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Captage du CO2 par oxy-combustion

Méthodologie d'optimisation par minimisation des pertes exergétiques

Contexte et enjeux

Réchauffement climatique et captage du CO₂

• Environ 12 Gt de CO₂ sont émis annuellement par la production électrique, ce qui représente plus de 40 % des émissions mondiales de CO₂ d’origine anthropiques (Fig. 1)
• 41 % de l’électricité mondiale produite à partir de charbon (Fig. 1)
• La mise en place de la chaîne de captage et stockage du CO₂ sur les centrales à charbon est donc primordiale pour assurer la transition énergétique et atteindre les objectifs de limitation de l’augmentation de température fixés par le GIEC

Le captage par oxy-combustion

• Alternative prometteuse au captage du CO₂ par absorption chimique
• L’oxy-combustion consiste à séparer l’oxygène de l’air en amont de la chaudière pour obtenir des fumées concentrées en CO₂ faciles à capter en aval
• La surconsommation liée à la séparation cryogénique de l’air (ASU) et la compression et purification du CO₂ (CPU) entraîne cependant une pénalité énergétique élevée pouvant représenter jusqu’à 20 % de la production

Objectifs

• Réduire la pénalité énergétique du procédé en adoptant une démarche d’optimisation à l’échelle système basée sur l’analyse exergétique et la thermo-économie

Méthodologie

• Modélisation et simulation d’une centrale oxy-combustion de référence (Fig. 2)
• Analyse exergétique de la centrale de référence pour identifier la localisation et l’importance des irréversibilités intervenant au sein du système (Fig. 3)
• Mise en place d’une stratégie d’intégration énergétique minimisant les pertes thermodynamiques du procédé : chaleurs de compression de l’ASU et du CPU, préchauffage de l’oxygène, intégration de la chaleur en surplus de l’échangeur rotatif, et réchauffage des fumées avec de l’eau du cycle vapeur.

Résultats et perspectives