Le changeur de jeu potentiel de capture de carbone est presque terminé

Puissance nette

Sur un petit terrain entre Houston et la côte du Golfe, dans une zone industrielle truffée d'usines pétrochimiques et de gazoducs, une société peu connue finalise la construction d'une centrale électrique de démonstration qui pourrait représenter une véritable avancée énergétique.

Si cela fonctionne comme prévu, la centrale au gaz naturel de 140 millions de dollars et 50 mégawatts de Net Power captera efficacement tout le dioxyde de carbone qu'elle produit, sans coûts significativement plus élevés, en partie en s'appuyant sur le gaz à effet de serre lui-même pour faire démarrer la turbine qui génère de l'électricité. La technologie pourrait permettre une nouvelle génération de centrales fournissant une énergie propre, sans les risques de développement du nucléaire (voir Meltdown of Toshiba’s Nuclear Business Dooms New Construction in the U.S. ), les restrictions géographiques de l’hydroélectricité ou les problèmes d’intermittence du solaire et du vent. Fondamentalement, les futures centrales de ce type pourraient également compter sur l'approvisionnement abondant du pays en gaz naturel bon marché.

Si cela se déroule comme annoncé, cela pourrait changer la donne, déclare Jesse Jenkins, chercheur à la MIT Energy Initiative.

Bien sûr, la route vers la capture du carbone est parsemée de beaucoup plus d'échecs que succès , y compris l'effort de charbon propre Kemper de plusieurs milliards de dollars récemment abandonné par la Southern Company dans le Mississippi. Ainsi, jusqu'à ce que Net Power soit opérationnel, il sera impossible de dire s'il peut vraiment fonctionner aussi efficacement, à moindre coût et de manière fiable que prévu. Mais le premier test majeur approche à grands pas, avec un premier incendie prévu fin novembre ou début décembre. (La zone autour du site a subi des inondations à la suite de l'ouragan Harvey, mais depuis mardi, l'installation elle-même s'est drainée comme prévu et n'a pas été endommagée.)

La plupart des centrales au charbon ou au gaz naturel fonctionnent en brûlant les combustibles fossiles pour convertir l'eau en vapeur, qui fait tourner la turbine qui produit de l'électricité. L'excès de chaleur et les gaz à effet de serre sont évacués en tant que sous-produits du processus. La plupart des tentatives de captage du carbone à ce jour ont boulonné une étape de nettoyage à l'extrémité arrière du système, ce qui ajoute des coûts par définition.

Le labyrinthe de tubes, de réservoirs, de compresseurs et de pompes de Net Power sur le site de 1,5 acre à La Porte, au Texas, utilise ce que l'on appelle le cycle d'Allam. Entre autres différences, il élimine le cycle de la vapeur en remplaçant l'eau par du dioxyde de carbone supercritique. Dans cet état, atteint sous une chaleur et une pression élevées, le dioxyde de carbone prend les propriétés à la fois d'un liquide et d'un gaz. Le procédé a été principalement développé par l'ingénieur chimiste et inventeur britannique Rodney Allam, aujourd'hui associé et technologue en chef chez 8 Rivers Capital. La puissance nette est un collaboration entre la société d'investissement et de développement technologique basée à Durham, en Caroline du Nord, l'exploitant de la centrale Exelon Generation et la société de construction énergétique CB&I.

Le cycle fonctionne comme ceci : les opérateurs de la centrale introduisent initialement de l'oxygène pur, du dioxyde de carbone et du gaz naturel dans une chambre de combustion, qui enflamme le gaz. Les principaux sous-produits de ce processus sont de l'eau chaude et beaucoup de CO₂ supercritique, qui agit comme un fluide de travail efficace pour entraîner la turbine adjacente. À son tour, le dioxyde de carbone passe par une série de compresseurs, de pompes et d'échangeurs de chaleur, qui aident tous à récupérer autant de chaleur que possible et à renvoyer le dioxyde de carbone au début du cycle.

Le dioxyde de carbone chaud réduit considérablement la quantité de carburant nécessaire à cette étape de combustion initiale, améliorant encore l'efficacité globale. S'appuyer sur le CO₂ supercritique évite également les pertes d'énergie qui se produisent lorsque l'eau passe de l'état gazeux à l'état liquide, et élimine plusieurs composants autrement nécessaires d'une centrale électrique à vapeur.

Si vous maintenez l'ensemble du cycle au-dessus de la phase supercritique, les rendements sont incroyables, déclare Julio Friedmann, technologue en chef de l'énergie au Lawrence Livermore National Laboratory, qui a effectué des recherches approfondies sur la capture du carbone.

