1,16 M$ pour améliorer les méthodes d’analyse et la conception des lignes de transport d’électricité

L’équipe de recherche du professeur Sébastien Langlois s’est vu attribuer une importante subvention de 1,16 million de dollars provenant, entre autres, du programme Alliance du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, du gouvernement du Québec, via InnovÉÉ – Innovation en énergie électrique, Hydro-Québec et Rio Tinto Alcan. Ces fonds serviront à développer de nouvelles méthodes numériques pour mieux dimensionner, évaluer et prévoir le comportement structural des lignes de transport d’énergie, en plus de développer un nouveau concept de pylône en aluminium.

Optimiser un réseau de transport d’électricité qui a de l’histoire!

Les gestionnaires de réseaux de transport d’électricité doivent composer avec des infrastructures vieillissantes dont une partie importante a été construite il y a plus de 50 ans, l’augmentation des coûts de construction de nouveaux tronçons de lignes et la pénurie de main-d’œuvre qualifiée. De plus, les réseaux sont appelés à évoluer au cours des prochaines décennies, par exemple dans le contexte de l’électrification des transports, l’ajout de sources de production d’énergie renouvelable et l’évolution des attentes du public. Les sociétés comme Hydro-Québec investissent des efforts très importants pour identifier des solutions innovantes pour la maintenance, le remplacement des lignes existantes et la construction de nouvelles lignes. Cette évolution des pratiques d’ingénierie est devenue impérative pour continuer à remplir leur mandat d’offrir à la population de l’électricité de façon fiable, à faible coût.

Fournir des outils de pointe aux partenaires afin de les aider à parfaire leurs pratiques

Dans ce contexte, les outils numériques avancés pour le dimensionnement et le suivi du comportement structural du réseau de lignes aériennes deviennent essentiels. Les projets proposés par le professeur Langlois permettront aux partenaires d’acquérir des outils pour améliorer les pratiques de conception des lignes, développer des modèles de pronostic de vieillissement des conducteurs et optimiser les interventions pour accroitre la fiabilité du réseau.

Cette recherche se décline en deux grands axes :

1. L’évaluation de l’endommagement mécanique des conducteurs électriques et de leur durée de vie résiduelle.
2. Le développement d’un nouveau concept de pylône en aluminium.

Pousser la recherche sur le pylône en aluminium en explorant ses avantages

Une autre avenue qui sera explorée par l’équipe de recherche est d’utiliser de l’aluminium pour fabriquer les pylônes au lieu de l’acier. Les coûts d’entretien des lignes de transport ont largement augmenté au cours des dernières décennies, et certaines solutions standards les plus communes comme les pylônes à treillis en acier et les portiques en bois sont aujourd’hui moins adaptées à plusieurs projets de construction et de remplacement de lignes de transport d’énergie électrique. Il y a donc un besoin pour développer de nouveaux concepts de structures durables, faciles à assembler, et légères. L’aluminium est un matériau durable et léger, qui peut offrir des solutions structurales de rechange.

En plus d’être produit localement avec de l’énergie propre, ce matériau comporte plusieurs avantages : faible poids, très grande durée de vie (résistant à la corrosion), grande flexibilité dans la forme des sections.

S’il est bien conçu, le pylône en aluminium deviendra intéressant dans plusieurs projets, notamment là où l’accès au chantier est difficile et coûteux. En réduisant le poids, on réduit la taille des équipements de levage, et possiblement les dimensions des chemins d’accès. En augmentant la résistance à la corrosion, on peut réduire les besoins en entretien et augmenter la durée de vie.

Professeur Sébastien Langlois

Dans ce projet, la contribution et l’appui de Rio Tinto Alcan s’avèrent primordiaux, étant elle-même productrice d’aluminium et propriétaire d’un petit réseau de transport d’énergie.

Le développement d’un nouveau concept de pylônes en aluminium a un budget de 475 000 $ sur les trois prochaines années, dont 242 389 $ proviennent d’une subvention du ministère de l’Économie, de l’Innovation et de l'Énergie, par l'entremise de l’organisation InnovÉÉ. Concrètement, cette subvention permettra de :

• concevoir de nouveaux types de pylônes en utilisant l’aluminium comme matériau;
• réaliser des essais au laboratoire de structures pour valider le concept proposé;
• réaliser une analyse environnementale du cycle de vie et une analyse des coûts de cycle de vie;
• établir une méthodologie de conception pour ces types de pylônes en aluminium.

Bien sûr, il existe quelques lignes de transport d’énergie dont les pylônes sont en aluminium, mais cela n’a jamais été développé à grande échelle, notamment à cause du coût plus élevé de l’aluminium par rapport à l’acier. Aujourd’hui, alors qu’on tend à considérer l’ensemble du cycle de vie de la structure, il y a un intérêt nouveau pour l’utilisation de l’aluminium dans les structures du génie civil dans les endroits où le matériau peut être produit avec de l’énergie propre, par exemple, dans le platelage de tabliers des ponts et pour les antennes de télécommunication au Québec, ainsi que dans le transport d’énergie (pylônes) et les ponts en Norvège.

Partenariats

Ces projets de recherche favorisent la participation de quatre chercheurs de l’Université de Sherbrooke : Charles-Philippe Lamarche (charpentes métalliques), Alain Desrochers (conception de produits en aluminium), Mourad Ben Amor (analyse de cycle de vie) et Pierre Labossière (analyse des structures). lls permettent aussi des collaborations avec l’Université McGill, l’Université du Québec à Chicoutimi, l’École de technologie supérieure, l’Université Gustave Eiffel en France et l’Université de Sydney, en Australie. Hydro-Québec et Rio Tinto Alcan s’engagent aussi à soutenir techniquement et financièrement le travail de recherche du groupe sur les structures de lignes. Ils s’engagent également dans la formation de personnel hautement qualifié dans ce domaine. Une douzaine d’étudiantes et d'étudiants à la maîtrise, au doctorat et au postdoctorat seront formés grâce à ce programme. Le projet bénéficie également du soutien du Centre d’expertise sur l’aluminium (CEIAL) d’AluQuébec, du Centre de recherche sur l’aluminium (REGAL), du Centre d’études interuniversitaire des structures sous charges extrêmes (CEISCE) et du Centre de recherche sur les matériaux, les infrastructures et les bâtiments durables (CIRMIB).