Hydro-Québec et le Centre HEKI au cœur de la transition énergétique
Depuis plus de 15 ans, Hydro-Québec et le Centre d’innovation en hydroélectricité HEKI de l’Université Laval collaborent au sein d’un consortium unique. L’objectif : maîtriser le comportement des turbines hydrauliques afin de maximiser leur performance et leur durée de vie.
Les résultats des recherches issus de ce partenariat alimentent le développement de jumeaux numériques des turbines d’Hydro-Québec. Cette démarche a pour but d’optimiser la production d’électricité, alors qu’étudier des méthodes de détection d’anomalies dans les turbines permet de la fiabiliser.
Des défis pour l’avenir énergétique
Pour atteindre la carboneutralité d’ici 2050, le gouvernement québécois doit produire davantage d’énergie propre, intégrer des sources renouvelables intermittentes comme le solaire et l’éolien, et maximiser le rendement de ses infrastructures existantes.
« Les turbines hydrauliques sont la base de notre système énergétique au Québec, offrant un rendement exceptionnel et une flexibilité unique. C'est la meilleure technologie de production d’énergie », explique Anne-Marie Giroux, de l’Institut de recherche d’Hydro-Québec. Cependant, l’intégration croissante des énergies intermittentes impose des arrêts et redémarrages plus fréquents des turbines, ce qui accentue les contraintes mécaniques. «Ce sont les manœuvres les plus dommageables pour l’équipement, indique Anne-Marie Giroux. Augmenter la fiabilité et la flexibilité de nos turbines est donc devenu un enjeu majeur.»
« L'intégration croissante des énergies intermittentes exige des arrêts et redémarrages fréquents des turbines, augmentant les contraintes mécaniques. Ces manœuvres sont particulièrement dommageables pour les équipements; augmenter la fiabilité et la flexibilité des turbines est donc crucial ».
Le Centre Heki : un partenaire essentiel
Face à ces défis, Hydro-Québec peut compter sur le Centre Heki de l’Université Laval, qui joue un rôle clé dans la recherche et le développement.
Chaque centrale hydro-électrique est équipée de turbines hydrauliques faites sur mesure, selon les caractéristiques naturelles du site où elles sont construites. Colossales, ces machines ne peuvent pas être testées avant leur installation et sont difficilement réparables.
Les installations du Centre HEKI permettent de tester des modèles réduits reproduisant les conditions réelles d’exploitation, ce qui donne des données fiables pour concevoir des équipements plus performants et valider les modèles numériques. « Notre boucle d’essai pour turbines hydrauliques est unique en Amérique du Nord. Nous sommes devenus des spécialistes de la mesure des écoulements qui se produisent dans les modèles de turbines, sous toutes les conditions d’opération », explique Sébastien Houde, directeur du Centre Heki.
Un écosystème de collaboration exemplaire
Fondé en 2007, le Consortium de recherche en machines hydrauliques réunit aujourd’hui le centre HEKI de l’Université avec trois opérateurs de centrales hydro-électriques (Hydro-Québec, Électricité de France, et Vattenfall), trois des principaux manufacturiers de groupe turbine-alternateur (Andritz Hydro, GE Vernova et Voith Hydro) et trois Universités (Polytechnique Montréal, ÉTS et l’Université Polytechnique de Catalogne).
« Amener des compétiteurs à collaborer à améliorer les connaissances et rehausser les compétences du secteur, est l’une des plus grande réussite du projet », souligne Anne-Marie-Giroux.
Ce partenariat a été récompensé en 2015 par le prestigieux Prix Synergie pour l’innovation du CRSNG. Depuis, il ne cesse de croître. Dès 2025, le centre Heki pilotera le projet MD-Francis avec les partenaires du consortium. Le groupe multidiscplinaire travaillant sur deux continents se penchera sur la détection et la modélisation des anomalies dans les turbines Francis, le type le plus installé dans le monde.
Anne-Marie Giroux spécifie : « Le projet permettra une surveillance améliorée pour détecter et diagnostiquer des anomalies dans les turbines en opération. Il facilitera la planification des travaux de maintenance au moment approprié et contribuera à prévenir les pannes. »
Un impact mondial et local
Le partenariat entre le centre HEKI et Hydro-Québec dépasse le cadre de la recherche.
« La collaboration avec l’Université Laval permet de maintenir une expertise locale solide dans un domaine crucial pour Hydro-Québec et la société québécoise », déclare Anne-Marie Giroux.
Le Pr Houde ajoute : « Grâce aux partenaires industriels qui apportent leurs problématiques concrètes, nous assurons la pertinence de nos recherches. Pour les étudiants, c’est une chance unique d’être en contact direct avec l’industrie et de se positionner sur le marché du travail. »
En misant sur la collaboration entre Hydro-Québec, le Centre HEKI et ses partenaires, l’Université Laval démontre son leadership en recherche partenariale, essentielle pour bâtir un avenir durable et répondre aux défis de la transition énergétique.