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Concernant centrale à charbon

Types de centrales électriques au charbon

Une **centrale électrique au charbon** est un type de centrale électrique qui utilise le charbon comme principale source de combustible pour produire de l'électricité. Une telle centrale est appelée différemment, comme centrale au charbon, centrale thermique au charbon, ou centrale à charbon. Le processus implique généralement la combustion du charbon pour produire de la vapeur, qui entraîne ensuite des turbines connectées à des générateurs qui convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique.

En général, les centrales électriques au charbon sont classées en trois principaux types en fonction de la technologie utilisée pour la combustion et la conversion d'énergie.

  • Pulvérisation du charbon : Dans une centrale électrique au charbon, le charbon est d'abord broyé en poudre fine par un moulin à charbon. Le processus est connu sous le nom de pulvérisation du charbon. Le charbon pulvérisé est ensuite mélangé à de l'air chaud et séché, afin qu'il brûle et soit transporté facilement dans la chambre de combustion. Ce processus améliore l'efficacité et augmente la production d'énergie.
  • Processus de combustion : Le charbon pulvérisé passerait ensuite par le processus de combustion, où il brûlerait pour libérer de l'énergie thermique. La chaleur générée par la combustion du charbon est utilisée pour faire bouillir de l'eau en vapeur à partir d'un réservoir d'eau. La vapeur haute pression est ensuite canalisée à travers une turbine, qui convertit l'énergie thermique en énergie mécanique en tournant. La turbine est connectée à un générateur, où l'énergie mécanique est convertie en électricité. Le processus global est connu sous le nom de centrale au charbon supercritique.
  • Traitement des gaz de combustion : Après le processus de combustion, les gaz de combustion contenant du dioxyde de soufre, des oxydes d'azote, du mercure, des cendres et du carbone non brûlé seraient libérés dans l'atmosphère. Le traitement des gaz de combustion dans une centrale électrique au charbon comprend des équipements de désulfuration, de dénitrification et de dépoussiérage pour réduire les émissions nocives et prévenir la pollution atmosphérique.

Un cycle combiné à gazéification intégrée (IGCC) est une autre façon de brûler du charbon pour produire de l'électricité. Dans une centrale IGCC, le charbon est converti en gaz, qui est ensuite nettoyé pour éliminer les impuretés avant d'être brûlé dans le gazéificateur. Le gazéificateur fait partie de l'installation qui convertit le charbon solide en gaz synthétique ou en gaz de synthèse. Le gaz de synthèse passerait ensuite par le cycle de production d'électricité, qui comprend une turbine à gaz, un générateur de vapeur à récupération de chaleur et une turbine à vapeur.

L'énergie du charbon n'est pas seulement utilisée pour la production d'électricité, mais aussi pour produire de la chaleur industrielle. Une centrale électrique au charbon à combustion directe pour la production de chaleur utilisera un lit fixe, un lit fluidisé ou un lit fluidisé circulant pour brûler du charbon et générer de l'énergie thermique.

Spécifications et maintenance des centrales électriques au charbon

Les spécifications courantes d'une centrale électrique au charbon comprennent sa capacité, ses heures d'utilisation annuelles, ses paramètres de vapeur, sa consommation de charbon, son rendement, sa protection de l'environnement, etc.

  • Capacité

    La capacité de production d'électricité des centrales électriques au charbon est mesurée en mégawatts (MW) ou en mégawattheures (MWh). La capacité installée indique la production maximale que la centrale peut fournir.

  • Heures d'utilisation annuelles

    Les heures d'utilisation montrent l'efficacité d'une centrale électrique. Elle est calculée en divisant le nombre d'heures de fonctionnement réelles par le nombre total d'heures d'une année. Généralement, il y a 8 760 heures dans une année. Des heures d'utilisation élevées signifient que la centrale électrique fonctionne de manière continue et stable.

  • Paramètres de vapeur

    Des paramètres comme la température et la pression du système de vapeur peuvent influencer l'efficacité des centrales électriques au charbon. Par exemple, une pression et une température plus élevées donnent lieu à une meilleure efficacité et à une perte d'énergie moindre.

  • Consommation de charbon

    Elle est généralement indiquée en tonnes ou en tant que rapport du charbon utilisé dans la production d'électricité (c'est-à-dire la consommation de charbon par kilowatt/heure). Une consommation de charbon plus faible signifie une efficacité plus élevée parmi les centrales électriques au charbon.

  • Efficacité

    Elle est généralement exprimée en termes de rendement de conversion d'énergie. La définition du rendement est la mesure dans laquelle l'énergie thermique du charbon est convertie en énergie électrique.

  • Protection de l'environnement

    Certains indices liés à la protection de l'environnement, comme les émissions de CO2 par unité d'électricité ou le taux d'élimination de la poussière et du dioxyde de carbone, montrent comment la centrale au charbon respecte les normes environnementales.

