Energie Diminuer les émissions de CO2 des centrales fossiles : la combustion oxygaz, un procédé davenir Depuis le début de la transition énergétique allemande dans les années 2000, la réduction des émissions de CO2 est considérée comme une priorité. Toutefois, afin de garantir à lavenir lapprovisionnement en énergie et en électricité, une partie des besoins en énergie primaire doit toujours être couverte par des combustibles fossiles comme le charbon et le gaz naturel. La technologie de combustion oxygaz représenterait pour ces objectifs une méthode prometteuse. Contrairement aux centrales classiques, avec la combustion oxygaz le carburant est brûlé non pas avec de lair mais avec un mélange doxygène et de gaz de combustion remis en circulation. Dans les effluents gazeux se trouvent alors uniquement les deux composants principaux, à savoir la vapeur deau et le dioxyde de carbone. Ce dernier peut alors être séparé avec beaucoup moins deffort. Le programme spécial de recherche Oxyflame, financé par lAgence allemande de moyens pour la recherche (DFG) et fruit de la coopération de lUniversité technique de Darmstadt (Hesse), de lUniversité technique RWTH dAix-la-Chapelle (Rhénanie du Nord-Westphalie) et de lUniversité de la Ruhr de Bochum (Rhénanie du Nord-Westphalie), a pour thème la compréhension des mécanismes fondamentaux de la combustion oxygaz de poussière de charbon. Lobjectif des chercheurs est dabord dappréhender les mécanismes et les modèles mathématiques nécessaires à la description des procédés partiels. Sur la base de la modélisation de ces procédés partiels, une simulation numérique fiable de lensemble de la combustion peut alors être réalisée. Celle-ci peut ensuite être utilisée pour loptimisation de la technologie et pour réaliser des brûleurs et enceintes chauffantes améliorées pour des centrales à combustion oxygaz. A lUniversité technique de Darmstadt, ces procédés sont étudiés par trois départements dans le cadre de différents sous-projets interdépendants. Tout dabord, le département découlements réactifs et de technique des mesures (RSM), le département dénergie et de technologie des centrales (EKT) et le département des systèmes énergétiques (EST). A lEST, les scientifiques travaillent sur les principes physico-chimiques et la cinétique des réactions chimiques des composés de soufre et de chlore. Les composés chlorés sont de plus en plus présents dans la biomasse et peuvent, en raison de leur haute corrosivité, causer des problèmes dans les centrales. La présence de soufre dans les combustibles est également dune grande pertinence pour la purification des gaz de combustion. Comme des gaz de combustion sont remis en circulation dans le foyer, il peut y avoir une accumulation de ces types de gaz. Dans les expériences menées à lEST, la chimie du chlore et du soufre est étudiée. Au sein dun autre sous-projet mené au RSM et à la chaire de transfert de chaleur et de masse dAix-la-Chapelle, il est question détude expérimentale et de caractérisation de brûleurs à combustion oxygaz de poussière de charbon. Le défi est ici dappréhender les procédés couplés chimiques et de dynamique des particules avec une haute résolution spatiale et temporelle. Pour ce faire, des méthodes de diagnostic laser modernes seront utilisées. La spectroscopie dabsorption est, par exemple, particulièrement adaptée aux exigences des brûleurs de poussière de charbon. Dans le cadre dun autre sous-projet mené au RSM, cette méthode de mesure est adaptée à la combustion oxygaz afin de déterminer la concentration des principaux types de gaz et la température de lécoulement dune façon fiable. Lobjectif à long terme est lutilisation de cette méthode pour les procédés industriels. La modélisation numérique de linteraction turbulence-chimie est également le thème dun autre sous-projet auquel participe lUniversité technique de Darmstadt. A lEKT, des modèles et méthodes sont ainsi développés dans cet objectif, afin de décrire de manière fiable linteraction complexe du transport de particules, des turbulences et de la combustion des phases gazeuses et des particules. Pour la validation des modèles, des résultats expérimentaux sont nécessaires ; ils devraient être obtenus par les autres sous-projets. Le projet global Oxyflame a donc été lancé le 1er octobre 2013 pour une première période de financement. LUniversité technique de Darmstadt, lUniversité technique RWTH dAix-la-Chapelle et lUniversité de la Ruhr de Bochum y rassemblent leurs compétences afin dapporter une base scientifique à lalimentation énergétique et électrique. Au total, le projet de recherche pourrait atteindre une durée totale de douze ans à laide de périodes de financement supplémentaires.
Posted on: Sat, 02 Nov 2013 07:58:18 +0000