Alstom en pointe sur les technologies de captage du CO2 et
le défi du réchauffement climatique

Conscient de l’urgence du problème et des
diverses réglementations en préparation dans le
monde, Alstom a lancé, en parallèle, le
développement de plusieurs technologies 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 primordiale de ce choix
étant 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. Les solutions retenues par
Alstom répondent pleinement à ce critère.

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 de nos
recherches en banc d’essai ont montré que le
procédé de captage à base d’ammoniaque
réfrigéré développé par Alstom permet
d’éliminer jusqu’à 90% du CO2
présent dans les fumées de combustion. Cette
technologie pourra également s’appliquer autant sur
les centrales au charbon que sur les centrales à cycle
combiné au gaz naturel. 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. Cette voie a
été choisie par Alstom, car elle 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 innovant et 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.

Un programme bien engagé

Alstom a déjà 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 :

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)

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.
Alstom entend ainsi prendre dans le domaine du captage du CO2
un leadership mondial que l’entreprise détient
déjà dans les autres volets de «
l’énergie propre » .

Quel que soit le combustible employé, les solutions
proposées par Alstom réduisent significativement les
émissions de polluants et de gaz à effet de serre
sans sacrifier la rentabilité des centrales. Numéro 1
mondial dans les systèmes de contrôle de la
qualité de l’air, Alstom offre la plus large gamme
mondiale de solutions pour éliminer les poussières et
réduire de plus de 90% les émissions de mercure,
oxydes de soufre et d’azote.

Si le développement de solutions de captage est une
priorité, Alstom reste attaché à la base de son
métier et l’amélioration continue de
l’efficacité énergétique est en tête
de ses préoccupations de recherche et développement.
Deux axes principaux sont poursuivis. D’une part,
l’amélioration du rendement des centrales
existantes, ce qui signifie 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 à nos clients la meilleure technologie disponible
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.

Alors que la consommation d’électricité
augmente partout dans le monde, les impératifs de
protection de l’environnement, dont la maîtrise des
émissions de CO2, créent une demande nouvelle.
Alstom, numéro 1 dans l’énergie propre, y
apporte une réponse complète et performante, tant
dans le domaine des équipements neufs et de la
rénovation des centrales existantes que dans celui des
services aux exploitants.

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