Rapport Final Atlas De La Ressource Pour Des Petites

RAPPORT FINAL

ATLAS DE LA RESSOURCE POUR DES PETITES CENTRALES HYDROÉLECTRIQUES AU NOUVEAU -BRUNSWICK

Chaire K.-C.-Irving en développement durable

Yves Gagnon, Jean-François Cyr et Mathieu Landry

Université de Moncton

Août 2011

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SOMMAIRE EXÉCUTIF

L’objectif de ce projet est de développer un atlas, à haute résolution, de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) au Nouveau-Brunswick. L’atlas est constitué d’un ensemble de cartes représentant les sites potentiels de petites centrales hydroélectriques pour les configurations de réservoir hydroélectrique et les configurations au fil de l’eau sans réservoir.

Les résultats du développement de l’atlas de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques au Nouveau-Brunswick ont démontré que la province du Nouveau-Brunswick est dotée d’une bonne ressource pour établir de petites centrales hydroélectriques (SHP) et cette ressource est bien distribuée sur son territoire.

Le potentiel technique SHP total pour la configuration de réservoir hydroélectrique est de 352 MW distribué sur 695 sites. Le potentiel technique SHP varie entre 92 kW et 15 MW selon les sites; la moyenne du potentiel technique SHP des 695 sites est de 506 kW par site, tandis que la médiane du potentiel technique SHP des sites est de 303 kW.

Pour sa part, le potentiel technique SHP total pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir est de 56 MW. Le potentiel technique SHP varie entre 8 kW et 2 MW selon les sites; la moyenne du potentiel technique SHP des 695 sites est de 80 kW par site, tandis que la médiane du potentiel technique SHP des sites est de 47 kW.

Enfin, les résultats des cartes de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) ont démontré que la province du Nouveau-Brunswick est dotée d’une bonne ressource SHP qui doit être développée non seulement pour ses bénéfices et attributs environnementaux, mais aussi pour les bénéfices sociaux et économiques de ses citoyens.

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TABLE DES MATIÈRES

Sommaire exécutif ...... 1

Liste des figures ...... 3

Liste des tableaux ...... 4

Contexte ...... 5

Méthodologie ...... 6

Ressource pour des petites centrales hydroélectriques ...... 6

Données d’entrée ...... 8

Cartes de la ressource - Petites centrales hydroélectriques ...... 13

Résultats ...... 13

Validation ...... 16

Discussion générale des résultats ...... 17

Références ...... 18

Annexe A : Cartes de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 21

Annexe B : Cartes de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau...... 34

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LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Division des zones Nord et Sud dans la région d’étude et localisations des stations de jaugeage ...... 8

Figure 2 : Erreur relative entre les aires de drainage estimées et les aires de drainage de référence ...... 11

Figure 3 : Carte de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques au Nouveau- Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 14

Figure 4 : Carte de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques au Nouveau- Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 15

Figure A1 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 22

Figure A2 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 23

Figure A3 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 24

Figure A4 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 25

Figure A5 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 26

Figure A6 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 27

Figure A7 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 28

Figure A8 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 29

Figure A9 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 30

Figure A10 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 31

Figure A11 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 32

Figure A12 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration réservoir hydroélectrique conventionnel ...... 33

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Figure B1 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 35

Figure B2 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 36

Figure B3 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 37

Figure B4 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 38

Figure B5 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 39

Figure B6 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 40

Figure B7 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 41

Figure B8 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 42

Figure B9 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 43

Figure B10 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 44

Figure B11 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 45

Figure B12 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir ...... 46

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Liste des attributs climatiques et physiques testés dans divers modèles de régression régionale ...... 10

Tableau 2 : Liste des stations de jaugeage utilisées dans cette étude...... 12

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CONTEXTE

La Chaire K.-C.-Irving en développement durable de l’Université de Moncton, en partenariat avec le Ministère de l’énergie du Nouveau-Brunswick, a développé un atlas à haute résolution de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques au Nouveau-Brunswick.

La définition des petites centrales hydroélectriques (SHP) varie selon les juridictions; dans certains cas, les centrales hydroélectriques ayant des capacités installées jusqu’à 15 MW sont considérées comme étant des petites centrales hydroélectriques [1], tandis qu’au Canada, la limite maximale des centrales SHP s’élève à 50 MW [2]. De façon similaire aux autres sources d’énergie renouvelable, la cartographie de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques sur un territoire donné est indispensable afin d’identifier les sites potentiels pour le développement des projets d’énergie renouvelable SHP.

