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Cogénération : production efficace d’électricité à partir de gaz naturel, biogaz et gaz de torche

SOMMAIRE

1 Moteur à gaz et cogénération

2 Application industrie et municipalities

3 Application centrales électriques

4 Application biogaz

5 Application gaz torchés

1. Moteur à gaz et cogénération

Cogénération : rendement total >90%

L’énergie électrique générée est…

• utilisée par des consommateurs individuels

(exemple: briqueterie, aéroport…)

• alimenter le réseau d’électricité public

L’énergie thermique récupérée sert à…

• produire :

- de l’air chaud

- de l’eau chaude 75 - 90°C

- de la vapeur (~500 kg/h @8bars / MWe)

• alimenter les industries de :

- Agroalimentaire

- Matériaux construction

- Boissons

- Textile

- Plastique

- Electronique

- ….

Chaleur et électricité : cogénération

Par la combustion interne du gaz naturel, de l’énergie mécanique et thermique est générée :

- l’énergie mécanique est convertie en électricité via l’alternateur

- l’énergie thermique peut être valorisée via des échangeurs de chaleur à des fins de chauffage

La cogénération avec les moteurs GE Jenbacher est adaptée aux besoins des

clients pour une production d’électricité et de chaleur flexible et efficace

Trigénération: électricité, chaleur et froid

Maintenance du système d’absorption très faible (pas de pièces mobiles)

Fonctionnement silencieux du système d’absorption

De l’eau comme réfrigérant, pas de substances nocives pour l’atmosphère

Production de froid à faible coût, à partir de la chaleur récupérée

Cogénération: économies d‘énergie

~40% d’économie

d’énergie primaire

~50% de économie de

émissions CO2

Economies

(1 – 2,5/4,33) * 100 = 42% d’économie d’énergie primaire grâce à la cogénération

2. Application industrie et municipalities

GE Jenbacher : leader de la cogénération / trigénération

+3,500 moteurs à gaz GE Jenbacher fonctionnant au

gaz naturel

+4,700 MWel sont installés dans le monde entier

Hauts rendements de production électrique, chaleur

et froid; qui assurent une efficacité totale > 90%

Réduit les pertes de transmission

Réduit les combustibles fossiles et les émissions de

gaz à effet de serre

Cogénération et trigénération Coût de l‘électricité

~ 6ct/kWh

€ct/kWh

Application

cogénération

Valeur

calorifique

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Energie fiable pour l’industrie du

textile au Pakistan

7 moteurs à gaz GE Jenbacher fournissent une source d’électricité fiable, indépendante et abordable et aide ainsi les entreprises de textile au Pakistan à répondre à leurs objectifs en terme de production et de livraison.

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Efficacité énergétique optimale

avec la trigénération à l’aéroport

de Cologne/Bonn

* Source : rapport annuel 2007 de l‘aéroport

4 moteurs à gaz GE Jenbacher ont dépassé 200,000 heures

d’opération et ont généré environ 46,000 MWh électrique

évitant l’équivalent de 360,000* tonnes de CO2 depuis 1999

Investissement

0,48 Investissement

0,39

Investissement

0,43

Maintenance

0,66 Maintenance

0,64

Maintenance

0,57

Révision générale

0,19 Révision générale

0,19 Révision générale

0,16

Conso gaz

0,43 Conso gaz

0,41 Conso gaz

0,41

Conso Huile 0,12

Conso Huile 0,12 Conso Huile 0,12

Gains conso thermique

-0,27

Gains conso thermique

-0,25

Gains conso thermique

-0,25

Coût moyen Sonelgaz

2,32

-0,30

0,20

0,70

1,20

1,70

2,20

Moteur à gaz 1 MW

1,6 DZD

- 31 %

Moteur à gaz 2 MW

1,51 DZD

- 35 %

Moteur à gaz 3 MW

1,44 DZD

- 38 %

Sonelgaz

2,32 DZD

Coût du kWh

-200 000 000 DZD

-100 000 000 DZD

- DZD

100 000 000 DZD

200 000 000 DZD

300 000 000 DZD

400 000 000 DZD

500 000 000 DZD

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Revenus sur 15 ans

Moteur à gaz 1 MW

Moteur à gaz 2 MW

Moteur à gaz 3 MW

Rentabilité

- Retour sur investissement ~ 4 ans

- Gains supplémentaires liés à la fiabilisation du réseau

La cogénération EST rentable en Algérie, malgré des coûts de

l’énergie extrêmement bas !

Briqueterie Tlemcen, Algérie

Cogénération gaz naturel

1 x JMS616,

2,2 MWe

Mosquée Djamaa El Djazaïr

Trigénération gaz naturel

4 x JMS320,

4 MWe

Développement de la cogénération….

POURQUOI ?

- Potentiel >> 500 MW

- Décentralisation de la production d’énergie pas de transport !

- Soutien local du réseau

- Utilisation rationnelle de l’énergie

- Investissement privé

COMMENT ?

