Bibliographie & annexes
Présentation
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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Aspects économiques7. Performances
7.1 Combustibles possibles
Tous les charbons, même les plus mauvais, peuvent être brûlés dans une centrale IGCC. Cependant, tous les gazéifieurs ne peuvent pas utiliser tous les types de charbons. Le tableau 5 indique les combustibles possibles pour les principaux procédés connus.
Parallèlement au charbon, d’autres combustibles peuvent être utilisés en IGCC : l’orimulsion, les résidus pétroliers comme le coke de pétrole, pur ou mélangé à du charbon. La gazéification représente une bonne voie pour l’élimination et la valorisation des résidus pétroliers comme le coke de pétrole ou le brai. Leur combustion dans une centrale classique pose des problèmes en raison de leur forte teneur en soufre et en métaux lourds. Une centrale IGCC brûlant des résidus de raffinerie aurait un coût inférieur de 15 % à celui d’une unité au charbon, car le système de manutention des solides est considérablement réduit, et produirait environ 100 fois moins de cendres. Par ailleurs, cette technologie permet d’éliminer ce type de déchets en minimisant l’impact sur l’environnement. Il est également possible de brûler du charbon mélangé avec des boues résiduaires de stations d’épuration, voire des déchets urbains.
La biomasse (paille, bois, tourbe, etc.) a fait l’objet de nombreux essais, principalement par des procédés à lit fluidisé. La faible teneur en soufre de ce type de combustible permet de supprimer l’unité de désulfuration.
HAUT DE PAGE7.2 Rendement et perspectives d’évolution du rendement
De nombreux paramètres influencent le rendement global d’une tranche IGCC.
La récupération de la chaleur très poussée au niveau de chaque système et l’intégration des divers éléments permettent des économies d’énergie se traduisant par une augmentation du rendement global.
L’utilisation de combustibles de mauvaise qualité défavorise le rendement en créant des consommations d’auxiliaires et des pertes thermiques supplémentaires. C’est le cas par exemple pour un combustible à forte teneur en cendres (augmentation des consommations pour le transport du combustible et des cendres, et des pertes...
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Performances
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...
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 , et 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 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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