Malgré qu’aux États-Unis, les études de préfaisabilité bénéficient de la cartographie à grande échelle du potentiel SHP, la Colombie-Britannique est la seule province canadienne ayant développée une carte officielle de la ressource SHP sur son territoire [4]. En ce qui concerne les autres provinces canadiennes, leurs sites potentiels SHP ont été cartographiés par l’Atlas des petites centrales hydroélectriques [5] en se basant sur d’anciennes études [6-9] qui sont généralement basées sur une combinaison de données historiques et d’observations.

Au Nouveau-Brunswick, une première étude a été préparée en 1984 afin d’identifier et de cartographier les sites potentiels SHP pour les provinces du Nouveau-Brunswick et de l’Île-du- Prince-Édouard, Canada [6]. Les résultats démontraient qu’il y avait 52 sites ayant un potentiel SHP non-développé dans la province du Nouveau-Brunswick. Cependant, les sites potentiels SHP étaient sélectionnés manuellement par le biais d’une méthodologie basée sur des règles simples et des cartes topographiques et donc, plusieurs sites potentiels SHP ne furent pas identifiés.

A cette fin, la Chaire K.-C.-Irving en développement durable de l’Université de Moncton a développé, en utilisant des outils avancés de cartographie, un atlas à haute résolution de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) pour la province du Nouveau- Brunswick. Ces cartes à hautes résolution représentent un outil afin de faciliter l’exploration initiale de sites potentiels de développement de petites centrales hydroélectriques. De plus, puisque ces cartes sont dans le domaine publique, leur développement permet d’informer les communautés, l’industrie et le secteur des affaires quant à la ressource pour de petites centrales hydroélectriques dans leur région.

C’est ainsi que l’objectif du projet est de développer un atlas à haute résolution de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) au Nouveau-Brunswick. L’atlas est constitué d’un ensemble de cartes représentant la ressource potentielle pour des petites centrales hydroélectriques pour les configurations de réservoir hydroélectrique et les configurations au fil de l’eau sans réservoir.

Ce rapport présente la méthodologie, les données d’entrée, les résultats et l’analyse de ce projet.

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MÉTHODOLOGIE

Ressource pour des petites centrales hydroélectriques

Le potentiel hydroélectrique, P, sur un site donné, peut être déterminé par :

P = ρ Q g h η (1) où ρ est la masse volumique de l’eau (kg/m 3), Q est le débit volumétrique (m 3/s), g est la constante gravitationnelle (9.81 m/s 2), h est la hauteur de chute (m), et η est la constante d’efficacité.

Dans cette étude, la masse volumique de l’eau est fixée à une valeur constante de 1000 kg/m 3. Pour sa part, la hauteur de chute est définie comme étant la différence d’élévation entre l’entrée et la sortie de la centrale de génération d’électricité. Typiquement, l’efficacité d’une centrale hydroélectrique varie entre 0,5 et 0,8 [2, 8]; dans cette étude, la constante d’efficacité est fixée à 0,8. Avec ces hypothèses, il ne reste que deux paramètres à déterminer, Q et h, afin de pouvoir estimer le potentiel hydroélectrique sur un site donné. Un troisième paramètre indirect, la longueur de la conduite d’eau, peut aussi être utilisé lors de la détermination de la hauteur de chute.

Avec l’hypothèse qu’une zone de drainage génère un débit suffisant pour être considérée comme un site potentiel, la première phase de la cartographie des sites potentiels SHP est de localiser toutes les hauteurs de chute potentielles sur tous les segments hydrauliques d’un bassin versant. À cette fin, des réseaux hydrauliques synthétiques (SHN) sont créés à partir des modèles numériques de terrain (DEM) afin d’augmenter la précision des estimations des hauteurs de chute. Cette étape est nécessaire puisque les entités spatiales du réseau hydraulique national (NHN) sont basées sur l’information de diverses agences provinciales et fédérale [10] et ne correspondent pas exactement au DEM. Puisque le SHN correspond parfaitement au DEM, l’interopérabilité entre les données spatiales (réseau hydraulique, aire de drainage, pente, accumulation de débit et direction du débit) est assurée. Des outils de systèmes d’information géographique (SIG) comme l’outil Terrain Analysis Using Digital Elevation Models (TauDem) [11], ainsi que des algorithmes utilisés dans des études similaires [12, 14] sont utilisés afin de créer le SHN à partir du DEM. Par la suite, le SHN est validé avec le NHN et tous segments hydrauliques présents dans le SHN qui ne correspondent pas à un segment hydraulique NHN sont exclus, comparativement aux autres études similaires [15].