Maintenance

Une maintenance régulière garantit que le système de production d'électricité reste efficace, sûr et stable. Voici quelques méthodes de maintenance courantes pour les centrales au charbon :

  • Inspections et réparations régulières

    Établir un calendrier d'inspection pour effectuer des inspections de routine sur les équipements clés.

    Vérifier régulièrement l'état de fonctionnement, la fixation, l'étanchéité et la sensibilité des éléments de commande ;

    Réparer ou ajuster les équipements en temps opportun et réparer les pièces d'usure selon les besoins.

  • Surveillance et analyse

    Utiliser des systèmes de surveillance automatisés pour surveiller en temps réel les paramètres de fonctionnement de la centrale électrique.

    Analyser les données de surveillance pour identifier les problèmes potentiels en temps opportun et résoudre les problèmes de manière proactive.

  • Maintenance préventive

    Élaborer un programme de maintenance préventive et effectuer périodiquement une maintenance préventive sur les équipements clés.

    Exemples de remplacement régulier des composants, de lubrification et de réglage sont inclus.

  • Gestion environnementale

    Mettre en œuvre des mesures de contrôle de la poussière et de traitement des eaux souterraines pour réduire l'impact des centrales au charbon sur l'environnement.

  • Gestion de la sécurité

    S'assurer que le fonctionnement est conforme aux normes et réglementations de sécurité et mettre en place des précautions de sécurité et des plans d'intervention d'urgence.

Scénarios de centrales électriques au charbon

  • Production d'électricité dans les pays en développement

    Les centrales électriques au charbon restent une source importante de production d'électricité, en particulier dans les pays en développement où le charbon est abondant et accessible. Ces centrales offrent un moyen fiable et rentable de répondre aux besoins énergétiques croissants nécessaires au développement économique et à l'industrialisation. Malgré la transition mondiale vers des sources d'énergie plus propres, les centrales électriques au charbon continuent de jouer un rôle important dans l'alimentation des économies et le soutien des progrès infrastructurels dans les régions fortement dépendantes du charbon comme principale source de combustible pour la production d'électricité.

  • Production d'électricité de base

    Les centrales électriques au charbon ont traditionnellement joué un rôle crucial en tant que générateurs d'électricité de base dans le réseau électrique. L'électricité de base fait référence au niveau minimum de demande d'électricité requis en permanence par les consommateurs sur une période donnée. Contrairement aux centrales de pointe, qui sont souvent alimentées au gaz naturel et activées uniquement en période de forte demande, les centrales au charbon fonctionnent en permanence pour fournir un approvisionnement régulier en énergie. Cette production constante est essentielle pour répondre aux besoins constants en électricité des utilisateurs résidentiels, commerciaux et industriels.

    L'une des caractéristiques clés des centrales électriques au charbon est leur capacité à générer de grandes quantités d'électricité de manière fiable et sans interruption. La capacité à produire d'énormes quantités d'énergie de manière continue fait des centrales au charbon des contributeurs importants à la satisfaction de la demande de base. Leur fonctionnement ininterrompu garantit qu'il y a toujours suffisamment d'électricité disponible pour répondre aux besoins essentiels, assurant la stabilité et la fiabilité de l'ensemble du système énergétique.

  • Lieux reculés et communautés hors réseau

    Les centrales électriques au charbon peuvent jouer un rôle crucial dans la fourniture d'électricité aux lieux reculés et aux communautés hors réseau qui n'ont pas accès à une infrastructure énergétique centralisée. Dans de nombreuses régions du monde, en particulier dans les zones rurales, la connexion aux réseaux électriques existants est économiquement difficile ou logistiquement impossible. Cependant, le charbon reste une ressource abondante et disponible localement dans ces régions.

    En créant des centrales électriques au charbon à petite échelle pour utiliser le charbon d'origine locale comme combustible, la production d'électricité devient possible pour les communautés isolées. Ces centrales électriques décentralisées apportent l'électricité tant attendue pour l'éclairage, le chauffage, l'éducation, les établissements de santé et le développement économique dans les zones auparavant non connectées. Les personnes vivant dans des régions reculées peuvent bénéficier d'un accès à une électricité abordable générée à partir du charbon brûlé dans des installations voisines spécialement conçues pour répondre aux besoins de leur communauté.

  • Systèmes de cogénération (CHP)

    Les centrales au charbon sont désormais conçues pour intégrer des technologies de pointe telles que les cycles combinés à gazéification intégrée (IGCC) et les systèmes de cogénération (CHP). Ces approches innovantes visent à améliorer l'efficacité de la production d'énergie tout en réduisant simultanément les émissions de gaz à effet de serre générées lors de la combustion du charbon.

