Oxy-combustible expliqué : comment l'oxygène pur améliore l'efficacité des centrales électriques

L'oxy-combustible (oxy-fuel) est la combustion de carburant avec de l'oxygène pur au lieu du mélange d'oxygène, azote et dioxyde de carbone dans l'air. Quand le carburant est brûlé avec de l'oxygène pur, tout contenu en dioxyde de carbone peut être stocké sans avoir besoin d'éliminer l'azote, étape critique dans la purification des déchets des centrales. Les gaz émis par les centrales sont à 75% d'azote, qui doit être retiré de toute vapeur de dioxyde de carbone. L'application la plus prometteuse est dans les centrales au charbon, mais les turbines à gaz, production d'oxygène et applications de soudage peuvent aussi bénéficier.

Les centrales au charbon peuvent être reconfigurées pour brûler de l'oxy-combustible sans changer le design de la chaudière, bien que la température de combustion soit élevée pour la plupart des chaudières. Le processus d'oxy-combustion résulte en un charbon avec une température de combustion bien plus élevée, mais cela peut être contrôlé en mélangeant l'oxygène avec de la vapeur ou des gaz de fumée d'autres processus de l'usine. L'azote est présent dans la chaudière seulement à bas niveaux, et peu d'azote ou d'oxyde nitrique n'est produit pour contaminer l'air.

Le gaz de fumée résultant de la combustion de combustibles fossiles avec oxy-combustible est exempt d'azote. Le dioxyde de carbone et l'eau sont les composants principaux, qui peuvent être concentrés en flux de dioxyde de carbone presque pur. L'avantage est que le gaz restant peut être compressé, séché et purifié beaucoup plus vite et moins cher que les méthodes traditionnelles avant d'être stocké.

Le cycle de turbine à gaz est amélioré par l'oxy-combustible, mais comme les pales de turbine ne tolèrent pas bien les hautes températures, les turbines nécessitent une refonte pour fonctionner avec du carburant oxygéné. Le gaz de fumée haute température sortant d'une turbine modifiée rend le cycle vapeur plus efficace. Le soudage et coupage oxy-combustible offrent aussi aux soudeurs un meilleur contrôle sur la chaleur générée, maintenant la zone de soudage à des niveaux sûrs. La taille et forme du cordon de soudure sont plus facilement contrôlées, et les changements pour utiliser l'oxy-combustible en soudage sont plutôt simples.

Les applications complètes d'oxy-combustible sont encore en développement. La technologie a été testée aux US, Canada, Europe et Japon, et la complexité et les risques moindres sont attrayants. La demande pour des centrales au charbon à combustion propre et des installations de production d'énergie plus sûres pour l'environnement pourrait déclencher une forte augmentation des systèmes de carburant à base d'oxygène à mesure que la technologie progresse. La production d'oxygène et sa séparation de l'air à un coût inférieur aux méthodes cryogéniques pourrait aussi devenir possible.

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Par Andrew Kirmayer
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