’électricité entre le Québec avec les juridictions voisines. Elle montre aussi l’influence du niveau de taxe carbone sur ces bénéfices environnementaux. Une analyse du cycle de vie des technologies, renouvelable et conventionnelle, a été réalisée en utilisant la méthode IMPACT 2002+ afin de déterminer leurs taux d’émissions. Un modèle d’équilibre partiel permet de simuler le prix de l’électricité pour plusieurs niveaux de taxe carbone. De plus, une analyse horaire du marché de l’électricité sur la période 2006-2008 permet de déterminer la technologie marginale de production de chaque juridiction afin de soustraire leurs émissions évitées de celles de la PDER et ainsi évaluer son impact environnemental.  Les résultats montrent que l’augmentation du niveau de taxe carbone fait diminuer les bénéfices environnementaux de la PDER jusqu’à parfois les annuler. Par exemple, pour la catégorie changement climatique, le rendement de l’éolienne de 30 KW passe de -6,3 à -3,8 kg CO₂eq/kWh, pour respectivement des taxes de 0$ et 60$/tonne CO₂ (réduction de 60%). Les résultats mettent en relief les interactions entre les différentes politiques de réduction des GES. 

L’utilisation de polymères conducteurs dans le domaine des batteries lithium ion font l’objet de plusieurs travaux de recherche(matériaux de cathodes, revêtement des particules, support de l’électrode, etc). En particulier, le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT) attire beaucoup d’attention quant à sa conductivité, flexibilité mécanique et stabilité thermique. Dans le cadre de ce projet, un composé hybride formé du PEDOT et d’un matériau actif, le phosphate de fer lithié (LiFePO₄), est utilisé comme électrode composite pour les batteries lithium ion.

L’électrode composite polymère conducteur/LiFePO₄ a été préparée par électropolymérisation interfaciale dynamique à trois phases. Cette technique est effectuée dans un système biphasique aqueux/organique, où l’électrode est immergée à travers l’interface. La phase aqueuse et organique contient respectivement l’anion dopant (BF₄^-) et le monomère (3,4-éthylènedioxythiophène) (EDOT). Les particules de LiFePO₄ ont été incorporées dans la phase aqueuse et sont décantées jusqu’à l’interface. Durant l’électropolymérisation à potentiel constant, le polymère conducteur croît autour de l’électrode de travail à l’interface sous la forme d’un disque et recouvre les particules de LiFePO₄ pour générer in situ une électrode composite.

Les résultats préliminaires rapportés dévoilent une nouvelle perspective pour le développement d’un support conducteur ionique/électronique pour les particules de LiFePO₄.

Pour le développement de l'hydrogène comme vecteur énergétique, il est essentiel de disposer de moyens sûrs, efficaces et peu coûteux de stocker l'hydrogène. La forme de stockage dans un hydrure métallique est intéressante puisque la  capacité de stockage volumique est  supérieure au stockage sous pression ou même liquide, bien que la capacité gravimétrique soit relativement faible. Les hydrures métalliques sont donc considérés pour des applications stationnaires, mobiles et portables où le volume de l'unité de stockage est un facteur. ??

En dépit de sa capacité de stockage d'hydrogène faible, l’alliage Fer-Titane (FeTi) est utilisé dans certaines applications commerciales, car l’absorption et la désorption d’hydrogène peut se faire à température ambiante. De plus, cet alliage est relativement peu coûteux. Le problème majeur est que la première hydrogénation (communément  appelé l'activation) du FeTi est généralement longue et coûteuse. L’objectif de nos travaux est d’éliminer la phase d'activation. Le procédé utilisé consiste à doper le FeTi avec un composé à base de zirconium ou de nickel. Les analyses des alliages obtenus sont faits à l'aide d'appareils à titration d'hydrogène. Les résultats préliminaires nous indiquent que le zirconium permet d’obtenir 1,3%poids total d’hydrogène à température ambiante. Ces résultats correspondent aux attentes minimales de nos partenaires industriels.

