Alstom progresse sur le captage de CO2

Dans un communiqué publié mardi, Alstom fait le point sur l’avancement de ses activités en recherche et développement concernant le captage de CO2.

A l’horizon 2014, plusieurs technologies seront validées dans six projets pilotes engagés en Allemagne, aux Etats Unis, en Norvège, en Suède et en France. D’autres projets sont également à l’étude et seront annoncés prochainement.

Alstom a ainsi lancé le développement de plusieurs technologies en parallèle afin de s’assurer la maîtrise de solutions de captage permettant de conjuguer la meilleure efficacité énergétique avec un coût d’installation et de maintenance acceptable pour les opérateurs.

Sur les trois grandes voies technologiques devant permettre de capter le CO2 émis par une centrale brûlant des combustibles fossiles, Alstom Power Systems a privilégié la post-combustion et l’oxy-combustion.

La raison de ce choix étant notamment que les technologies de captage doivent pouvoir s’adapter sur les centrales existantes, ainsi que sur les nombreuses centrales, essentiellement au charbon, prévues d’ici 2030 pour répondre à la demande croissante des pays émergents.

Le captage en post-combustion présente l’avantage d’être le procédé le plus avancé aujourd’hui et de pouvoir être adapté facilement à la très large base installée des centrales au charbon. Il consiste à séparer de façon sélective le CO2 des fumées de combustion à partir d’un solvant (amine ou ammoniaque réfrigéré).

Les derniers résultats des recherches en banc d’essai ont montré que le procédé de captage à base d’ammoniaque réfrigéré permet d’éliminer jusqu’à 90% du CO2 présent dans les fumées de combustion. Cette technologie pourra s’appliquer autant sur les centrales au charbon que sur les centrales à cycle combiné au gaz naturel, affirme Alstom.

Les divers pilotes et démonstrateurs industriels planifiés pour démarrer à partir de la fin de cette année vont établir le bilan énergétique de cette technologie, qui devrait confirmer des avantages économiques importants par rapport aux autres procédés.

Le procédé par oxy-combustion consiste à brûler un combustible solide dans de l’oxygène au lieu de l’air. Les fumées résultant de cette oxy-combustion sont principalement composées d’eau et de CO2 , dès lors facile à capter en fin de processus.

Le principal défi de la technologie par oxy-combustion réside aujourd’hui dans l’abaissement du coût de production, à grande échelle, de l’oxygène. C’est la voie qu’a choisie Alstom, car c’est c’est celle qui présente les moindres risques technologiques a priori.

En effet, la séparation cryogénique de l’oxygène est utilisée dans l’industrie depuis longtemps, et la combustion à l’oxygène ne présente pas de défi technologique majeur. L’oxy-combustion devrait également pouvoir s’adapter aux centrales existantes, dans des conditions pour le moment à l’étude.

De plus, des ruptures technologiques importantes sont en préparation, avec notamment la boucle chimique, un procédé d’oxy-combustion très prometteur, pour le moment en banc d’essai chez Alstom. Ce procédé permettra d’éviter l’utilisation coûteuse d’oxygène cryogénique.

La troisième voie, dite pré-combustion, consiste à transformer, par gazéification, un combustible riche en carbone (charbon ou produits pétroliers) en gaz de synthèse composé de monoxide de carbone et d’hydrogène.

Plusieurs étapes de transformation et de purification sont ensuite nécessaires pour transformer ce gaz, éliminer le CO2 et obtenir un flux d’hydrogène pur qui sera ensuite brûlé dans une centrale à cycle combiné.

Si la gazéification est un procédé industriel très connu, il reste cependant encore à valider la production d’électricité à partir d’hydrogène à large échelle ainsi que la fiabilité d’une intégration très complexe de plusieurs technologies s’apparentant au raffinage et à la pétrochimie. Alstom n’a pas retenu cette voie de développement pour le moment, car elle ne peut répondre au captage du CO2 dans les centrales existantes, sera coûteuse en investissement et très difficile à mettre en œuvre pour une production fiable d’électricité.

Sites pilotes

Alstom a signé six accords ou contrats avec des producteurs d’électricité et pétroliers pour l’installation de sites pilotes et de démonstration sur les procédés post-combustion et oxy-combustion :

En Post-combustion :

  • Unité pilote ammoniaque réfrigéré de 5 MWt en association avec l’Electric Power Research Institute (EPRI) pour We Energies aux Etats-Unis (charbon)
  • Unité pilote ammoniaque réfrigéré de 5 MWt pour E.ON en Suède (fuel-oil et gaz naturel)
  • Unité de démonstration ammoniaque réfrigéré de 30 MWt pour American Electric Power (AEP) aux Etats-Unis (charbon), suivie de la fourniture en 2011 d’une unité à échelle pré-commerciale d’au moins 200 MWt (charbon)
  • Unité de démonstration ammoniaque réfrigéré de 40 MWt pour Statoil en Norvège (gaz naturel)

En Oxy-combustion

  • Unité de démonstration (réhabilitation de chaudière) de 32 MWth en Oxy-combustion pour Total en France sur le site de Lacq (gaz naturel)
  • Unité de démonstration de 30 MW en Oxy-PC (charbon pulvérisé) pour Vattenfall en Allemagne (lignite)

D’autres partenariats sont également en cours de discussion et seront annoncés dans les mois qui viennent, prévient le groupe dans un communiqué.

Quel que soit le combustible employé, Alstom assure que les solutions proposées réduisent significativement les émissions de polluants et de gaz à effet de serre sans sacrifier la rentabilité des centrales.

Efficacité énergétique

Si le développement de solutions de captage est affiché comme une priorité, Alstom réaffirme son attachement à la base de son métier et l’amélioration continue de l’efficacité énergétique est en tête de ses préoccupations de recherche et développement.

Pour la recherche et le développement de l’efficacité énergétique, Alstom présente ses travaux à travers deux axes :

D’une part, l’amélioration du rendement des centrales existantes, signifiant plus d’électricité pour la même quantité de combustible, et une durée d’exploitation allongée. Cet axe se traduit par une offre étendue de services, d’ingéniérie et d’équipements pour la réhabilitation des centrales existantes avec à la clef des économies importantes et des réductions d’émission CO2 pouvant aller jusqu’à 25%.

D’autre part, l’utilisation de températures toujours plus élevées du cycle vapeur permet de proposer une meilleure technologie pour les centrales neuves. La prochaine étape de ces cycles avancés est à 700°C et permettra d’offrir un rendement énergétique de l’ordre de 50% à l’horizon 2020, soit 42% d’émissions de CO2 évitées par rapport aux émissions mondiales moyennes des centrales à charbon.

 
(src: CP – Alstom)
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