    Les centrales électriques à cycle combiné à gazéification intégrée (IGCC) représentent une méthode de pointe pour convertir le charbon en électricité. Dans ce processus, le charbon est d'abord gazéifié, le transformant en gaz de synthèse ou en gaz de producteur contenant du monoxyde de carbone, de l'hydrogène et d'autres composés. Ce gaz est ensuite brûlé dans une turbine à gaz pour générer de l'électricité. L'un des principaux avantages des centrales IGCC est leur capacité à capturer et à stocker les émissions de dioxyde de carbone (CO2) avant qu'elles ne pénètrent dans l'atmosphère par un processus connu sous le nom de captage et de stockage du carbone (CSC).

    En mettant en œuvre la technologie CSC, les centrales IGCC ont le potentiel de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre associées à la combustion de combustibles fossiles comme le charbon. De plus, les systèmes CHP tirent parti de la chaleur produite lors de la production d'électricité pour fournir de l'énergie thermique supplémentaire pour diverses applications telles que le chauffage des locaux, le chauffage de l'eau, les processus industriels ou les systèmes de chauffage urbain. En récupérant et en utilisant cette chaleur perdue au lieu de la laisser s'échapper, les centrales CHP peuvent atteindre des rendements globaux du système plus élevés tout en contribuant à réduire l'empreinte carbone.

Comment choisir une centrale électrique au charbon

Avant d'investir dans une centrale au charbon, les acheteurs doivent tenir compte des éléments suivants :

  • Demande et capacité : Analyser la demande locale d'électricité et les projections de croissance et choisir une centrale au charbon d'une capacité à répondre à la demande sans provoquer une suroffre.
  • Sélection de la technologie : Décider du type de centrale au charbon en fonction des préférences en matière d'efficacité, de performance environnementale et de viabilité économique. Examiner également la possibilité d'intégrer la centrale au réseau énergétique existant.
  • Performance environnementale : Opter pour une centrale au charbon dotée de technologies de pointe de contrôle des émissions pour minimiser l'impact environnemental. Cela comprend généralement au moins un filtre à manches ou un précipitateur électrostatique, un désulfurateur de gaz de combustion (laveur) et une réduction catalytique sélective (SCR) pour le contrôle du NOx.
  • Captage et stockage du carbone (CSC) : Si prioritaire, rechercher des centrales au charbon ayant un potentiel CSC à court terme ou déjà équipées de technologies CSC, car elles auront un impact important sur l'atténuation des changements climatiques.
  • Analyse financière et économique : Réaliser une analyse financière complète qui englobe les coûts d'investissement, d'exploitation et de maintenance. Examiner également la viabilité économique de la centrale au charbon dans le contexte des technologies énergétiques concurrentes et des perspectives à long terme des prix du charbon.
  • Perception du public et engagement des parties prenantes : Tenir compte de l'opposition potentielle du public et des préoccupations des parties prenantes concernant le projet de centrale au charbon. S'engager de manière proactive auprès des parties prenantes pour répondre aux préoccupations sociales et environnementales et établir la confiance du public.

Avant d'acheter une centrale électrique au charbon, il est judicieux de collaborer avec des experts locaux, des ingénieurs et des conseillers financiers qui ont une connaissance approfondie du paysage énergétique régional et des conditions d'investissement. Ils peuvent fournir des conseils et un soutien adaptés tout au long du processus décisionnel.

Q&A

Q : Existe-t-il de nouveaux modèles de centrales au charbon ?

A : Actuellement, la tendance est de moderniser les centrales au charbon existantes avec la technologie de captage du carbone afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre. Une autre tendance est la technologie de cycle combiné à gazéification intégrée (IGCC), qui gazéifie le charbon avant la combustion pour améliorer l'efficacité et réduire les émissions.

Q : Quel est l'avenir des centrales au charbon ?

A : Au niveau mondial, la tendance est de s'éloigner des centrales au charbon en raison des préoccupations environnementales et de la pression en faveur de sources d'énergie plus propres. De nombreux pays se fixent des objectifs ambitieux pour réduire la consommation de charbon et passer aux sources d'énergie renouvelables. Bien que le charbon reste nécessaire dans certaines régions, le nombre de nouvelles centrales construites est en baisse.

Q : Quelle est l'efficacité des centrales au charbon modernes ?

A : Les centrales au charbon plus anciennes ont généralement un rendement d'environ 30 à 35 %, tandis que les plus récentes peuvent atteindre un rendement de 36 à 42 %. Certaines centrales dotées de technologies supercritiques et ultra-supercritiques peuvent même atteindre un rendement supérieur à 45 %.

Q : Les centrales au charbon émettent-elles d'autres polluants que le CO2 ?

A : Oui, les centrales au charbon peuvent émettre du dioxyde de soufre (SO2), des oxydes d'azote (NOx), du monoxyde de carbone (CO), des particules et du mercure. Ces polluants sont nocifs pour l'environnement et la santé humaine. Cependant, les centrales modernes sont dotées de systèmes tels que des laveurs, des turbines à gaz et des filtres pour réduire considérablement ces émissions.