Les travaux de recherche menés en doctorat explorent la surveillance et le diagnostic des grands alternateurs hydroélectriques via l'auto-encodeur variationnel, une technique d'apprentissage profond en se basant sur les signaux vibroacoustiques. Une modélisation numérique d'un alternateur hydroélectrique sur Ansys Workbench a été utilisée pour générer des signatures fréquentielles de défauts, essentielles en raison de l'impossibilité de créer des défauts en conditions réelles. Ces signatures sont intégrées à des signaux réels pour constituer une base de données servant à l'apprentissage et à la validation du modèle d'intelligence artificielle. La surveillance en temps réel permet de détecter précocement les défauts, en se basant sur deux métriques développées qui minimisent les fausses alertes et surpassent les méthodes traditionnelles, même avec l'injection du bruit gaussien. L'exploration de l'espace latent du modèle, un espace à dimension réduite (2D), a permis un diagnostic efficace, chaque état de la machine étant représenté par un cluster coloré. Ensuite, un terme de désirabilité a été intégré à la fonction objective du modèle pour standardiser le modèle de diagnostic pour qu'il soit potentiellement applicable à toutes les machines. Ces travaux, en collaboration avec Hydro-Québec, favorisent le transfert technologique vers l'industrie, optimisant la surveillance.

Ces dernières années ont vu naître le besoin grandissant de développer des énergies alternatives aux énergies fossiles. Dans cette démarche, la valorisation de la biomasse apparaît comme une avenue primordiale. La gestion des effluents organiques a davantage été étudiée en terme de valorisation agricole, mais de récents progrès permettent d’envisager des applications alliant traitement et production d’énergie.

Les piles bio électro-chimiques présentent l’avantage de pouvoir produire directement de l’électricité en faisant intervenir une flore microbienne. Nous décrirons dans cette étude, les étapes qui nous ont permis de mettre en évidence les populations bactériennes impliquées dans ce phénomène, à travers une application de valorisation du lisier de porc. La diversité bactérienne à différentes étapes de maturité de l’unité, sera analysée par pyroséquençage (454), au niveau du 16S ARNr et mise en relation avec les performances électriques. Les populations bactériennes s'établissant à l'anode permettent la production de métabolites libérant leurs électrons à l'électrode. Des espèces des familles Planococcaceae,  des Porphyromonadaceae et des Clostridiales ont été identifiées comme ayant un rôle primordial dans ce phénomène.

L'étude des paramètres physico-chimiques et biologiques d'un prototype de laboratoire a permis de définir les facteurs clés à prendre en considération dans l'optique de développer une unité pilote.

L'intérêt renouvelé pour la fermentation produisant l'acétone, le butanol et l’éthanol (ABE) est le résultat de la demande croissante des carburants renouvelables afin de fournir un combustible plus propre, durable et respectueux de l'environnement comme alternative aux combustibles à base de pétrole. Le butanol est considéré comme un meilleur carburant que le bioéthanol en raison de sa plus grande densité énergétique, sa plus faible pression de vapeur et sa plus grande compatibilité avec les technologies existantes. Ces caractéristiques sont la raison de l’engouement de l’utilisation du biobutanol comme remplacement potentiel pour l'essence. Cependant, la production du biobutanol est contrainte par des coûts élevés de séparation dus à la présence d'autres coproduits dans le bouillon de fermentation et à sa faible concentration finale due à l’inhibition par le butanol. En effet, un certain nombre de défis doivent être relevés avant que le butanol puisse devenir un concurrent viable aux autres biocombustibles. Les deux défis les plus importants sont l'augmentation de la concentration finale de butanol dans le bouillon de fermentation et le développement d’une technique efficace de séparation. Dans cette recherche, le procédé de fermentation utilisant la fermentation sous vide, l’absorption gazeuse et la pervaporation, a été optimisé individuellement et comparer pour augmenter l'efficacité de la fermentation par une diminution de l'effet toxique du butanol.



