Congrès - Recherche d'activité

L’intégration des énergies renouvelables dans nos bâtiments, typiquement avec des panneaux photovoltaïques (PV), est essentielle pour accélérer leur transition vers le carboneutre (net-zéro) et réduire nos émissions de gaz à effet de serre (GES). Toutefois, seulement 20 % de l’énergie qui atteint les panneaux PV sont convertis en électricité, alors que le reste est perdu en chaleur. Les capteurs hybrides photovoltaïques et thermiques (PV/T) permettent d’extraire la chaleur normalement relâchée par les cellules PV, augmentant leur efficacité en les refroidissant, et produisant une source de chaleur pouvant être utilisée pour les bâtiments. Toutefois, étant donné leur nature hybride, l’énergie thermique disponible en période hivernale est typiquement à de basse température limitant son utilisation pour le chauffage des bâtiments.

Cette étude consiste à une analyse du potentiel annuel de l’utilisation des capteurs PV/T au Québec pour réduire notre consommation et nos pointes énergétiques journalières. Le bâtiment du Laboratoire des technologies de l’énergie d’Hydro-Québec équipé de capteurs PV/T opérationnels situé en façade est utilisé comme étude de cas. Un modèle calibré sur les données mesurées est utilisé pour évaluer diverses configurations et dimensionnement de systèmes PV/T et son stockage énergétique pour répondre à la charge de chauffage hivernale élevée des bâtiments québécois.

Dans un futur rapproché, une grande partie de notre énergie devra provenir de sources renouvelables intermittentes comme l'énergie éolienne ou solaire. Un défi : la période de leur production est désynchronisé avec celui de leur consommation, les journées de grande consommation n’étant pas nécessairement des journées de forte production. La météo en est la cause, les mêmes systèmes météorologiques qui déterminent s'il fait plus ou moins froid que d'habitude déterminant aussi s'il fait plus soleil ou plus venteux que d'habitude et où.

Le défi serait moins compliqué si, pour chaque ville, nous pouvions déterminer les endroits où produire une énergie renouvelable dont la période de production serait en moyenne mieux synchronisé avec celui de la consommation de cette ville. Une telle analyse fut faite avec 4 décennies de données météorologiques pour plusieurs villes nord-américaines. Alors que l’énergie solaire locale est généralement assez bien synchronisée avec la demande, ce n’est pas le cas de l’énergie éolienne qu’il faut généralement chercher beaucoup plus loin. Fait à noter, la production venant de la côte Nord a tendance à être beaucoup mieux synchronisée non seulement avec la demande du sud-ouest du Québec, mais aussi avec celle d'une grande partie du nord-est de l'Amérique en hiver. Cette meilleure synchronicité pourrait faciliter la transition vers les nouvelles énergies renouvelables dans le nord-est en rendant l'intermittence de ces énergies moins difficile à gérer.

L'hydrogène occupe une place de plus en plus importante dans le domaine des énergies propres et renouvelables. La production de l'hydrogène se fait principalement par vaporéformage du méthane mais d'autres gaz (notamment le CO, CO₂, H₂S) sont aussi formés. Dans ce contexte, la séparation et la purification de l’hydrogène par des membranes métalliques présente de nombreux avantages.

Le palladium présente de très bonnes propriétés de dissociation et de solubilisation de l'hydrogène. Cependant, la résistance mécanique des membranes de Pd est insuffisante et elles s’empoisonnent en présence de H₂S. Nos travaux portent sur l'étude des propriétés d'alliages de palladium susceptibles d’être employés pour la purification de l'hydrogène. Les alliages étudiés (PdCu et les alliages ternaires PdCuX, avec X = Ag, Au, etc) présentent deux phases différentes, soit une phase cubique à faces centrées (cfc) et une phase cubique à corps centrée (ccc). Selon les estimations théoriques, les valeurs de permittivité à l'hydrogène de la phase ccc sont plus élevées que celles de la phase cfc, d’où l’intérêt d’élaborer des alliages de structure ccc et présentant diverses compositions. Cette présentation portera sur une méthode de préparation des alliages (co-électrodéposition) Pd_1-x-yCu_xAg_y et leur caractérisation physico-chimique. Les valeurs de solubilité de l'hydrogène obtenues par une méthode électrochimique seront aussi présentées et comparées aux valeurs obtenues pour l'alliage Pd_1-xCu_x.

