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La technologie au secours du charbon comme source d’énergie ?

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Les centrales à charbon fournissent aujourd’hui plus de 40% de l’électricité produite dans le monde, les cinq plus gros consommateurs représentant 77%[1] de la consommation totale (Chine 46%, USA, Inde, Russie et Japon).

Malgré des oppositions de plus en plus marquées, il semble impossible de s’en passer à long terme comme le prouve le rapport du World Resources Institute publié le 19 novembre 2012, qui dénombre 1.200 projets de construction de centrales à charbon dans le monde.

La société de conseil Alcimed a dressé un état des lieux des solutions technologiques existantes et du marché.

Les centrales à charbon : Plusieurs technologies coexistent

Les centrales dites « traditionnelles » sont très largement répandues. En 2012 on compte près de 2.400 centrales à charbon dans le monde dont plus du quart localisées en Chine. L’efficacité moyenne de ces centrales est de l’ordre de 32%[2] seulement. Le charbon émettant plus de gaz carbonique que le pétrole (et a fortiori le gaz), ainsi que de nombreux polluants atmosphériques tels que des poussières, des SOx, des NOx…, ces centrales sont aujourd’hui les plus fortement décriées.

Deux solutions apparaissent alors pour limiter l’impact environnemental :

– Augmenter le rendement de ces centrales, pour qu’une tonne de charbon produise plus d’énergie à niveau de pollution égal ou,

– Limiter les émissions de polluants atmosphériques et les dégagements de gaz à effet de serre grâce à des innovations technologiques.

Les technologies de centrales à charbon supercritiques (SC)[3] et ultra-supercritiques (USC), répondent à ces deux problématiques. Ces centrales en atteignant des températures et des pressions supérieures au point critique de l’eau (soit 374 degrés et 221 bars), permettent d’augmenter la quantité d’énergie produite par tonne de charbon pour atteindre une efficacité de l’ordre de 45% dans les centrales supercritiques.[4] On estime que si l’efficacité de la centrale est améliorée d’1%, les émissions de CO2 chutent de 2%.

Actuellement il existe une forte augmentation des signatures de projets pour la construction de centrales à charbon supercritiques :

Alstom (activité STEAM) est un des leaders mondiaux de la fourniture d’équipements pour ces centrales avec plusieurs projets en cours en Asie ( Centrale de Manjung, 1000MW, mise en service en 2015, Centrale Tanjung Bin, 1000MW, mise en service en 2016, deuxième contrat remporté par Alstom en Malaisie).

La technologie au secours du charbon comme source d’énergie ?

EDF (en Pologne[5]) ou GDF Suez (en Indonésie[6]), des énergéticiens qui investissent également dans ces technologies.

Les émissions de polluants peuvent également être limitées grâce à l’utilisation de brûleurs à faible dégagement de NOx et de systèmes plus performants de désulfuration des fumées (SOx)[7]. Des centrales de ce type existent déjà au Japon, en Allemagne et au Danemark mais ne sont pas encore généralisées. L’innovation technologique a consisté à mettre au point des matériaux capables de résister à des températures supérieures à 600 degrés.

D’autres solutions pourraient encore améliorer le bilan de ces centrales, telles que le Carbone Capture & Storage (CCS) ou le développement de l’effacement[8] chez les consommateurs.

Bien que les gains d’efficacité et l’impact environnemental présentent des avantages importants face aux centrales traditionnelles, les coûts d’installation plus élevés font que ces projets restent fortement minoritaires aujourd’hui. Le MIT confirmait déjà en 2009 qu’en l’absence de levier économique fort même le réaménagement des installations existantes avait peu de chance de se généraliser.[9]

Le marché se reporte vers les pays émergents

« Le principal driver du marché reste avant tout économique. Les contraintes réglementaires environnementales sur les émissions en Europe et le prix du gaz naturel (de schiste) très bas actuellement aux Etats-Unis n’incitent pas à se tourner vers le charbon dans ces zones. Elles tendent actuellement à déplacer la demande vers l’Asie. » constate Jean-Philippe Tridant Bel, Directeur de l’activité Energie d’Alcimed.