Tout au long du cycle, diverses portions de sous-produits sont retirées du processus, prêtes à être vendues et expédiées par pipeline, notamment le dioxyde de carbone.

Eight Rivers a été cofondé par deux anciens élèves du MIT : Bill Brown, qui était auparavant directeur général de Morgan Stanley, et Miles Palmer, qui a travaillé dans la technologie aérospatiale chez SAIC, un entrepreneur de défense massif . Alors que les banques de Wall Street étaient sur le point de s'effondrer en 2008, Brown a demandé à Palmer de créer 8 Rivers, en disant d'après ses souvenirs : 'Pourquoi ne pas se réunir et faire le bien pour changer ?'

Ils se sont d'abord concentrés sur le développement de technologies de charbon propres, dans l'espoir de puiser dans une partie des fonds énergétiques du plan de relance fédéral de 2009. Mais ils ont découvert que les entreprises n'achèteraient tout simplement rien qui augmenterait les coûts du processus. Ils ont finalement été présentés à Allam, qui avait réfléchi au potentiel d'utilisation du CO₂ supercritique pour intégrer la capture du carbone dans une centrale électrique. Il a finalement été embauché par 8 Rivers et, avec d'autres membres de son équipe, il s'est mis au travail pour développer la technologie nécessaire pour faire en sorte que le procédé concurrence les centrales à gaz naturel à cycle combiné standard.

Pour y parvenir, l'entreprise devra se rapprocher des coûts de construction des dépenses en capital de ces centrales, qui s'élevaient à 1 056 $ par kilowatt de capacité en 2014, selon le National Renewable Energy Laboratory. La société s'attend à ce que sa première usine commerciale coûte environ 1 600 $ par kilowatt, en partie en raison de dépenses en capital plus élevées, de garanties et d'autres coûts associés à un premier projet de ce type. Mais ils croient qu'ils peuvent réduire les coûts à environ 1 000 $ au moment où ils auront construit cinq à sept usines à grande échelle.

À terme, Net Power prévoit de produire de l'électricité pour environ 42 dollars par mégawattheure, à égalité avec le gaz naturel à cycle combiné sans capture de carbone. Mais en plus de tout cela, l'entreprise peut également vendre plusieurs sous-produits sur le marché, dont le dioxyde de carbone. Pris ensemble, ceux-ci pourraient effectivement faire baisser les coûts de production d'énergie à environ 20 dollars par mégawattheure (théoriquement même aussi bas que 9 dollars par mégawattheure).

Les politiques locales, étatiques ou fédérales en matière d'énergie propre, telles que les taxes sur le carbone, les systèmes de plafonnement et d'échange et les normes d'émissions, pourraient toutes améliorer encore plus l'économie.

Net Power a initialement l'intention d'agir en tant que société de licences, plutôt qu'en tant que développeur ou opérateur, vendant la technologie aux services publics, aux sociétés pétrolières et gazières, etc. La société a déjà entamé des conversations et exploré des sites potentiels pour sa première usine commerciale, qui, espère-t-elle, sera mise en ligne dès 2021.

Il y a toujours des gremlins et vous les découvrez au fur et à mesure, explique Brock Forrest, ingénieur senior en recherche et développement chez 8 Rivers. Mais d'un point de vue technique et technique, nous sommes convaincus que nous serons en mesure de montrer que le CO₂ supercritique sera capable de générer de l'électricité.

Il y a quelques mises en garde supplémentaires à prendre en compte : le principal marché pour le dioxyde de carbone capturé serait utilisé pour la récupération assistée du pétrole, où les sociétés énergétiques l'injectent dans des puits vieillissants pour aider à libérer le pétrole restant. Cela suggère que le gaz capturé continuerait de contribuer au moins indirectement à la collecte et à la combustion des combustibles fossiles. Fondamentalement, l'extraction de gaz naturel elle-même a également des conséquences environnementales, notamment des fuites de gaz à effet de serre, contamination des nappes phréatiques , et les tremblements de terre déclenchés par des évacuation des eaux usées .

Mais dans la mesure où la technologie Net Power pourrait réduire l'utilisation du charbon et empêcher la libération d'innombrables tonnes de dioxyde de carbone à partir du gaz naturel, cela représente très probablement un avantage environnemental net - du moins par rapport à d'autres centrales électriques à combustibles fossiles. .

Cette histoire a été mise à jour pour corriger les coûts de construction estimés.

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