Les performances de stockage de l’énergie par des nanoparticules d’oxyde de nickel de différentes tailles et fabriquées par décharges électrochimiques sont testées. Les nanoparticules de NiO obtenues sous l’action de voltage continu de 30, 36 et 42 V entre deux électrodes de nickel dans une solution aqueuse de 2 M H₂SO₄ + 0.5 M éthanol et PVP ont des diamètres moyens respectifs de 91, 70 et 107 nm. Une capacité massique maximum de 218 F/g à 2.7 A/g a été achevée avec les plus petites nanoparticules de 70 nm dans la fenêtre de potentiel 0 à 0.5 V dans 1 M KOH. Les plus grandes particules de 91 et 107 nm montrent toujours les caractéristiques d’un supercondensateur pseudocapacitif, permettant de stocker de l’énergie à l’ordre de 106 and 63 F/g respectivement, sous les mêmes conditions. La comparaison des énergies et puissances spécifiques des trois supercondensateurs dans un diagramme de Ragone est en faveur des plus petites nanoparticules avec 98 Wh/kg et 700 W/kg, en raison de leur plus haute surface spécifique favorable à l’accès d’une plus grande fraction des ions OH-.

L'augmentation constante de la demande énergétique et l'intérêt pour la décarbonation de la production d'électricité, afin de lutter contre les changements climatiques, ont grandement favorisé le développement des énergies renouvelables, telles que l'éolien et le photovoltaïque. Cependant, ces technologies entraînent des changements majeurs dans la protection des réseaux électriques.

Cette recherche présente une étude expérimentale menée sur des relais de protection commerciaux (protection de distance). Il a été observé que la contribution non conventionnelle d'une source d'énergie raccordée au moyen d'onduleur (SERMO), causée par une variation de fréquence, peut, lors d'un défaut ligne-ligne (LL), entraîner une mauvaise opération de l'élément de blocage de ligne ouverte. L'étude contribue principalement à l'identification d'une source potentielle de dysfonctionnement des protections de distance.

La méthodologie employée repose sur l’utilisation de résultats transitoires menant à cette défaillance et réalisés sur le logiciel EMTP afin de tester les relais commerciaux. Par la suite, une étude MATLAB est menée afin de valider l’hypothèse. 

Les résultats montrent qu'un déphasage entre les sources aux extrémités d'une ligne, provoqué par une variation de fréquence, peut entraîner un écart entre les courants lors d'un défaut LL. Cet écart peut se rendre au point où le relais identifie incorrectement cet état comme une ligne ouverte, bloquant ainsi le déclenchement des protections.

Les matériaux composites de type nanoparticules semi-conductrices/graphène ont suscité beaucoup d'intérêt, en raison de leurs excellentes propriétés physiques et optiques. Dans ce travail, nous nous intéressons à préparer et caractériser, pour la première fois, un système composite à base de nanoparticules de CuInS₂/graphène (CIS/Gr), initialement obtenu via un processus de physisorption, à l’aide d’une nouvelle méthode de synthèse colloïdale impliquant le précurseur de CIS et l’oxyde de graphène fonctionnalisé. Les analyses de diffraction (DRX et électronique) démontrent que le CIS croît dans la phase tétragonale, tandis que le Gr présente une structure hexagonale. Les analyses Raman du matériau composite présentent les bandes caractéristiques du CIS et du Gr. Les images MET et MEB montrent des particules semi-sphériques de diamètre < 10 nm, dispersées sur les feuillets de graphène. L’analyse XPS révèle la présence des éléments Cu, In et S (CIS), et C et O (Gr). Un léger déplacement vers des énergies de liaison plus élevées a été noté pour les orbitales Cu 2p_3/2, In 3d_5/2, S 2p_1/2 et S 2p_3/2 ; ce résultat est lié à la présence du graphène dans l’environnement des nanoparticules. Les mesures de capacité par spectroscopie d’impédance révèlent un comportement de type n pour le CIS. L’ajout d’un faible pourcentage massique de graphène (0,2 à 1%) conserve les propriétés semi-conductrices du CIS mais améliore significativement le transfert de charge (Fig.1). 



Le besoin en énergie portative et les avancées dans la miniaturisation des systèmes  contribuent au développement actuel des micro et nano systèmes de production d’énergie (MNPG) dont le potentiel énergétique est estimé à plus de vingt fois celui des batteries conventionnelles, lourdes, encombrantes et limitées en autonomie.

