Vous êtes ici : Rapports > Rapports d'information




Retour Sommaire Suite

B. LES TECHNOLOGIES POUR L'UTILISATION PROPRE DU CHARBON

Le charbon est un combustible disponible en grande quantité et à long terme, peu cher et dont les gisements se situent près des régions en développement dont la consommation d'énergie va fortement croître (en Chine, par exemple). Toutefois, compte tenu des émissions de gaz à effet de serre (CO2) et des pollutions locales (dioxyde de soufre, oxyde d'azote, cendres, poussières) que sa combustion génère, le développement des techniques permettant son utilisation dans de véritables conditions de propreté et d'efficacité est indispensable.

Trois solutions techniques sont envisageables :

Le charbon pulvérisé avec traitement des fumées (le charbon, très finement broyé est séché avant d'être injecté dans la chaudière). Cette technique permet de construire des unités de grande puissance (900 MW voire 1 300 MW), dont les émissions de dioxyde de soufre et d'oxyde d'azote sont bien maîtrisées depuis quelques années.

Les progrès technologiques à réaliser dans cette filière sont l'amélioration du rendement thermique, qui doit dépasser le niveau de 45 %, l'optimisation des installations utilisant des charbons de qualité inégale, et l'élimination ou la ventilation des cendres.

La France peut faire partie des nations qui participeront à ces recherches. Elle dispose, à cet effet, du Groupe V de la Centrale de Provence, d'une puissance de 600 MW, où a été installé un système de désulfuration primaire (par ajout de calcaire dans le charbon et injection de chaux dans la chaudière) qui permet de capter 60 % des émissions de dioxyde de soufre.

Lorsque les centrales ne possèdent pas ce système de désulfuration primaire, ce qui est le cas de la plupart d'entre elles, on peut y installer des unités de traitement des fumées après combustion. Celles-ci sont indispensables pour réduire les émissions polluantes et offrent l'avantage de pouvoir être installées sur la plupart des centrales existantes ayant l'espace nécessaire pour les accueillir. Les progrès à réaliser dans ce domaine sont la diminution des coûts par l'effet de série et la réduction de l'encombrement de ces systèmes.

La combustion propre par la filière du lit fluidisé circulant (cf. encadré) a donné lieu à des applications industrielles dont le rendement atteint 45 % (240 unités, souvent de petite taille, existent dans quinze pays).

Cependant en 1996, la plus grande puissance atteinte grâce à ce procédé n'était que de 250 MW, les constructeurs espérant atteindre le seuil de 600 MW en l'an 2000.

Il convient donc d'améliorer encore cette technique afin d'accroître la puissance et le rendement des installations car la réduction des émissions de gaz carbonique passe d'abord, dans le cas de ces centrales, par cette amélioration du rendement.

PRINCIPE GÉNÉRAL DU LIT FLUIDISÉ CIRCULANT

Dans une chaudière à lit fluidisé circulant, le charbon concassé et le calcaire nécessaire à la désulfuration sont injectés dans le foyer. La combustion et la désulfuration s'effectuent au sein d'une masse de fines particules de cendres fortement agitées à basse température (850°C).

Ces particules (solides) sont maintenues en suspension par un courant ascendant d'air soufflé au bas du foyer. La densité du lit est forte en bas de foyer et décroît rapidement dans la hauteur.

Des cyclones séparent les fumées des particules chaudes qui sont alors recyclées via des siphons fluidisés vers le foyer.

Les fumées traversent une série d'échangeurs conventionnels, les réchauffeurs d'air puis le dépoussiéreur, avant d'être évacuées vers la cheminée.

Un foyer LFC est, au régime optimum de fluidisation, un excellent réacteur chimique. En effet le régime de fluidisation facilite les échanges gaz/solide avec de longs temps de séjour.

Ceci assure une combinaison efficace des combustibles, de l'air et du calcaire, permettant une très forte désulfuration. L'émission des NOx est limitée du fait de la température modérée et de la combustion étagée.

Source : Société Nationale d'Électricité et de Thermique

En France, la tranche IV de la centrale de Provence, de 250 MW est équipée de la plus puissante chaudière à lit fluidisé circulant du monde. Les efforts des constructeurs ont porté sur la puissance de cette centrale et sur le respect de l'environnement. Les émissions de dioxyde de soufre sont réduites de 95 % et celles d'oxyde d'azote de 60 %, et sont inférieures aux normes européennes.

En ce qui concerne les futurs développements de cette filière, il convient de signaler que des progrès décisifs peuvent provenir de la technique du lit fluidisé circulant sous pression qui doit encore être perfectionnée.

