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Système de valorisation d’un gaz de synthèse
Moteur ou turbine à gaz?
Généralités
Gazogène Alternative aux combustibles
fossiles Voies pour valoriser un gaz
synthétique
Sommaire
1. Principaux points de comparaison entre TAG & Moteur (1/2)
2. Installation de référence de 5MWé alimentée en GN
3. Techniques d’obtention d’un gaz de synthèse
4. Caractéristiques de 3 gaz de synthèse
5.Comparaisons entre TAG et moteur
1. Principaux points de comparaison entre TAG & Moteur (1/2)
Gamme de puissance: Moteur jusqu’à 3MW TAG jusqu’à 300MW (cycle
simple) Pour TAG meilleure récupération des pertes thermiques
(95% dans les gaz d’échappement) → si cogénération utilisation pour process industriel nécessitant une pression et température élevées
Dans moteur déperditions multiples (récupérations sur les fumées, sur circuit de refroidissement bloc moteur, sur circuit de refroidissement des huiles de lubrification) → si cogénération utilisation pour chauffage et production d’eau chaude
SFC (TAG) > SFC (Moteur) et d’autant plus hors de la pleine charge
Principaux points de comparaison entre une TAG & Moteur (2/2)
Masse par unité de puissance: exemple 5MWé TAG 5MWé = 1t/MW Moteur 5MWé = 5t/MW
Encombrement: exemple package de 5MWé package TAG = 50% package moteur
Start time: 30 à 60 secondes pour petite TAG 1 à 2 minutes pour TAG plus puissante moins de 10 secondes pour moteur
Dual fuel: transfert en fonctionnement pour TAG plus facile que pour moteur
Coût de maintenance plus faible pour TAG (consommation d’huile très faible)
Vibrations TAG moins importante Emission de polluants: CO2: Moteur < TAG car SFC
NOx: Moteur > TAG
2. Installation de référence de 5MWé alimentée en GN
Moteur TAG
Puissance électrique 2 x 2,5 MWé 5 MWé
Rendement électriqueRendement électrique 38,5%38,5% 32%32%
Rendement thermique 42% 42%
Puissance thermique 5,45 MWth 7MWth
Durée de vie 20 ans 20 ans
Disponibilité Si 3624h : 95%Si 8600h : 90%
Si 3624h : 95%Si 8600h : 92,2%
Coût investissementCoût investissement 691 €/kWé en 2001691 €/kWé en 2001 781 €/kWé en 2001781 €/kWé en 2001
Charges d’exploitation 13 €/MWh 10 €/MWh
Emissions (kg/MWh) CO2 : 306NOx : 0,139
CO2 : 362NOx : 0,167
Coût net de production Coût net de production (€/MWh)(€/MWh)
Si 3624h : 62,85Si 3624h : 62,85
Si 8600h : 43,57Si 8600h : 43,57Si 3624h : 76,67Si 3624h : 76,67
Si 8600h : 47,69Si 8600h : 47,69
Source: Ministère de l’économie
3. Techniques d’obtention d’un gaz de synthèse
PYROLYSE GAZEIFICATIONBiomasse
Chaleur
Vapeur
Charbon
Gaz pauvres
Agents de gazéification
Gazéification
Lit fixe jusqu’à 2MW Lit fluidisé bouillonnant jusqu’à 2 MW Lit fluidisé circulant jusqu’à 10 MW
4. Caractéristiques de 3 gaz de synthèse
Gaz sec Gazde PRME synthétique
%H2 35 5 5
%CO 25 16 12%CO2 25 14 13,5
%CH4 10 5 3,5
%N2 5 58 63
PCI (kWh/nm3) 2,91 1,21 0,918
P=100kW QV (nm3/h) 107 258 340
P=1MW QV (nm3/h) 1074 2583 3404
P=5MW QV (nm3/h) 5369 12913 17021
Güssing
5.Comparaisons entre TAG et moteur
moteur turbine
encombrement - +
pression d'admission + -
entretien ~ ~
investissement + -
Conclusion
Pélec > 10 MW turbine
0,25<Pélec<10MW choix difficile Choix de l’industriel selon l’espace
disponible, le budget, la disponibilité du process nécessaire…