Les USA vont ainsi fermer plus de 175 petites centrales à charbon vieillissantes au cours des 4 prochaines années, du fait de règles de pollution de plus en plus strictes et du coût du gaz naturel au plus bas en raison de l’exploitation des gaz de schistes. De même, en France, l’entrée en vigueur des nouveaux systèmes de quotas CO2 en 2013 pousse des acteurs tels que EDF et E-ON à fermer des centrales faute de rentabilité.

« Le charbon apparait donc aujourd’hui comme une source d’énergie d’avenir, car abondant et peu onéreux, mais n’ayant pas encore réussi à limiter son impact environnemental » conclut Antoine Bordet consultant chez Alcimed.

[1] Source : World Coal Association

[2] Moyenne dans le monde pour les centrales traditionnelles : 2083 kwh/tonne de charbon (efficacité de 32%), un peu plus élevée en Europe avec 2630 kWh/tonne (38%)

[3] On désigne les centrales supercritiques avancées pour 250 bars et 565°C, et les centrales ultra-supercritiques si la vapeur atteint ou dépasse 300 bars, 585°C

[4] Les centrales à charbon ultra-supercritiques, dont la température et la pression sont encore supérieures à celles des centrales supercritiques, existent à l’état de prototype seulement.
[5] A Rybnik en Pologne, EDF va construire une centrale à charbon supercritique à haut rendement de 900 MW

[6] Paiton 3, GDF Suez via International Power a mis en service la première unité de charbon supercritique d’Indonésie sur l’Ile de Java, 815 MW.

[7] Par eau de mer et filtres à manche

[8] Ne pas consommer, ou reporter, sa consommation d’électricité lors des pics de consommation

[9] Source: “Retrofitting of Coal-Fired Power Plants for CO2 Emissions Reductions”, MIT, mars 2009


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    12 Commentaires sur "La technologie au secours du charbon comme source d’énergie ?"

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    Rg cotaver
    Invité
    Toutes ces nouveautés techniques pour améliorer le rendement des centrales à charbon et, par conséquent, pour diminuer l’impact environnemental vont dans un « certain bon sens ». Ce sont des améliorations techniques de systèmes désuets qui coutent cher tant en termes d’investissement qu’en termes de coûts sociaux, fermetures des centrales et donc fermetures des espaces miniers, des milliers d’emplois détruits et/ou remis en questions. Seuls les grands « faiseurs » tirent leur épingle de ce jeu en réalisant des « usines à gaz » au sens péjoratif ! Mais si vous proposez une solution qui soit une rupture technologique et que cette nouvelle « technologie » résout tous… Lire plus »
    fredo
    Invité

    pas mentionné ici: des manifestations anti charbon en Chine voici 3 semaines, un smog très impressionnant d’une semaine est survenu dans le sud de la Chine (visi à 50m max). La semaine dernière, des manifestations ont eu lieu également en Chine pour protester contre la pollution et la recrudescence très importante de cancer dans certaines zones polluées. C’est un phénomène social nouveau, et les Chinois savent depuis longtemps qu’ils vont avoir à affronter le problème: maintenant ils y sont.

    Phao
    Invité

    Si cet article est intéressant par le panorama qu’il dresse, le titre n’échappe pas à une confusion courante qui peut être résumée par énergie = électricité. Le titre parle de charbon comme source d’énergie alors qu’il ne s’agit que d’une source d’électricité. Hors en terme d’usage final dans le monde l’électricité ne représente pas une part majoritaire des consommations d’énergie. L’électricité est une forme d’énergie indispensable mais elle n’est pas la seule…

    Saeba
    Invité

    Le projet d’EDF d’investir en Pologne pour la construction d’une centrale supercritique à charbon a été suspendue. (voir article sur le site d’Enerzine du 11 janvier 2013)

