La technologie des centrales électriques basée sur la combustion de produits carbo-polluants (charbon, lignite, gaz, huiles), réalise des progrès remarquables, en particulier par accroissement de la température de la source chaude qui permet, d’après Carnot, d’améliorer le rendement. Des conditions « super critiques » et « ultra super critiques » qui permettent d’atteindre des températures proches de 700°C, sont étudiées et industrialisées avec succès par le Groupe Alstom en France. L’opération de « retrofit » de centrales thermiques existantes, par des centrales de nouvelle génération, est donc un moyen élégant qui permet d’améliorer les rendements en les faisant passer de 30% à 45% et de réduire d’un tiers les émissions de CO2 au kWh.
L’étape suivante vers la réduction des émissions, consiste à capturer le CO2 pour pouvoir, par la suite, le séquestrer dans une nappe souterraine ou un gisement de pétrole ou de gaz par exemple. C’est le CCS (Carbone, Capture, Séquestration).
Nous allons examiner les diverses techniques préconisées pour la capture du CO2 et souligner leurs limites.
Tout d’abord éliminons, pour l’instant, la génération ultérieure, qu’est la « précombustion » qui consiste à produire un mélange H2 et CO2 par réaction oxydante de charbon et d’eau. La capture du CO2 de ce mélange conduit à de l’Hydrogène qui pourra, après conditionnement, être utilisé dans un moteur à explosion ou une PAC (pile à combustible). Cela évite de mettre la charrue avant les boeufs.
Nous allons examiner les techniques de post combustion. Les gaz qui s’échappent d’une centrale thermique sont constitués d’Azote, de CO2 et d’impuretés de type NOx ou SO2. Le CO2 est fortement dilué dans l’Azote, il va donc être très difficile à capter. La meilleure technique semble être d’utiliser de l’ammoniac réfrigéré. Alstom va tester cette nouvelle technologie avec E-On en Suède, avec StatoilHydro en Norvège et avec American Electric Power aux USA. Elle devrait permettre de récupérer 90% du CO2 des fumées, mais elle consommera 10% environ de l’énergie produite pour réfrigérer l’ammoniac et le séparer du CO2 par la suite. La non pollution consomme 10% de ressource supplémentaire: rien n’est gratuit en physique.
Une autre possibilité consiste à éliminer l’azote de l’air: c’est l’oxycombustion. Le principe consiste à brûler le gaz ou le charbon avec de l’oxygène mélangé à du CO2. Les gaz de brûlage, exempts d’azote, ne sont alors constitués que de CO2 et d’eau; la récupération du CO2 est grandement simplifiée. Ce procédé souffre cependant d’un défaut: il faut disposer d’oxygène, ce qui rend le coût peu attractif. Il pourrait cependant servir de technologie générique, pour la mise au point les générations suivantes.
De nombreuses études sont menées dans le monde pour développer un procédé d’oxycombustion sans apport d’oxygène pur. Deux approches semblent être les plus prometteuses, l’une par utilisation de membranes minérales à transport d’oxygène, proposée par Praxair. La durée de vie, le prix et l’efficacité de ces membranes sont déterminants pour une utilisation industrielle. L’autre approche repose sur l’utilisation d’oxyde de Nickel sur un modèle en boucle (CLC, Chemical Looping Combustion) dans laquelle l’oxyde de Nickel, en lit fluidisé, apporte l’oxygène qu’il a préalablement capté, dans une autre chambre de réaction, par oxydation à l’air de Nickel métallique.
Il y a dans ces technologies fortement innovantes sûrement les voies d’amélioration des procédés qui permettront que les gaz d’échappement des chaudières des centrales électriques, du futur, soient quasi totalement débarrassés de CO2. Ces nouveaux procédés consommeront une partie de l’énergie pour produire leurs réactions de capture ou d’oxycombustion.
Le Groupe Alstom est un des leaders mondiaux dans le développement de ces technologies d’avenir qui devront, à coup sûr, équiper les futures centrales électriques thermiques du monde entier.
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