La combustion propre par gazéification du charbon intégrée à un cycle combiné (GICC). Cette technique innovante offre un rendement énergétique pouvant atteindre 45 % en utilisant une grande variété de combustible : quasiment tous les charbons (même les plus mauvais), la biomasse, les déchets pétroliers... Les centrales GICC permettent d'abaisser le taux des émissions polluantes à un niveau situé très en-deçà des normes actuelles. Mais la technique restant complexe et le coût de construction des installations élevé, des progrès techniques sont indispensables.

Enfin, lorsque l'on évoque les filières du charbon propre, il convient d'évoquer l'association du charbon à la biomasse. Elle permet de valoriser des déchets agricoles ou urbains dans des installations dont le rapport entre le gaz carbonique émis et l'énergie produite peut, en moyenne annuelle, être inférieur à celui des centrales à cycle combiné au gaz. Cette technologie est très prometteuse pour certains pays du Tiers Monde et la France a largement contribué à son développement. Cette voie est à approfondir.

LES CENTRALES BAGASSE/CHARBON

L'exemple de la centrale du Gol, à la Réunion, qui a reçu, en septembre 1997, le prix du jury des Trophées Technologies Économes et Propres :

La centrale du Gol fournit, par transformation de la vapeur, du courant au réseau électrique général de l'île de la Réunion et, d'autre part, elle produit l'énergie (vapeur et électricité) dont la sucrerie voisine a besoin. Le système de cogénération optimise l'utilisation de la bagasse qui est un sous-produit résultant du traitement de la canne à sucre, d'un pouvoir calorifique supérieur à celui de nombreux lignites. Grâce à l'utilisation d'un deuxième combustible, le charbon, la centrale fonctionne toute l'année et non plus seulement pendant la campagne sucrière. Ce procédé permet de rentabiliser les investissements et de répondre à la consommation d'électricité, toujours en hausse, de l'île de la Réunion. La centrale de Bois-Rouge mise en service en 1992 et la centrale du Gol produisent 45 % des besoins en électricité de la Réunion. Pour l'environnement, le double système de dépoussiérage dont est dotée la centrale du Gol limite considérablement les fumées et cendres volantes qui étaient rejetées dans l'atmosphère par les anciennes sucreries.

Une centrale bagasse/charbon est en construction à la Guadeloupe, qui constituera une vitrine pour les autres îles des Caraïbes et certains pays d'Amérique latine. Le Gouvernement cubain a commandé deux études de faisabilité pour l'implantation de centrales de ce type qui seraient financées l'une par la Communauté européenne, l'autre par les Nations Unies. À l'île Maurice, un projet de centrale bagasse/charbon est en train de se concrétiser : il représente une commande de 210 millions de francs pour l'industrie française. D'autres projets sont à l'étude, notamment au Nicaragua, aux Philippines et en Inde.

Si l'amélioration des techniques de production de l'électricité évoquées ci-dessus est prioritaire dans le domaine de l'industrie charbonnière, on ne peut négliger, à plus long terme, d'explorer la voie de la conversion du charbon en carburant. Cela permettrait d'exploiter soit les gisements très éloignés des marchés soit les charbons pauvres et les lignites.

La transformation du charbon en gaz, notamment pour alimenter un réseau urbain a été utilisée par les pays industrialisés avant l'arrivée du gaz naturel mais présente des inconvénients (particulièrement le danger que constitue la présence d'oxyde de carbone dans ce type de gaz). Quant à la conversion du charbon en méthane, tentée par les États-Unis pour l'exploitation de la lignite dans le Dakota du Nord, elle semble peu intéressante compte tenu des coûts d'investissement élevés qu'elle génère.

En revanche, la production de combustibles liquides pourrait prendre une place significative. Selon le Conseil Mondial de l'Énergie, 500 millions de tonnes de charbon pourraient être consommées à cet effet avant 2050. Les recherches menées aux États-Unis et en Allemagne et les usines de démonstration qui ont été construites ont montré la faisabilité technique de cette conversion mais aussi son coût... Actuellement, seul le Japon poursuit un effort significatif dans ce domaine.

Les moyens d'utiliser de façon exhaustive les réserves de charbon ne seront, en tout état de cause, applicables que si leur technologie progresse suffisamment pour améliorer leur rendement afin de diminuer les émissions de gaz carbonique qui leur sont associées.

Retour Sommaire Suite



Haut de page
Actualités | Travaux Parlementaires | Vos Sénateurs | Europe et International | Connaître le Sénat | Recherche
Liste de diffusion | RSS | Contacts | Recrutement | Plan | Librairie | FAQ | Mentions légales | Accessibilité | Liens | Ameli