Afin d'aider Hydro-Québec à consolider son réseau d'infrastructures, le professeur Phuong Nguyen-Tri, du Département de chimie, biochimie et physique de l’Université du Québec à Trois-Rivières (UQTR), a obtenu un montant de 722 000 $ pour réaliser un projet de recherche sur la durabilité du caoutchouc.

D'une durée de trois ans, ce projet mobilisera une équipe de l'Institut d’Innovations en Écomatériaux, Écoproduits et Écoénergies à base de la biomasse (I2E3), qui aura le mandat d'étudier les effets du climat sur certaines composantes des lignes de transport de la société d'État.

« Dans les grandes lignes électriques, Hydro-Québec a installé un système d’amortisseurs antivibrations. Ces entretoises-amortisseurs permettent d’atténuer le mouvement généré par le vent et les autres intempéries », explique M. Nguyen-Tri.

Depuis 1980, environ 800 000 unités d’entretoises-amortisseurs ont été installées sur les lignes d’Hydro-Québec et ailleurs dans le monde. Cette pièce en forme de « X », qui agit comme articulation entre quatre câbles, absorbe les mouvements grâce à huit petits cylindres en caoutchouc placés à la base de chacun des quatre bras (il y a donc 32 cylindres au total par amortisseur).

En raison des conditions climatiques du Québec, ces composantes sont exposées à des facteurs environnementaux qui peuvent accélérer leur vieillissement. Certains facteurs de dégradation, comme les vibrations du vent, les écarts de température, les décharges électriques partielles, l’exposition à des particules chimiques, et l’accumulation de givre ou de glace, sont particulièrement susceptibles d’user le caoutchouc.

Signes d'usure

Une analyse menée sur les cylindres en caoutchouc montrait d'ailleurs des signes d’usure ; le caoutchouc avait durci, s’était déformé et présentait des craquelures.

« Le fait qu’Hydro-Québec se tourne vers l’un de nos experts pour améliorer la robustesse de son réseau démontre à quel point notre université se démarque dans le domaine de la recherche sur les matériaux et la transition énergétique, affirme Sébastien Charles, vice-recteur à la recherche et au développement de l’UQTR. Les travaux menés par le professeur Nguyen-Tri promettent de consolider des infrastructures de transport essentielles, à l’heure où le gouvernement du Québec a fait le choix de donner une impulsion verte à son secteur énergétique. Ce projet stratégique positionne notre université comme un partenaire de choix dans la concrétisation des chantiers de l’avenir dans ce domaine. »

Simuler les intempéries

Afin d’étudier les mécanismes de vieillissement induits par l’environnement, Hydro-Québec a fait installer une chambre climatique à ozone dans les locaux de l’I2E3. Cet équipement, qui représente un investissement de 122 000 $, permet de reproduire les contraintes auxquelles les installations électriques sont soumises.

« Lorsqu’on parle de systèmes installés sur de grandes lignes électriques, les facteurs météorologiques ne sont pas les seuls à accélérer le vieillissement. Il y a aussi l’effet corona qui, en plus de causer des décharges électriques partielles, produit un peu d’ozone », indique M. Nguyen-Tri.

L’ozone, qui est un agent oxydant important, s’attaque tranquillement aux matériaux caoutchoutés. Bien qu’il soit nécessaire d’étudier ce phénomène dans le temps, le professeur précise qu’Hydro-Québec ne pouvait pas attendre 30 ans avant de comprendre la dynamique de l’usure.

« Ce genre de simulation permet de reproduire en trois mois les effets d’une exposition de cinq à six ans dans l’environnement réel. Ces recherches vont nous permettre de proposer des modèles mathématiques pour prédire la durée de vie du polymère. Hydro-Québec saura ainsi s’il doit remplacer certaines unités, et aura une idée des travaux d’entretien qu’il aura à effectuer au cours des prochaines années », note M. Nguyen-Tri.

Trouver la bonne formule

En plus d’étudier les effets du vieillissement sur les entretoises-amortisseurs existantes, M. Nguyen-Tri et son équipe a un autre mandat : trouver le meilleur polymère à installer dans les nouvelles unités.

« Pour bien remplir sa fonction, le caoutchouc utilisé devra pouvoir endurer la fatigue, résister aux facteurs environnementaux et avoir des propriétés semi-conductrices. Nous mettrons à l’essai des caoutchoucs synthétiques, mais aussi des caoutchoucs naturels qui auront été mélangés à des additifs pour leur donner les propriétés souhaitées », conclut M. Nguyen-Tri.

En plus de la contribution financière d’Hydro-Québec et de Hélix Canada, le projet a bénéficié d’une subvention Alliance du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada (CRSNG) d’un montant de 300 000 $. Il recevra également une contribution financière supplémentaire de PRIMA Québec.