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Auteur(s)
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Michel KLAEYLÉ : Ingénieur de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Lille (ENSCL) - Docteur en chimie de la combustion - Ingénieur du groupe « techniques de combustion propre » à Électricité de France, Centre National d’Équipement Thermique
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Férid NANDJEE : Ingénieur de l’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA) - Responsable du groupe « turbines à combustion, diesels, cycles combinés » à EDF, Centre National d’Équipement Thermique
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Lire l’articleINTRODUCTION
La production thermique d’énergie électrique doit répondre simultanément aux impératifs économiques et à des critères liés à la protection de l’environnement de plus en plus stricts. Les cycles combinés alimentés au gaz naturel ou au fuel permettent de très bons rendements énergétiques (nettement supérieurs à 50 %) et des émissions polluantes très faibles, mais consomment des combustibles dont les réserves estimées sont faibles et dont le coût est incertain à long terme.
Au contraire, les très abondantes réserves de charbon dispersées à travers le monde et leur coût plus avantageux permettent, à long terme, d’envisager l’utilisation du charbon pour la production d’énergie électrique. Les filières classiques de combustion du charbon présentent généralement des performances moyennes en matière de rendement et de protection de l’environnement ou nécessitent des équipements annexes (désulfuration des fumées, …).
La gazéification intégrée à un cycle combiné (GICC, ou en anglais IGCC : integrated gasification combined cycle) permet de transformer le charbon en un combustible propre et utilisable par un cycle combiné, au lieu de le brûler directement. Cette technologie permet de bénéficier des avantages intrinsèques des cycles combinés au gaz, mais à partir d’un combustible moins noble : quasiment tous les charbons, la biomasse, les cokes de pétrole, les combustibles à haute viscosité (CHV), l’orimulsion, etc. En particulier, l’IGCC permet de brûler des combustibles de qualité moindre (forte teneur en soufre, en chlore ou en cendres) en respectant, sans installation complémentaire, les normes, actuelles et en préparation, relatives aux limitations des émissions de polluants.
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9. Les voies d’évolution de la technologie
9.1 État actuel de la filière
Les cycles combinés et les unités de séparation d’air profitent déjà d’une grande expérience industrielle concrétisée par de nombreuses réalisations et des puissances installées importantes. Pour la partie gazéification et traitement du gaz, le stade de développement actuel (1995) est différent selon les procédés. Les procédés BGL, Dow (Destec), PRENFLO, Shell, Texaco et Winkler (HTW) ont fait l’objet ou font l’objet de réalisations industrielles.
Les unités de démonstration de taille industrielle ayant fonctionné jusqu’à présent sont relativement rares : il s’agit de la centrale de Lünen (Allemagne) d’une puissance de 170 MWe (en service de 1972 à 1978), de la centrale de Cool Water (États-Unis) d’une puissance de 100 MWe (en service de 1984 à 1990), et de la centrale de Plaquemine (États-Unis) d’une puissance de 160 MWe (en service depuis1987). Cette dernière met en œuvre un gazéifieur Dow et un cycle combiné Westinghouse, pour un rendement global de 39 %.
Les deux IGCC les plus puissantes se trouvent en Europe.
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La centrale de Buggenum en Hollande
D’une puissance de 253 MWe, elle a été mise en service en 1994 par la société SEP. Elle comporte un gazéifieur Shell et un cycle combiné Siemens sur un arbre unique. Elle a été conçue avec le souci d’employer chaque fois que possible des technologies éprouvées. Son rendement global est de 43 % avec du charbon importé. Elle suivra un programme de démonstration de trois ans dans le but de montrer la viabilité de l’IGCC pour la production commerciale d’électricité. Cette centrale s’inscrit dans un programme de développement de l’IGCC en Hollande comme une étape vers une centrale de puissance unitaire 600 MWe avec un rendement de 47 %.
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La centrale de Puertollano en Espagne
Elle a été mise en service au gaz naturel en 1996 pour le cycle combiné et sera démarrée en 1997 pour le gazéifieur, l’épuration du gaz et l’unité de séparation d’air (construction par étapes). D’une puissance de 300 MWe, elle comporte un gazéifieur PRENFLO, un cycle combiné Siemens sur deux arbres et une unité de séparation d’air fournie par la société L’Air Liquide. Ce projet a vu le jour au travers...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - GEOSITS (R.F.), MOHAMMAD-ZADEH (Y.), BLAMIRE (D.K.), GRANATSTEIN (D.L.) - Évaluation de l’intégration du CCIGC. - 240 p., Association canadienne de l’Électricité, sept. 1994.
-
(2) - RUBY (J.), PETCHTL (P.), WESTSIK (J.) - Recueil de données techniques ACE sur les cycles de production d’énergie améliorés, volume III : Production d’électricité en cycle combiné à la gazéification du charbon. - 98 p., 26 tabl., 41 fig., Association canadienne de l’Électricité.
-
(3) - SENDIN (U.), SCHELLBERG (W.), EMSPERGER (W.), BERNAL (D.) - The Puertollano IGCC project, a 335 MW demonstration power plant for the electricity companies in Europe (Le projet IGCC de Puertollano, une centrale thermique de 335 MW pour les compagnies d’électricité européennes). - 13o EPRI Conference on gasification power plants, 7 tabl., 12 fig., Electric Power Research Institute, États-Unis, 19-21 oct. 1994.
-
(4) - JUDKINS (R.R.), STINTON (D.P.), DE VAN (H.J.) - A review of the efficacy of silicon carbide hot gas filters in coal gasification and pressurized fluidized bed combustion environments (Une revue de l’efficacité des filtres en carbure de silicium dans des environnements de gazéification du charbon et de combustion en lit fluidisé sous...
1 Constructeurs (listes non exhaustive)
La construction d’une centrale IGCC fait généralement appel à trois constructeurs, un pour chacun des principaux îlots : gazéifieur, cycle combiné, unité de séparation d’air. Les tableaux 1, 2 et 3 rassemblent les principaux construteurs connus dans le monde pour les gazéifieurs, les unités de séparation d’air et les cycles combinés.
HAUT DE PAGE
Le tableau 4 présente les principaux exploitants des centrales IGCC de taille industrielle existantes ou en construction à travers le monde. Cette liste est susceptible de s’allonger dans un proche avenir, car toutes les sociétés d’électricité sont susceptibles de s’équiper de centrales IGCC, puisque cette filière fait partie des technologies de combustion propre du charbon.
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