    Saeba
    Invité

    Le projet d’EDF d’investir en Pologne pour la construction d’une centrale supercritique à charbon a été suspendue. (voir article sur le site d’Enerzine du 11 janvier 2013)

    climax1891
    Invité

    Une centrale peut utiliser la chaleur du soleil et de la biomasse pour économiser encore plus de charbon. – Solaire Avec 1 hectare de concentrateur solaire (environ 1,8 million d’euros), on peut économiser, par an, de 600 tonnes de charbon (360 TEP) dans le sud de l’Europe à 1000 tonnes (600 TEP) dans les zones les plus ensoleillées. – Biomasse 2 tonnes de biomasse peuvent remplacer 1 tonne de charbon (0,6 TEP)

    thermo
    Invité
    Le charbon est difficilement utilisable en chauffage domestique et c’est pour cela qu’il faut mieux l’utiliser pour produire de l’électricité que le gaz ! Voir la démonstration ICI Les centrales qui produisent de l’électricité à partir de la chauffe de vapeur d’eau n’ont rien de désuet, leur rendement est déterminé par les lois de la thermodynamique. Je suis d’accord pour dire que la gazéification du charbon est la meilleure solution, d’autant plus qu’elle permettra plus facilement la captation du CO2. Tout le monde est d’accord pour développer le solaire, il faut justement d’autres remèdes à son intermittence que le reours… Lire plus »
    jmdesp
    Invité
    qui sont capables d’affirmer que le charbon est incontournable, de parler de son usage raisonné, finalement ne sont pas plus dérangé que cela par son omniprésence, qui regardent les chinois faire des manifestations contre le nombre de cancer qui explose sans trop de raction, sauteraient au plafond si on déclarait que c’est le nucléaire qui est incontournable. Cette omniprésence du charbon est le résultat direct de la lutte anti-nucléaire, sans elle le nucléaire aurait fait disparaitre totalement le charbon dans les années 70. Au US, tous les exploitants construisaient en masse du nucléaire et abandonnaient progressivment les projets charbon, jusqu’à… Lire plus »
    Dan1
    Invité

    Tiens, on parle un peu de KING COAL qui vit paisible dans l’ombre du nucléaire qui déchaîne les passions et monopolise les commentateurs. Plus de 40% de part de marché dans la production d’électricité dans le monde, ce n’est pas rien. Et en plus, dans l’absolu la production progresse plus vite que les EnR ! Parfois, on se demande si certains mouvements antinucléaires n’auraient pas été subventionnés par le lobby du charbon ? Enfin tout cela va changer car Greenpeace s’occupe du charbon en Chine :

    Sicetaitsimple
    Invité

    l’utiliser pour produire de l’électricité que le gaz ! (le charbon) J’avoue ne pas comprendre cette généralisation et ce n’est pas un problème de religion. Ca dépend, non? Du nombre d’heures de marche par an notamment. Je parle bien sûr d’un nouveau moyen de production, pas de ce qui existe.

    Papijo
    Invité

    Le solaire, si c’était 3 ou 4 fois moins cher, ce serait peut-être bien pour ceux qui ont un climatiseur, mais certainement pas pour alimenter le réseau français: pics le soir en hiver et creux en été, tout le contraire du solaire (voir ici ). Quant à la biomasse, j’aime encore mieux que les terres agricoles soient utilisées pour nous nourrir ! Donc, en attendant que des systèmes plus efficaces soient découverts, contentons nous du nucléaire et du charbon, et pourquoi pas du gaz de schistes !

    climax1891
    Invité

    Les concentrateurs solaires produisent de la chaleur afin de produire de la vapeur, une partie de cette chaleur peut être stocker avec du sel fondu et être ainsi utilisée pendant la nuit. Au maximum, le stockage peut fournir de l’électricité pendant 15 heures sans soleil. Quand il n’y a pas de chaleur solaire disponible, une chaudière au charbon, au gaz reprend le relais. Quand à la question des pics de consommation en hiver, cela se règle avec l’isolation et les pompes à chaleur sur eaux usées.

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