À partir du SHN, les hauteurs de chute sont calculées par la soustraction de l’élévation minimale de l’élévation maximale d’un segment hydraulique synthétique. Par la suite, puisque la longueur de la conduite d’eau représente un facteur important des coûts capitaux d’un projet SHP, soit, dans certains cas, jusqu’à 51% des coûts capitaux [16], une limite est imposée sur la distance euclidienne entre le nœud ayant l’élévation la plus élevée et celui ayant l’élévation la plus faible, ce qui représente la longueur de la conduite d’eau. Quant à la longueur maximale de la conduite d’eau, certaines études suggèrent, dans une topographie similaire, qu’elle devrait être établie à 4000 pieds (1200 m) [17], tandis que des conduites d’eau de 5100 m ont été utilisées dans d’autres études [9]. Dans cette étude, la longueur maximale de la conduite d’eau est établie à 3000 m et tous les segments hydrauliques ayant jusqu’à cette valeur et ayant une hauteur de chute de moins de 10 m sont exclus du modèle, étant donné la précision altitudinale du DEM (± 5 m, 90 % du temps).

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Un modèle de régression régionale basé sur les travaux de Vogel et al . [18] est utilisé pour estimer le débit annuel pour tous bassins versants dans la zone d’étude, soit :

= … (2) où Q est le débit annuel mesuré dans un bassin jaugé, Xi sont les caractéristiques de l’aire de drainage, Ci sont les coefficients de régression, et ε est le résiduel du modèle. De façon générale, une régression des moindres carrés pondérés est utilisée lorsque les stations de jaugeage ont des historiques de données mesurées différentes [19]; cependant, puisque toutes les stations de jaugeage utilisées dans cette étude ont 30 années de données enregistrées, une régression de moindres carrés ordinaires est plutôt utilisée.

Afin d’évaluer l’efficacité du modèle, un modèle statistique, connu sous le nom d’index d’efficacité Nash et Sutcliffe [20], E, est utilisé; ce dernier est représenté par :

= 1 − ∑ − /∑ − (3) où Qo est le débit observé au temps t sur la période T, Qm est le débit modélisé et est le débit observé sur la période T.

L’index d’efficacité Nash et Sutcliffe varie entre les valeurs -∞ à 1, où la valeur 1 représente une corrélation parfaite entre les résultats du modèle et les données observées. Dans cette étude, le modèle de régression régionale ayant l’erreur relative moyenne la plus faible et/ou l’index d’efficacité Nash et Sutcliffe le plus faible est choisi pour estimer le débit moyen annuel pour la région d’étude.

Pour sa part, le potentiel de la ressource SHP pour la configuration de petites centrales hydroélectriques au fil de l’eau sans réservoir est souvent basé sur des statistiques de débit d’une rivière au lieu de sa moyenne annuelle. Dans cette étude, le débit annuel Q95 , soit le débit qui est excédé 95% du temps dans l’année, est utilisé comme le débit disponible afin d’estimer le potentiel SHP pour les configurations de petites centrales hydroélectriques au fil de l’eau sans réservoir. Puisque les débits annuels Q95 varient de façon significative entre le nord et le sud du Nouveau-Brunswick, la province est divisée en deux zones : Nord et Sud, tel que présenté dans la Figure 1. Enfin, deux modèles de régression régionale, dont chacun d’eux ayant l’erreur relative moyenne la plus faible et/ou l’index d’efficacité Nash et Sutcliffe le plus faible sont choisis pour estimer le débit annuel Q95 pour leur zones respectives.

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Figure 1 : Division des zones Nord et Sud dans la région d’étude et localisations des stations de jaugeage.

