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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
The content is the property of © General Electric Company and must not be reproduced or disclosed to third parties without the express written consent of © General Electric Company
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.
The content is the property of © General Electric Company and must not be reproduced or disclosed to third parties without the express written consent of © General Electric Company
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
+213 (0)21 69 42 52
www.clarke-energy.com
Merci de votre attention