Les problèmes des MNPG proviennent de la génération d’une flamme auto entretenue dans des dimensions extrêmement réduites, de la conversion de l’énergie produite, et surtout de la mise en œuvre de tels systèmes. La résolution de ces problèmes peut se faire de façon théorique, expérimentale, numérique ou un couplage du numérique et de l’expérimental.

Plusieurs groupes de recherche se sont penchés sur le sujet et les données présentées dans la littérature témoignent non seulement de l’intérêt  du sujet et de sa faisabilité mais surtout de son avenir très prometteur. Cette étude  aborde l’aspect théorique et numérique du problème, explique les enjeux et les avancées de la recherche sur les MNPG à travers les grandes écoles de pensée, présente  quelques résultats  de simulation de l’influence des  paramètres  physiques sur la modélisation de la microcombustion.

Le défaut majeur des systèmes macroscopiques étant la pollution de l’environnement par les émissions générées, ces résultats  ouvrent la voie à l’optimisation  du potentiel énergétique des systèmes de micro et nano combustion et à la réduction de la production des polluants.



L’étude théorique des courts-circuits à partir des composantes symétriques est menée depuis des décennies et le comportement des machines à courants alternatifs conventionnelles est bien connu. Toutefois, avec l’arrivée des sources d’énergie raccordées au moyen d’onduleurs (SERMO) et leurs contributions non conventionnelles aux courants de court-circuit, il est nécessaire de préciser davantage la caractérisation des défauts de ligne pour assurer le bon fonctionnement des systèmes de protection.

Lors d’une étude expérimentale sur des relais de protection commerciaux, il a été observé qu’un court-circuit biphasé à la terre (2LG) pouvait entraîner un écart de magnitude des courants dans les deux phases en défaut, pouvant conduire à une mauvaise opération du système de protection. L’objectif de cette recherche est d’expliquer l’origine de cet écart et d’étudier certains paramètres d’influence.

La méthodologie repose sur une étude théorique pour identifier les facteurs menant à la différence des courants de ligne en présence d’une faible source SERMO lors d’un défaut 2LG. Ensuite, une modélisation sous MATLAB a permis de valider cette hypothèse et d’étudier certains paramètres déterminants.

Il a été démontré qu’une différence entre l’angle des impédances de séquences inverse et homopolaire provoque un écart entre les courants lors d’un défaut 2LG. Cet effet peut être amplifié par la contribution non conventionnelle d’une source SERMO. 

Le bas coût de l’hydroélectricité rend les autres filières énergétiques difficilement compétitives au Québec. Il s’en suit que les panneaux thermiques utilisés pour capter l’énergie solaire sont très rares ici. Il existe sur le marché des capteurs solaires thermiques très performants. Par contre, leurs coûts d’acquisition et d’installation élevés freinent l’envol de cette technologie selon une étude du laboratoire des technologies de l’énergie de Hydro Québec. Pour rembourser le coût d’une telle installation, il faut compter plus de 30 ans. L’objectif de notre recherche est de comparer le taux de revient de l’énergie produite par un panneau expérimental développé par le groupe de recherche écologique de LaBaie à celui d’un panneau standard commercial.

Pour ce faire, un banc de test a été conçu avec de nombreux étudiants et fabriqué dans le cadre des travaux de recherche appliquée de la chaire TERRE.  Les deux panneaux sont placés côte à côte sur le toit d’un bâtiment et soumis aux mêmes conditions réelles d’ensoleillement.  Un circuit hydrique comprenant un circulateur, des valves modulantes et un dissipateur thermique extérieur a été mis en place.  Des débitmètres, thermomètres et un pyromètre sont reliés à un automate Vizimax qui par le biais d’une interface homme machine permet de contrôler les essais et d’archiver les données pour fins d’analyse.  La mise en marche du banc d’essai est en cours de réalisation et les premiers résultats obtenus seront présentés.