Données d’entrée

Les DEM utilisés pour générer le SHN sont tirés des Données numériques d'élévation du Canada (DNEC) ; ces fichiers numériques sont extraits des éléments hypsographiques et hydrographiques des fichiers numériques de la Base nationale de données topographiques (BNDT) [21]. Les données, de format raster, sont à une échelle de 1:50000 et ont une résolution minimale de 0.75 arc secondes (approximativement 32 m 2 pour la province du Nouveau-Brunswick), tandis que leur précision altitudinale est de ±5 m, 90% du temps. De plus, puisque certains bassins versants retrouvent une partie de leur territoire dans l’état du Maine, des DEM couvrant ces régions sont aussi utilisés. Pour leur part, ces données sont tirés du National Elevation Dataset (NED) 1 Arc Second venant du United States Geological Survey (USGS) [22]. Cette base de données possède une résolution d’environ 30 m 2 et fut redimensionnée à la résolution du DEM de la DNEC. Enfin, les DEM couvrant la région d’étude sont divisés en neuf sous-sections à cause des limites de simulation. Ces sous-sections sont définies en utilisant l’ensemble des aires de drainage tel que défini par les Relevés hydrologiques du Canada (RHC) [23], ce qui maintient la topologie du SHN dans chacune des sous-régions.

Le Tableau 1 présente la liste des attributs climatiques et physiques qui ont été utilisés dans plusieurs modèles de régression régionale testés lors de cette étude. Afin que les données de précipitation et de température couvrent toute la région d’étude, une interpolation pondérée sur l’inverse de la distance est utilisée; à cette fin, des données d’observation venant de 53 stations météorologiques sont utilisées pour l’interpolation de la précipitation sur l’ensemble de la zone d’étude, tandis que des données d’observation venant de 42 stations météorologiques sont utilisées pour l’interpolation de la précipitation sur l’ensemble de la zone d’étude. Les stations météorologiques possédant moins de trois années consécutives de données manquantes ou un total de cinq années de données manquantes entre 1971 et 2000 sont priorisées lors des processus d’interpolation, tandis que les stations ayant plus de données manquantes sont utilisées pour assurer une couverture complète de la région d’étude. En ce qui concerne les attributs physiques,

Rapport final Chaire K.-C.-Irving en développement durable Atlas de la ressource - Petites centrales hydroélectriques Université de Moncton la majorité de ceux-ci (pente moyenne, élévation moyenne, gamme d’élévations, aire de drainage, excentricité de l’aire de drainage) sont déterminés à partir des DEM.

Comme il fut démontré dans d’autres études, les caractéristiques des aires de drainage donnent de bonnes corrélations dans les modèles de régression régionale [18]. Comme il l’est montré à la Figure 2, en comparant les aires de drainage des bassins versant synthétiques à celles ayant des stations de jaugeage des Relevés hydrologiques du Canada, on peut y apercevoir que l’erreur relative diminue à mesure que la superficie de l’aire de drainage augmente. Dans cette étude, une limite inférieure de 50 km 2 est imposée sur les aires de drainage, tel que les hauteurs de chute localisées dans des aires de drainage ayant une superficie inférieure à cette limite de 50 km 2 ne sont pas considérées.

Enfin, les données de débit venant des stations de jaugeage au Nouveau-Brunswick ayant au moins 30 années consécutives de données enregistrées situées dans des bassins versants possédant des aires de drainage de plus de 50 km 2 sont utilisées dans les modèles de régression régionale. Le Tableau 2 présente les stations de jaugeage utilisées dans cette étude, tandis que la Figure 1 présente leurs localisations dans la province du Nouveau-Brunswick.

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Tableau 1 : Liste des attributs climatiques et physiques testés dans divers modèles de régression régionale.