- Application des décrets sur la revente d’électricité

- Tarifs incitatifs pour diminuer le retour sur investissement < 3 ans

- Hausse des tarifs de l’énergie

- Audits énergétiques et sensibilisation

3. Application centrales électriques

Comparatif moteur / turbine

Rendement électrique

jusqu’à 48.7%

Démarrage rapide (5 min)

Haute efficacité en charge

partielle

Réactivité aux variations de

charge

Montage rapide

Extension facile pour toute

taille de site

Coûts d’installation

compétitifs

Centrale avec plusieurs moteurs à gaz

Dans la gamme de 0.5 à 20 MW les moteurs à gaz sont la solution la plus

économique en terme de production décentralisée comparé aux turbines à gaz

Moteur à gaz: la solution la plus économique

Moteur à gaz: niveau d’émission les plus faibles

Les moteurs à gaz ont les plus faibles niveau d’emission de CO2, SO2, NOx et

particules comparé aux turbines à gaz et aux moteurs diesel

Longue durée de vie et haute disponibilité des moteurs à gaz de 0.5 à 20 MW

Moteur à gaz: grande disponibilité

Meilleure solution économique

Faible détarage

Basse pression

Flexibilité

Faibles niveau d’émission

Technologie des moteurs à gaz

Parfaitement adapté pour les besoins

en énergie des régions du Sud

Centrale 90 MW, Bangladesh

Centrale de production

32 x J620,

90 MWe

Moranbah Colliery, Australia

Gas de mine

15 x JMS620

45MWe

Le nouveau moteur J920

Disponible à partir de 2014

Puissance élec. : 9,5 MW

Rendement électrique

exceptionnel : 48.7%

4. Application biogaz

Biogaz de décharge :

- Formé durant la décomposition des substances organiques dans des conditions anaérobiques

- Constitué de méthane, de dioxyde du carbone, de nitrogène et d’oxygène

- Carburant de haute qualité pour les moteurs à gaz

- PCI ~4.5 kWh/m3N

Formation du biogaz

Déterminé par : - La taille de la décharge

- La composition des déchets et la portion de biomasse

- La durée écoulée depuis la mise en service de la décharge

- Le taux d’humidité

- Les conditions climatiques (température, vent, Patm)

- La structure de la décharge

En conditions anaérobiques: - Le méthane est le composant essentiel du biogaz

Composition du biogaz

Méthane54%Dioxide de

carbone40%

Azote4%

Oxygène1%

Traces de gaz1%

40 à 50 % du gaz produit peut être utilisé pour la production d’énergie

Portion du biogaz valorisable

1 million de tonnes des déchets produit suffisamment de gaz pour faire marcher un moteur à

gaz de type J320 (1 MW) pendant 20 ans

- 1 tonne de déchets municipaux peut produire 150 - 250 m3N LFG (Ø 200 m3

N)

- 40 - 50% du gaz est à collecter = 100 m3N

- Pouvoir calorifique inférieur = ~4.5 kWh/m3N

- 1,000,000 tonnes de décharge x 100 m3N x 4.5kWh/m3

N = 450,000,000 kWh

- 20 ans de production du biogaz x 8,760 heures = 175,200 heures de production de gaz

- 450 million kWh / 175,200 h.o. = 2,569 kW d’énergie

- 2,569 kW x 40% du rendement électrique = 1,027 kW capacité à installer

1,000,000 tonnes de déchets

Capacité installée : 1 MW

Valorisation en énergie électrique

Torchère

Puits à gaz

Echappement

Energie

électrique

Conduite collectrice de gaz

Aéro-refroidisseurs Filtres et

soufflante

Fonctionnement en cogénération

Récupération

et traitement

des lixiviats

Modules Nucleos

Lagunage et stockage du lixiviat

Blaringhem, France

Gas de décharge

2 x JGMC 320

2 MWe

Gas de décharge

5x J620 + 2x J320

14 MWe

Calvert, UK

Oued Smar, Algérie

3000 Nm3/h vont être

torchés… potentiel

renouvelable > 5 MWe !

5. Application gaz torchés

Principaux avantages

Flexibilité du combustible

Fonctionnement stable en mode îlotage

Fonctionnement possible à très faible indice de méthane

Valorisation du gaz associé

Valorisation du gaz associé

Coût de l‘électricité

€ct/kWh

1.5ct/kWh

150 milliards de m3 de gaz torchés / an…

= demande annuelle de gaz naturel en France et

en Allemagne

Substitut le diesel dans la production électrique

et ainsi évite les frais de transport et de stockage

…un site de 1 MW économise 2 millions de

litres de diesel par an

Réductions significatives des émissions de gaz

à effet de serre

Utilisation du gaz associé

3.5ct/kWh

Application

gaz associé

Valeur de

crédit

carbone

Waha,

Tunisia

Gas de torchère

3x JGC312, conditions +55°C,

1.1MWe

Arctique,

Russie

Gas de torchère

5 moteurs, conditions -50°C,

3.8MWe

Gaz de centre de

stockage de déchets

Biogaz

Gaz de mine

Mode Ilôté Gaz naturel

Industrie

Cogénération /

Trigénération

Fertilisation

de serres

Gaz de station

d’épuration

Gaz de

pétrole

Gaz de

synthèse

Gaz naturel

Centrales de

production

Applications moteur à gaz…

Orientation Service

Conception de l’installation

Management de Projet

Chantier

Mise en service

Maintenance

Stockage Pièces détachées

Orientation Produit

Conception des moteurs

R & D

Fabrication

Pièces détachées

Complémentarité GE / Clarke Energy

Clarke Energy Algérie

28 rue des Tourelles

Hydra - ALGER

algeria@clarke-energy.com

+213 (0)21 69 42 52

www.clarke-energy.com

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