Un nouveau procédé de conversion catalytique de la biomasse lignocellulosique (résidus forestiers, de bois ou d’agriculture, herbes vivaces, algues, etc) en hydrocarbures (essence riche en aromatiques BTX, oléfines légères – précurseurs des matières plastiques et fibres synthétiques) a été récemment développé dans nos laboratoires. Ce procédé comporte deux étapes principales:1) Catalyse homogène en milieu acide et éthanolique, et en présence d’un oxydant et de son catalyseur à base de fer soluble: cette conversion de craquage oxydatif réussit à extraire plus de 70 % en poids de la biomasse, principalement sous forme d’esters d’acides carboxyliques.2) Catalyse hétérogène sur catalyseur nanométrique de zéolithe ZSM-5: Tous les produits de la première étape sont envoyés sur le catalyseur zéolitique qui produit finalement: l’essence “premium” riche en aromatiques BTX, les oléfines légères comme l’éthylène, propylène et butènes, et des paraffines de grade LPG. La conversion est totale grâce à l’action promotrice de l’éther diéthylique, un sous-produit de la première étape.    Le résidu solide, Cat-lignin, peut avoir des applications industrielles importantes.  Le procédé B-t-H (Biomasse-à-hydrocarbures) est prometteur à plusieurs points de vue: technologique, environmental et économique. Il constitue donc une approche novatrice à côté des procédés traditionnels de fermentation enzymatique d’alcools (éthanol et autres) . 


Dans ce travail, une optimisation multicritère
de la surface de transfert de chaleur et de la puissance associée aux pompes d'un
échangeur thermique tubulaire est présentée. Les solutions optimales donnant le
domaine de Pareto permettent de visualiser les compromis entre les deux critères
objectifs qui doivent être minimisés. Neuf variables de décision ont été
considérées : la disposition géométrique des tubes, le nombre de passes des
tubes, l’espacement des chicanes, le type de coupe des chicanes, l’espacement
entre les tubes et les chicanes, l’espacement entre les tubes et la calandre, la
longueur des tubes, le diamètre extérieur des tubes et l'épaisseur de la paroi
des tubes. L'optimisation a été exécutée en utilisant l'algorithme génétique NSGA-II,
disponible dans le module des algorithmes génétiques multicritères de MATLAB^®.
Pour vérifier la robustesse de la méthode, deux études de cas prises dans la littérature
récente sont présentées. Les résultats montrent que pour les deux études de
cas, les solutions proposées dans la littérature sont dominées. En plus, l’algorithme
NSGA-II fournit un front de Pareto sur une plus large plage des variables de
décision. Le classement des solutions du domaine de Pareto, en utilisant une simple
fonction de coût, montre que le coût de la conception optimale est inférieur à
ceux publiés dans la littérature pour les deux études de cas.

Les pourvoiries isolées, très dépendantes des génératrices, produisent des GES (gaz à effet de serre) et assument des coûts élevés. Face à l'intégration croissante des véhicules électriques (VE), il est essentiel de développer des solutions durables pour la recharge des VE dans ces sites hors réseau.

Cette recherche vise à optimiser l’utilisation des surplus d’énergie solaire pour la recharge des VE à l’aide des bornes dynamiques. Elle propose un modèle combinant les panneaux photovoltaïques (PV), les génératrices et les batteries pour améliorer l'efficacité énergétique tout en réduisant les coûts.

L'analyse commence par l'optimisation du système d'alimentation hybride de chaque pourvoirie étudiée, selon sa consommation électrique sans VE, à l'aide du logiciel Homer Pro. Ensuite, divers systèmes PV, dépassant les besoins de base des pourvoiries, sont simulés pour évaluer les surplus d’énergie disponibles. Des stratégies de recharge dynamique sont développées pour exploiter au mieux ces surplus. Par ailleurs, la fiabilité et la robustesse des systèmes seront validées avec le logiciel ETAP.

Les résultats indiquent qu'il est possible d’alimenter les bornes de recharge sans augmenter l’usage des génératrices, en installant des systèmes PV surdimensionnés. Un dimensionnement adéquat des installations PV est important pour assurer des surplus suffisants pour la recharge des VE. Des recommandations ciblées pour optimiser la gestion de l’énergie dans les pourvoiries isolées seront proposées.