Notation Définition Unités

Attributs climatiques P Précipitation moyenne annuelle [24, 25] mm Pstd Écart-type de la précipitation annuelle [24, 25] mm T Température moyenne annuelle [24, 25] °C Tstd Écart-type de la température annuelle [24, 25] °C ETR Évapotranspiration moyenne annuelle [24, 29] mm ETRstd Écart-type de l’évapotranspiration annuelle mm JanT Température moyenne en janvier [24, 25] °C FebT Température moyenne en février [24, 25] °C JulP Précipitation moyenne en juillet [24, 25] °C AugP Précipitation moyenne en août [24, 25] °C SeptP Précipitation moyenne en septembre [24, 25] °C H Radiation solaire moyenne annuelle [30] kWh/m 2/jour

Attributs physiques A Aire de drainage km 2 Pr Périmètre de l’aire de drainage km A/Pr Excentricité de l’aire de drainage km Sl Pente moyenne % Slstd Écart-type de la pente % D Élévation moyenne m Dr Gamme d’élévations m F Pourcentage de forêt [31] %

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40 30 20 10 0 -10 -20 Erreur relative(%) -30 -40 1 10 100 1,000 10,000 Aire de drainage estimée (km 2)

Figure 2 : Erreur relative entre les aires de drainage estimées et les aires de drainage de référence.

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Tableau 2 : Liste des stations de jaugeage utilisées dans cette étude [26].

Années Débit moyen Débit moyen Débit Q95 Station de jaugeage Lat. Long. Aire (km 2) d’enregistrement (ans) annuel (m 3/s) annuel (30 ans) (m 3/s) (30 ans) (m 3/s)

Jacquet River near Durham Centre (01BJ003) 47,894 -66,025 510 43 10,3 10,3 1,03 Upsalquitch River at Upsalquitch (01BE001) 47,832 -66,887 2 270 80 40,6 39,2 5,88 Rivière Caraquet at Burnsville (01BL002) 47,706 -65,155 173 38 3,6 3,5 0,70 Restigouche River below Kedgwick River (01BC001) 47,667 -67,483 3 160 45 67,1 67,3 10,10 Big Tracadie River at Murchy Bridge Crossing (01BL003) 47,436 -65,106 383 37 8,2 8,0 1,52 Grande Rivière at Violette Bridge (01AF007) 47,247 -67,921 339 30 7,2 7,2 0,72 St. Francis River at outlet of Glasier Lake (01AD003) 47,206 -68,956 1 350 56 25,4 28,8 4,03 Northwest Miramichi River at Trout Brook (01BQ001) 47,095 -65,836 948 46 21,0 20,6 2,88 Little Southwest Miramichi River at Lyttleton (01BP001) 46,936 -65,907 1 340 56 32,4 32,1 6,10 Turtle Creek at Turtle Creek (01BU003) 45,959 -64,878 129 45 3,6 3,5 0,35 Southwest Miramichi River at Blackville (01BO001) 46,736 -65,826 5 050 64 116,0 115,5 21,94 Coal Branch River at Beersville (01BS001) 46,444 -65,065 166 43 3,6 3,6 0,25 Big Presque Isle Stream at Tracey Mills (01AJ004) 46,438 -67,738 484 40 9,7 9,5 1,04 Becaguimec Stream at Coldstream (01AJ010) 46,341 -67,465 350 34 7,4 7,3 0,73 Salmon River at Castaway (01AN002) 46,291 -65,723 1 050 33 21,8 21,3 2,13 Meduxnekeag River near Belleville (01AJ003) 46,216 -67,728 1 210 40 24,8 24,3 1,70 Nashwaak River at Durham Bridge (01AL002) 46,126 -66,611 1 450 46 35,0 34,8 4,87 Nackawic Stream near Temperance Vale (01AK007) 46,049 -67,239 240 40 4,8 4,7 0,09 Canaan River at East Canaan (01AP002) 46,072 -65,366 668 62 13,2 13,4 0,67 Shogomoc Stream near Trans Canada Highway (01AK001) 45,943 -67,320 234 88 4,9 4,8 0,38 Petitcodiac River near Petitcodiac (01BU002) 45,946 -65,168 391 46 7,9 7,9 0,47 North Branch Oromocto River at Tracy (01AM001) 45,674 -66,683 557 45 12,0 12,2 0,49 Kennebecasis River at Apohaqui (01AP004) 45,701 -65,602 1 100 46 24,9 25,1 3,01 Point Wolfe River at Fundy National Park (01BV006) 45,558 -65,016 130 43 5,0 4,9 0,44 Lepreau River at Lepreau (01AQ001) 45,170 -66,468 239 91 7,2 7,0 0,70

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CARTES DE LA RESSOURCE - PETITES CENTRALES HYDROÉLECTRIQUES

Résultats

Les résultats de la modélisation des hauteurs de chute démontrent qu’il existe un total de 695 hauteurs de chute au Nouveau-Brunswick qui satisfont les contraintes du modèle. En général, puisque la topographie est plutôt variable dans les sections supérieures (amonts) des bassins versants, les segments hydrauliques ayant des hauteurs de chute élevées se retrouvent dans ces zones, tandis que les segments hydrauliques ayant des hauteurs de chute plutôt faibles se retrouvent dans les sections inférieures (avales) des bassins versants. Ces résultats sont similaires à ceux venant des autres études en topographie similaire [32].