Le millet perlé sucré et le sorgho sucré sont deux plantes ayant un fort potentiel pour la production de bioéthanol, car elles sont riches en sucres fermentescibles. Suivant la récolte, des délais peuvent survenir avant d’extraire le jus de leur biomasse. Ces délais peuvent causer une fermentation prématurée des sucres. L’objectif de cette étude était d’examiner les impacts des délais et du mode d’entreposage de la biomasse sur l’extraction et la concentration en sucres du jus du millet perlé sucré et du sorgho sucré. Suivant le pressage initial, trois délais d’attente (24h, 48h et 72h) et deux modes d’entreposage (tige entière ou hachée) ont été étudiés. Pour la biomasse hachée, les résultats ont démontré que plus le délai d’attente est élevé, plus la concentration en sucres dans le jus extrait est faible. Cependant, un plus grand volume de jus a été extrait de la biomasse conservée sous forme hachée que celle sous forme de tige entière. Aussi, un maximum d’humidité a été extrait après 48h, soit 44,6% pour le millet perlé sucré et 49,0% pour le sorgho sucré. Comme la concentration en sucres tend à diminuer avec l’augmentation du délai de pressage, il est recommandé d’extraire le jus de la biomasse hachée le plus rapidement possible. Si la biomasse doit être conservée plus longtemps, il est préférable de l’entreposer sous forme de tiges entières pour une meilleure conservation des sucres.

Les tiges de millet perlé sucré et de sorgho sucré regorgent de jus à forte teneur en sucres qui pourrait être utilisé pour la production de bioéthanol. À l’été 2013, deux prototypes de presse ont été conçus et fabriqués au Département des sols et de génie agroalimentaire de l’Université Laval; une presse hydraulique horizontale et une presse à rouleaux. Ces presses ont été comparées afin de déterminer le concept le plus approprié pour extraire le jus de la biomasse de ces deux plantes. L’impact de la présence des feuilles sur le pressage a aussi été évalué. La presse hydraulique a permis d’extraire environ deux fois plus de jus que la presse à rouleaux. Peu importe la presse, plus de jus fût extrait lorsque la biomasse était pressée sans les feuilles. En moyenne, 320 mL kg^-1 de jus ont été extraits avec la presse hydraulique sans les feuilles contre seulement 180 mL kg^-1 avec les feuilles, toutes espèces confondues. La presse à rouleaux a permis d’extraire plus de jus du sorgho sucré que du millet perlé sucré. Peu importe la presse utilisée, le contenu en sucres était le même pour les deux espèces, avec ou sans feuilles. Les résultats démontrent une plus grande efficacité de la presse hydraulique par rapport à la presse à rouleaux. Il est recommandé de presser la biomasse sans les feuilles pour une meilleure extraction de jus, sans en diminuer sa concentration en sucres. Des améliorations devraient être apportées à la presse hydraulique afin d’optimiser l’extraction de jus.

L’enjeu climatique actuel nécessite de réduire l’empreinte carbone de la consommation énergétique, en particulier en ce qui a trait aux bâtiments. Ces derniers représentent en effet 13 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) au Canada, ce qui en fait la troisième source d’émission la plus importante. Il s’agit donc d’un secteur prioritaire pour atteindre la carboneutralité à l’horizon 2050 fixée par le gouvernement du Canada. Une piste de diminution des GES réside dans l’exploitation de l’énergie géothermique grâce aux puits à colonne permanente (PCP). 