Ce projet met en évidence le comportement thermique de la batterie par la variation des débits du liquide caloporteur et son impact sur la température à l’entrée et à la sortie. Des études comparatives en circuit fermé et en circuit ouvert seront présentées en vue de démontrer les conditions optimales d’utilisation de la batterie thermique.

La batterie thermique composée de matériaux à changements de phases (MCP) est une nouvelle technologie de stockage énergétique développée au cours des 15 dernières années par le Groupe Énerstat. Cette entreprise québécoise, partenaire de la chaire, distribue son produit novateur dans diverses applications de climatisation et de chauffage, notamment pour des cabines pour camions. La batterie thermique à matériau de changement de phase permet de stocker du chaud et du froid.

Le projet consiste en la conception et la réalisation d’un banc d’essai technique qui sert à caractériser une unité modulaire de 5 kW. Un liquide caloporteur circule dans la batterie permettant un transfert de chaleur avec le MCP qui agit comme échangeur thermique. Ce transfert d’énergie permet de charger ou décharger la batterie. La variation du débit du liquide caloporteur servira à établir les comportements thermiques de la batterie. Les résultats des tests effectués servent à établir une procédure standardisée pour la charge et la décharge de la batterie thermique.

Dans le domaine du contrôle, l’ajustement de contrôleur PID est une étape importante puisqu’il y a un impact direct sur la qualité de la réponse du système. Pour un système non linéaire comprenant un retour d’anti-saturation, il devient rapidement complexe et inapproprié d’ajuster les paramètres de contrôle avec des méthodes  classiques. Comme solution, la syntonisation de correcteur peut être vue comme un problème d’optimisation combinatoire ayant pour fonction objective le critère de performance de la réponse du système. Ainsi, j’ai proposé une méthode d’ajustement globale des paramètres  hors ligne à base d’algorithmes à colonies de fourmis (ACO) appliquée à une structure de commande de boucles en cascade pour un système d’entraînement avec couplage flexible. Les résultats obtenus démontrent que cette méthode offre deux avantages majeurs; l’ajustement simultané d’un grand nombre de paramètres et une flexibilité du critère de performance permettant de pénaliser spécifiquement des caractéristiques de la réponse et d’imposer des limites sur le courant et la vitesse du moteur.  Pour augmenter la faisabilité pratique pour une validation expérimentale par implantation sur FPGA de la méthode, j’ai réduit le temps de calcul en la combinant à un algorithme de recherche locale (Nelder-Mead).  Les résultats obtenus confirment que cet algorithme hybride conserve les avantages de l’ACO et réduit considérablement le temps de calcul, tout en améliorant la qualité de la réponse.

La géothermie utilise le sous-sol comme un immense réservoir de chaleur. Pourquoi ajouter un petit réservoir thermique secondaire constitué d’une citerne d’eau à l’immense réservoir qu’est le sous-sol de la géothermie? Cela peut paraître bien futile. 

Ces réservoirs se distinguent pourtant par leurs impédances très différentes. Cette caractéristique permet une gestion d’énergie beaucoup plus flexible et de ce fait plus économique, et cela en toutes saisons.

L’impédance thermique d’un système caractérise la variation de température liée au flux thermique. Ainsi le sous-sol a une grande capacité, mais une impédance plus élevée. La température moyenne du sous-sol est de l’ordre de 8 °C. Mais, quand on y pousse de la chaleur en période de climatisation, la température de l’eau de retour monte significativement si bien qu’une climatisation directe (sans compresseur) devient vite impossible.

C’est l’inverse pour le réservoir d’eau qui a une faible capacité, mais une impédance nulle. En effet, c’est directement cette eau qui pourra circuler dans les radiateurs de chauffage.

Cette complémentarité des deux types de réservoirs permet :

de diminuer le nombre de puits

d’augmenter le facteur d’utilisation de l’électricité

de climatiser principalement en mode “ Free cooling” (sans thermopompe)

une meilleure gestion d’énergie dans les mi-saisons

une gestion anticipative selon les prévisions météo

récupération optimisée de l’énergie solaireaugmentation du COP des thermopompes. 