Les figures suivantes montrent les cartes de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) au Nouveau-Brunswick pour les configurations de réservoir hydroélectrique conventionnel et les configurations au fil de l’eau sans réservoir.

La Figure 3 montre les résultats de la cartographie du potentiel de la ressource SHP au Nouveau- Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel. Pour cette configuration SHP, le potentiel technique SHP total au Nouveau-Brunswick est de 352 MW. Le potentiel technique SHP varie entre 92 kW et 15 MW selon les sites; la moyenne du potentiel technique SHP des 695 sites est de 506 kW par site tandis que la médiane du potentiel technique SHP des sites est de 303 kW.

Pour sa part, la Figure 4 montre les résultats de la cartographie du potentiel de la ressource SHP au Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir. Pour cette configuration SHP, le potentiel technique SHP total au Nouveau-Brunswick est de 52 MW. Le potentiel technique SHP varie entre 8 kW et 2 MW selon les sites; la moyenne du potentiel technique SHP des 695 sites est de 80 kW par site tandis que la médiane du potentiel technique SHP des sites est de 47 kW.

Des cartes plus détaillées montrant la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) pour l’ensemble des régions du Nouveau-Brunswick et ce pour les configurations de réservoir hydroélectrique conventionnel et les configurations au fil de l’eau sans réservoir sont présentées aux annexes A et B, respectivement.

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Figure 3 : Carte de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques au Nouveau- Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure 4 : Carte de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques au Nouveau- Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir.

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Validation

Afin de valider les cartes de la ressource SHP du Nouveau-Brunswick, les résultats des débits annuels obtenus du modèle sont comparés avec les débits mesurés par les stations de jaugeage, au Nouveau-Brunswick, situées dans des aires de drainage de plus de 50 km 2 et contenant au moins 30 années de données continues.

Les résultats de validation montrent que le modèle de régression régionale, utilisé lors de la modélisation de la ressource SHP pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel, a une erreur moyenne de 6,5%, un écart-type de 5,9% et un index d’efficacité de Nash et Sutcliffe de 0,993.

Pour leur part, les modèles de régression régionale, utilisés lors de la modélisation de la ressource SHP pour la configuration au fil de l’eau, ont des erreurs moyennes de 16.2% et 16.6%, pour la zone Nord et la zone Sud, respectivement. Les modèles ont des écart-types de 12.2% et 17.7%, tandis que leur indexes d’efficacité de Nash et Sutcliffe sont de 0.977 et 0.879, pour la zone Nord et la zone Sud, respectivement.

De plus, les résultats des cartes de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques ont été validés par un comité de validation composé d’experts venant de plusieurs ministères du gouvernement du Nouveau-Brunswick qui ont une connaissance extensive de la topographie, l’utilisation des sols et le climat du Nouveau-Brunswick, ainsi que des experts dans le secteur des énergies renouvelables au Nouveau-Brunswick. Le comité de validation a aussi été chargé de valider la méthodologie et les données d’entrée utilisées dans le développement des cartes de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques. A cette fin, le comité de validation a convenu que la méthodologie et les données d’entrée utilisées dans le développement de ces cartes sont bonnes et fiables. Enfin, le comité de validation a convenu que les résultats des cartes de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques sont conformes avec leurs connaissances du territoire.

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DISCUSSION GÉNÉRALE DES RÉSULTATS

L’objectif de ce projet est de développer un atlas, à haute résolution, de la ressource pour des petites centrales hydroélectriques (SHP) au Nouveau-Brunswick. L’atlas est constitué d’un ensemble de cartes représentant les sites potentiels pour de petites centrales hydroélectriques pour les configurations de réservoir hydroélectrique et les configurations au fil de l’eau sans réservoir.