Si la technologie a été éprouvée à différents endroits du globe, une question persiste sur leur installation au Québec à cause des roches calcaires pouvant être à l’origine du colmatage des systèmes. Pour éviter cet écueil, des essais de laboratoire peuvent être réalisés pour évaluer les cinétiques de réaction. Toutefois, les essais conventionnels utilisent une roche broyée et sont peu représentatifs de l’écoulement dans un PCP. Pour améliorer cette représentativité, une nouvelle approche a été développée au sein du Groupe de recherche en Géothermie et Hydrogéologie de Polytechnique Montréal. Reposant sur un écoulement autour d’une carotte de roche intacte, elle a été validée dans le cadre de la mise en œuvre de PCP pour un centre sportif à Montréal. Ce nouvel outil améliore les connaissances sur le fonctionnement des PCP en milieu carbonaté et constitue un premier pas vers la démocratisation de la technologie au Québec.

La récupération d’énergie vibratoire a récemment fait l’objet de nombreuses études. Il a été démontré que lorsqu'un récupérateur traditionnel est excité par une source harmonique, il est efficace sur une faible bande de fréquences coïncidant avec sa fréquence de résonance. En pratique, les sources d'excitation sont rarement harmoniques et ont plutôt un large contenu fréquentiel. Dans ce cas, un récupérateur traditionnel est peu performant et des conceptions alternatives doivent être proposées afin d'élargir la bande de fréquences utile. Une conception intéressante est celle d’utiliser un vecteur de récupérateurs. Elle consiste en plusieurs récupérateurs ayant différentes fréquences de résonance permettant d’augmenter la puissance récupérée sur une plus large bande de fréquences. Cependant, cela implique une augmentation du volume de la structure et ainsi une diminution de sa densité de puissance. L’objectif de cette étude est donc de concevoir un vecteur de deux récupérateurs piézoélectriques optimisé afin d’atténuer la baisse de densité de puissance. L’étude inclut une modélisation électromécanique permettant de prédire la distribution de densité de puissance (densité de puissance en fonction de la fréquence d’excitation) du vecteur ainsi qu’un processus d’optimisation de ses paramètres. Pour une source d’excitation donnée, les paramètres optimaux du vecteur seront déterminés maximisant la moyenne et minimisant l’écart type de la distribution de densité de puissance. 

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.

L'objectif de ce travail est d’étudier les performances d'une installation photovoltaïque (PV) raccordée au réseau dans une zone désertique (au sud de l’Algérie), afin d'optimiser la production instantanée et de maintenir les performances au fil du temps. Pour extraire les indicateurs de performances et étudier l'impact des facteurs climatiques (température, irradiation et vitesse de vent), les données issues du monitorage de deux années de la centrale solaire ont été utilisées. Afin d’analyser les performances d’un système solaire PV, les paramètres de performance ont été spécifiés par l’Agence internationale de l’énergie et sont décrits dans les normes standardisées CEI 61724. Ces paramètres sont le rendement de référence, le rendement du champ PV, le rendement final du système PV, le rapport de performance, les pertes du système et les pertes diverses. Ces paramètres sont utilisés pour définir les performances du système dans son ensemble par rapport à la production d'énergie, les ressources solaires et l'effet global des pertes du système photovoltaïque. Le système photovoltaïque étudié est connecté au réseau et produit (9MW). Le fonctionnement de notre système est hybride. Le rapport de performance de notre système est faible en été et élevé durant les mois de décembre, janvier et février. Les facteurs climatiques ont un impact plus important sur le rendement et l'efficacité des cellules solaires que sur le rendement des onduleurs.

Les énergies renouvelables sont de plus en plus d’actualité et avant de les utilisées, nous devons développer la technologie pour leur bon fonctionnement. L’hydrogène est une de ces énergies, mais dû à sa faible densité, il est difficile de l’utilisé pour des moyens de transport. Nous présentons un moyen d’améliorer le stockage de l’hydrogène en faisant des simulations Grand Canonique Monte Carlo quantiques (basé sur l'approche des intégrales de chemin) d'adsorption d'hydrogène sur des structures métallo-organiques (MOF). Un potentiel de Lennard-Jones (LJ) 6-12 est utilisé pour les interactions H₂-H₂ et le potentiel OPLS-AA pour les interactions H₂-MOF.  La figure jointe montre l'isotherme d'hydrogène d'adsorption en excès du MOF-5 comparée à deux groupes de recherches expérimentales rééchelonnées selon la surface spécifique pour une température de 77 K.





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.

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 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.

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). 



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.

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) . 


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.