Cette étude cherche à améliorer la performance énergétique et le confort thermique des bâtiments résidentiels au Canada en intégrant des matériaux réfléchissants et des systèmes de végétation verticale à base de mousse. Les matériaux réfléchissants réduisent l'absorption de chaleur des surfaces des bâtiments, diminuant ainsi les besoins en climatisation, les coûts énergétiques et les émissions de gaz à effet de serre. Ces matériaux sont particulièrement efficaces dans les zones urbaines pour atténuer l'effet d'îlot de chaleur. Les systèmes de végétation à base de mousse, avec peu d'entretien, améliorent la qualité de l'air et fournissent une isolation naturelle, augmentant l'efficacité énergétique des bâtiments. La recherche utilise des simulations basées sur les archétypes de Ressources naturelles Canada (RNCan) et de la norme ASHRAE pour des bâtiments construits en 1980 et 2020 dans trois grandes villes : Montréal, Toronto et Vancouver. Les géométries des bâtiments sont modélisées dans Rhino3D, permettant d'évaluer les impacts énergétiques sous des conditions climatiques variées. Les tests en laboratoire auront lieu à l'Université Concordia pour évaluer ces systèmes dans des environnements réels. Cette recherche vise à démontrer la viabilité de ces approches innovantes pour promouvoir la durabilité urbaine et améliorer la qualité de vie.

La chaire de recherche en Technologie des énergies renouvelables et du rendement énergétique (TERRE) du Cégep de Jonquière œuvre dans l’affinage et la mise à l’épreuve d’un prototype d’hydrolienne de l’entreprise Nordest Marine. Assistée d’une dizaine de partenaires experts, la Chaire a conçu, fabriqué, et opéré un banc d’essais (appelé banc de production hydrolienne, ou BPH) permettant de tester les systèmes électriques développés, et ainsi préparer le terrain pour des essais en rivière. Ce banc d'essais consiste en un entraînement à contrôle de couple commandant un moteur de 50 hp (37kW) ancré à l’entrée d’une boîte de transmission. Le générateur de l’hydrolienne est raccordé à sa sortie. Des simulations hydrodynamiques ont permis de développer un algorithme calculant en temps réel le rendement qu’auraient les pales de l’hydrolienne pour les conditions actuelles d'opération, permettant ainsi de recréer la puissance mécanique de la rivière sur l’arbre du générateur du banc d’essais. L’interface opérateur permet de changer différents paramètres en lignes afin de simuler des changements de charge ou de débit de rivière. Des tests ont été effectués sur un générateur de 25 kW regénérant sur le réseau électrique municipal, et montrent que le comportement du système agit correctement en régime permanent, mais que le régime transitoire doit être amélioré. Les travaux futurs permettront d'améliorer la dynamique du système, tout en préparant le terrain aux essais avec prototype réel.

Dans le quotidien ou pour la fabrication de produits de consommation, l’énergie est au cœur de l’activité humaine. Le développement de la batterie au lithium a été une des nombreuses solutions aux problèmes énergétiques. Commercialisées au début des années 1990, les batteries au lithium-ion ont aujourd’hui une importance indéniable puisqu’elles se retrouvent dans de nombreux appareils électroniques tels que les cellulaires et les ordinateurs portables. Toutefois, la capacité et la sécurité de ces batteries peuvent être améliorées. En ce sens, la recherche actuelle vise l’amélioration de l’efficacité des différentes composantes des batteries au lithium-ion, à savoir l’anode, la cathode et/ou l’électrolyte. Nous présenterons une méthode de synthèse qui utilise la technologie des plasmas thermiques inductifs pour synthétiser une poudre et/ou pour déposer directement un matériau de cathode à base de LiFePO₄ sur un substrat conducteur comme le nickel, en partant de précurseurs sols-gels. Les premiers résultats démontrent que la synthèse de poudre de LiFePO₄ par plasma inductif donne un matériau de taille nanométrique et de morphologie sphérique. Par ailleurs, la déposition par plasma permet d’obtenir un revêtement à structure olivine stable, résistant et ayant une très bonne réversibilité électrochimique. Les résultats de caractérisation physico-chimique et électrochimique seront présentés.