Les résultats du développement de l’atlas pour des petites centrales hydroélectriques au Nouveau- Brunswick ont démontré que la province du Nouveau-Brunswick est dotée d’une bonne ressource pour établir de petites centrales hydroélectriques (SHP) et cette ressource est bien distribuée sur son territoire.

En comparaison avec l’état du Maine 1, une étude [33] avait identifié plus de 5883 sites potentiels dans cet état américain, avec un potentiel technique SHP total de 2780 MW, ce qui donne un potentiel technique SHP moyen de 472 kW par site.

Au Nouveau-Brunswick, les résultats de cette étude ont démontré que le potentiel technique SHP total, pour la configuration de réservoir hydroélectrique, est de 352 MW. Le potentiel technique SHP varie entre 92 kW et 15 MW selon les sites; la moyenne du potentiel technique SHP des 695 sites est de 506 kW par site tandis que la médiane du potentiel technique SHP des sites est de 303 kW.

Pour sa part, les résultats cette étude ont démontré que le potentiel technique SHP total au Nouveau-Brunswick, pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir, est de 56 MW. Le potentiel technique SHP varie entre 8 kW et 2 MW selon les sites; la moyenne du potentiel technique SHP des 695 sites est de 80 kW par site tandis que la médiane du potentiel technique SHP des sites est de 47 kW.

1 Les nombres sont présentés pour comparaison; les études n’utilisent pas la même méthodologie, la même définition de SHP et ont été effectuées dans des contextes différents.

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RÉFÉRENCES

[1] Renewable Energy Policy Network for the 21st Century (REN21), 2005. Renewables Global Status 2005 Update, Paris.

[2] Départment des ressources naturelles Canada, 2004. Micro-Hydro Systems – A Buyer’s Guide, Ottawa.

[3] United States Department of Energy, 2004. Water Energy Resources of the United States with Emphasis on Low Head/Low Power Resources, Cat. No. DOE/1D-11111, Idaho National Engineering and Environmental Laboratory.

[4] BC Hydro & Power Authority and Canadian Cartographics Ltd., 2002. Energy Resources of British Columbia, [En-ligne] www.canmap.com .

[5] International Small-Hydro Atlas, 2010. [En-ligne] www.smallhydro.com .

[6] Monenco Limited, 1984. Identification of Environmentally Compatible Small Scale Hydroelectric Potential in Atlantic Canada, Phase 1, Volume 1, Environment Canada, Halifax.

[7] Sigma Engineering Ltd., 1983. Small-Hydro Power Resource in the Provincial System, Ministry of Energy, Mines & Petroleum Resources, British Columbia.

[8] Sigma Engineering Ltd., 2000. Inventory of Undeveloped Opportunities at Potential Micro Hydro Sites in BC, Vancouver, British Columbia.

[9] Sigma Engineering Ltd., 2002. Green Energy Study for British Columbia Mainland Phase 2, Vancouver, British Columbia.

[10] Géobase, 2010. Réseau hydro national, [En-ligne] www.geobase.ca .

[11] Utah State University, 2009. Terrain Analysis Using Digital Elevation Models (TauDEM), [En-ligne] http://hydrology.neng.usu.edu/taudem/ .

[12] S.K. Jenson et J.O. Domingue, 1988. Extracting Topographic Structure from Digital - Elevation Data for Geographic Information System Analysis, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 54, p.1593-1600.

[13] D.M. Mark, 1988. Network Models in Geomorphology, in: M.G. Anderson (Ed.), Modelling in Geomorphological Systems, John Wiley and Sons, New York, p.73-97.

[14] D.G. Tarboton, 1997. A New Method for the Determination of Flow Directions and Contributing Areas in Grid Digital Elevation Models, Water Resources Research, 33, p.309-319.

[15] The National Renewable Energy Laboratory (NREL), 2000. Assessment of Micro-Hydro Resources in the Philippines.

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[16] Sigma Engineering Ltd., 2000. Inventory of Undeveloped Opportunities at Potential Micro Hydro Sites in BC, Vancouver, British Columbia.

[17] R. Lee, J. Brizzee, S. Cherry, D.G. Hall, 2008. Virtual Hydropower Prospecting, A Foundation for Water Energy Resource Planning and Development, Journal of Map and Geography and Libraries, 4, p.336-346.

