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Performance énergétique: les turbines japonaises battent le record du monde


Avec les centrales à cycle combiné au gaz, la Science fait un pas de géant. Et l’environnement aussi. Les rendements énergétiques sont bien meilleurs et les rejets dans l’atmosphère bien moindres. 

Record du monde battu ! L’enjeu, en dépit des apparences, n’est pas sportif : il est environnemental. Les turbines des centrales à cycle combiné au gaz naturel (CCG) font des progrès tels que les rendements énergétiques qui, hier, paraissaient inatteignables, sont aujourd’hui dépassés.

Ces centrales CCG utilisent une matière première – le gaz naturel – pour, au final, produire de l’électricité. Ces transformations, d’une énergie à une autre, ne se font pas sans perte. Moins il y a de pertes, plus le pourcentage du rendement énergétique est élevé. 

Un record longtemps Français

Pendant longtemps, les records en la matière étaient Hexagonaux. La centrale thermique de Bouchain, dans le département du Nord, a ainsi affiché un rendement de 62 %. Nous étions en avril 2016 et cette performance, enregistrée par Bureau Veritas, entreprise spécialisée, notamment, dans les audits, la validation et la certification officielle, a été dans la foulée inscrite au livre Guinness des Records. « Pour se rendre compte de l’exploit, il faut avoir en tête que ce taux atteint est très largement supérieur à celui obtenu via les énergies fossiles. A titre de comparaison, une centrale thermique classique dispose ainsi d’un rendement tournant aux alentours de 37% », précise Frédéric Dupasquier, responsable des métiers Performance HSE (hygiène, sécurité, environnement) au sein de Bureau Veritas. Depuis, le record est détenu par le Japon. En mars 2018, la centrale japonaise de Chubu Electric Nishi-Nagoya Power Plant a poussé le rendement énergétique à 63%. 

Mais, en réalité, qu’importe le drapeau. Avec cette course à l’efficacité maximale, c’est l’ensemble de la planète qui en bénéficie. « Ces records, dont nous parlons, ne sont pas que théoriques. Réalisés dans des conditions réelles, ils sont le fruit d’avancées technologiques très concrètes, qui permettent, avec la même quantité initiale de combustible, de produire davantage d’électricité, précise Frédéric Dupasquier. Ces quelque 25 % de différence entre une centrale à combustion classique et une centrale à cycle combiné forment pour l’avenir une promesse plus qu’intéressante. »

En plus d’améliorer le rendement énergétique ces centrales ont aussi pour vertu de réduire les émissions atmosphériques par rapport aux moyens classiques de production. Les émissions de CO2 ? Eliminées de moitié. Celle d’oxydes d’azote ? Divisées par trois. Quant aux oxydes de soufre, leurs émanations sont extrêmement faibles car le gaz naturel ne contient que très peu de soufre en comparaison avec les fiouls et le charbon…

Fonctionnement d'une centrale thermique classique
Source : site Connaissance des énergies

Fonctionnement d'une centrale à gaz à cycle combiné
Source : site Connaissance des énergies

Fonctionnement d'une centrale à gaz à cycle combiné Source : site Connaissance des énergies 

Un « empilement » d’étages pour une efficacité renforcée

L’objectif est de produire plus d’électricité et moins de rejets néfastes envers le climat. Une équation parfaite qui explique l’engouement actuel pour ces centrales CCG. Lesquelles peuvent ressembler à nos centrales nucléaires. « Les plus grandes vont jusqu’à 100 mètres de haut », avance Frédéric Dupasquier. Et ce gigantisme s’explique aisément. Ce cycle combiné, pour simplifier, suppose en effet un « empilement » d’étages.

Une centrale à combustion classique est composée uniquement d’une turbine et d’un générateur. Le gaz, mélangé à de l’air sous pression, est brûlé dans une chambre de combustion. L’énergie déployée ainsi est canalisée et, sous l’effet de la chaleur, actionne la turbine qui, en rotation autour de l’alternateur, génère de l’électricité. C’est finalement assez basique et cela génère énormément de pertes. Les centrales à cycle combiné sont justement conçues pour lutter contre ces dernières. 

Au début, le processus de fonctionnement est le même : de l’air et du gaz naturel portés à haute température (jusqu’à 1500°C), une turbine mise en action sous l’effet de la pression, de l’électricité produite. Mais, en sortie de cette première étape, ces CCG réussissent l’exploit de récupérer les fumées et les gaz issus de cette première combustion. Ils sont encore suffisamment chauds (400 à 650°C) pour permettre de générer de la vapeur qui, à son tour, va pouvoir actionner une nouvelle turbine – à vapeur, celle là – laquelle, couplée à un autre alternateur, va générer encore de l’électricité.

 




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