[18] R. Vogel, C. Bell, N. Fennessey, 1997. Climate, Streamflow and Water Supply in the Northeastern United States, Journal of Hydrology, 198, p.42-68.

[19] G.D. Tasker, 1980. Hydrologic Regression with Weighted Least Squares, Water Resour. Res., 16, p.1107–1113.

[20] J. E. Nash et J. V. Sutcliffe, 1970. River Flow Forecasting Through Conceptual Models. Part 1: A Discussion of Principles. J. Hydrol., 10 (3), p.282–290.

[21] Géobase, 2010. Données numériques d’élévation du Canada, [En-ligne] www.geobase.ca .

[22] United States Geological Survey, 2008. The National Map Seamless Server, Earth Resources Observation - National Elevation Dataset (NED) 1 Arc Second, [En-ligne] http://seamless.usgs.gov/products/1arc.php .

[23] Ressources naturelles Canada, 2009. GeoGratis - Atlas of Canada 1,000,000 National Frameworks Data, Hydrology – Drainage Areas, [En-ligne] http://www.geogratis.ca .

[24] Environnement Canada, 2009. Normales et moyennes climatiques au Canada 1971-2000, [En-ligne] http://climate.weatheroffice.ec.gc.ca/climate_normals/index_e.html .

[25] World Climate, 2005. [En-ligne] www.worldclimate.com .

[26] Environnement Canada, 2006. Relevés hydrologiques du Canada, [En-ligne] http://scitech.pyr.ec.gc.ca/waterweb/formnav.asp?lang=0 .

[27] E Sauquet, 2000. Une cartographie des écoulements annuels et mensuels d’un grand bassin versant structurée par la topologie du réseau hydrographique. Thèse, Institut National Polytechnique de Grenoble.

[28] L. Turc, 1954. Le bilan d’eau des sols, Relation entre les précipitations, l’évaporation et l’écoulement, Annales Agronomique, 5, p.116-123.

[29] J.G. Pike, 1964. The Estimation of Annual Runoff from Meteorological Data in a Tropical Climate, Journal of Hydrology, 2, p.116–123.

[30] National Aeronautics and Space Administration (NASA), 2009. Surface Meteorology and Solar Energy (SSE) Release 6.0 Methodology, Version 2.4, [En-ligne] http://eosweb.larc.nasa.gov/sse/ .

[31] System of Agents for Forest Observation Research with Automation Hierarchies (SAFORAH), 2007. Earth Observation for Sustainable Development (EOSD) Landcover [En-ligne] www.saforah.org .

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[32] D. Nagel, J. Buffington, D. Isaak, 2006. Comparison of Methods for Estimating Stream Channel Gradien Using GIS, USDA Forest Service, Rocky Mountain Research Station Boise Aquatic Sciences Lab, Boise, Idaho.

[33] United States, Department of Energy, 2006. Feasibility Assessment of the Water Energy Resources of the United States for New Low Power and Small Hydro Classes of Hydroelectric Plants, Cat. No. DOE/1D-11263, Idaho National Laboratory.

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ANNEXE A : CARTES DE LA RESSOURCE POUR DES PETITES CENTRALES HYDROÉLECTRIQUES (SHP) D’UNE SECTION DU NOUVEAU -BRUNSWICK POUR LA CONFIGURATION DE RÉSERVOIR HYDROÉLECTRIQUE CONVENTIONNEL

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Figure A1 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A2 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A3 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A4 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A5 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A6 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A7 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A8 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A9 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A10 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A11 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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Figure A12 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration de réservoir hydroélectrique conventionnel.

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ANNEXE B : CARTES DE LA RESSOURCE POUR DES PETITES CENTRALES HYDROÉLECTRIQUES (SHP) D’UNE SECTION DU NOUVEAU -BRUNSWICK POUR LA CONFIGURATION AU FIL DE L ’EAU SANS RÉSERVOIR

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Figure B1 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir.

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Figure B2 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir.

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Figure B3 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir.

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Figure B4 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.

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Figure B5 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.

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Figure B6 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.

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Figure B7 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.

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Figure B8 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.

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Figure B9 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.

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Figure B10 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.

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Figure B11 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.

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Figure B12 : Carte de la ressource SHP d’une section du Nouveau-Brunswick pour la configuration au fil de l’eau sans réservoir sans réservoir.