1 Module de SIG Elasri abdessadek

2015

cycle d’ingénieur Géoinformation 2ème année

Réalisé par : Elasri Abdessadek Demandé par : M .MAATOUK

STOCKAGE ET PIEGEAGE GEOLOGIQUE DE CO2

Recherche d’un site optimale pour le stockage de CO2 provenant des usines

Mini projet inclus dans les travaux du

module SIG (systèmes d’informations

géographiques).

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Sommaire

1. Mise en cadre de la problématique.

1.1- Qu’est-ce que le captage et le stockage géologique du CO2 ?

1.2 - Le captage du CO2 au niveau des grandes installations de combustion

d’énergie fossile.

2. Résolution de la problématique

2.1- élaboration de la carte d’estimation des émissions de CO2.

2.2- élaboration de la carte d’estimation de profondeurs des grès.

2.3- élaboration de la carte d’estimation des épaisseurs des grès.

2.4- élaboration de la carte du cheminement des pipelines d’alimentation

des usines.

2.5- solution au problème d’évacuation après la fuite.

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Introduction

La consommation mondiale actuelle d’énergie primaire est estimée à 10,5 Gtep

(tonne équivalent pétrole), dont environ 80 % d’origine fossile (pétrole, gaz et

charbon). Qu’ils émanent de l’Agence internationale de l’énergie (AIE), du Conseil

mondial de l’énergie (WEC), de la Commission européenne ou du Department of

Energy (DOE) américain, la plupart des scénarios prospectifs s’accordent à prévoir

une augmentation de cette consommation (entre 16 et 18 Gtep en 2030), toujours

dominée par les énergies fossiles. Or, si la combustion d’énergies fossiles

contribue aux émissions anthropiques de CO2, l’humanité ne sait se passer

d’énergie pour accompagner son développement. Pour répondre à cette exigence

et tant que des sources d’énergies alternatives n’auront pas atteint leur pleine

maturité, la possibilité de stocker le CO2 issu de sources concentrées d’émissions

est l’une des mesures d’atténuation envisagées, en complément d’actions

d’efficacité énergétique et de diversification des sources d’énergie pour stabiliser

la concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

1.1- Qu’est-ce que le captage et le stockage géologique du CO2 ?

Le captage et le stockage géologique du CO2 est un processus consistant à

récupérer le CO2 contenu dans les fumées de combustion de grosses installations

industrielles ou des gaz de procédés, à le

transporter et à l’injecter dans un lieu de stockage adapté en sous-sol. Parmi les

trois principales étapes (captage, transport et stockage),la première vise à séparer

le CO2 des autres éléments constitutifs

des fumées (essentiellement vapeur d’eau et azote) ou des flux de gaz. C’est de

loin la plus coûteuse puisque estimée, selon le GIEC2,à environ 2/3 du coût global.

Elle est pourtant nécessaire pour au

moins deux raisons :

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1. Les fumées de combustion contenant en moyenne entre 3 et 15 %de CO2,

séparer le CO2 permet de réduire les volumes à transporter et donc les coûts

2. Les sites de stockage géologique adaptés au stockage du CO2 nécessitent un

certain nombre de caractéristiques et sont donc limités ; stocker le seul CO2

permet d’optimiser les capacités de stockage existantes.

1.2- Le captage du CO2 au niveau des grandes installations de combustion

d’énergie fossile.

En raison de leur coût d’investissement élevé, les technologies de captage du CO2

sont plus particulièrement adaptées aux sources d’émissions importantes et

concentrées tandis qu’elles n’apparaissent pas appropriées dans le cas de sources

diffuses. La production d’électricité à partir de centrales thermiques représente, à

elle seule, un peu plus de 42 % de la totalité des émissions de CO2 anthropiques

émises chaque année dans le monde et quasiment 80 % des émissions totales de

sources industrielles. Ces centrales électriques (et notamment celles fonctionnant

à partir de charbon) ainsi que, dans une moindre mesure, quelques autres

installations industrielles telles que les cimenteries, les raffineries, les installations

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de production d’engrais, de la sidérurgie et de la pétrochimie, sont, à ce jour,

celles pour lesquelles le captage du CO2 apparaît le plus efficace.

2. Résolution de la problématique

2.1- élaboration de la carte d’estimation des émissions de CO2.

Pour la réalisation de cette carte, on importe le fichier Excel des émetteurs de CO2,

après avoir déterminé le système de coordonnées convenable qui est dans ce cas

pour tout le projet ‘France zone 2(degrés)’.En suite on selecte la valeur CO2 de

tous les attributs pour la classer et travailler dessus.

Pour la carte de la région de lorraine, elle a été extraite du fichier ‘communes’et

exporté dans un nouveau fichier la contenant uniquement.

Le jeu de statistique accompagnant est résultat du calcul automatique d’arcgis sur

les données.

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2.2- élaboration de la carte d’estimation de profondeurs des grès.

Pour cette carte, on adopte le même principe pour extraire la couche de la carte de

lorraine ainsi que la classification des données quantitatives des profondeurs .On

ajoute également la carte ‘communes’ de toute la France pour disposer d’un

fond de carte des points hors la région de Loraine.

On a inversé la taille des symboles, allant des grands symboles pour la profondeur

maximale (le pus petit nombre) aux petits symboles pour les plus élevées (au

dessus du niveau moyen des mers),pour envisager l’importance de la profondeur

en corrélation avec notre problème générale.

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2.3- élaboration de la carte d’estimation des épaisseurs des grès.

Toujours le même principe adopté concernant les deux couches de cartes (Lorraine

et France).En plus, vue l’encombrement des points représentants l’information

des épaisseurs, on a opté pour l’utilisation d’une liste de couleurs différentes, en

effet la lecture de la carte semble plus facile vis-à-vis cet aspect.

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2.4- élaboration de la carte du cheminement des pipelines d’alimentation des

usines.

La philosophie de l’analyse pour résoudre ce problème réside à tenir en compte

toutes les contraintes. D’abord on crée des modèles numériques de terrain (TIN) à

partir des trois données mnt, épaisseur et profondeur, ensuite on les transforme en

raster(TINGRID).

En premier lieu, on reclasse les tingrids de profondeurs et de l’épaisseur des grès

de manière à attribuer des poids plus élevés à celles de grande profondeur (>800)

et de grande épaisseur.

Grace à l’outil de pondération, on effectue une somme pondérée (weighted

overlay) des deux résultats de reclassification.

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Ensuite, une analyse approfondie se déclenche pour pouvoir déterminer les zones

obéissantes aux deux contraintes de profondeur et d’épaisseur. Cela mène à des

calculs avec l’outil (raster calculator) pour dégager les zones appropriées.

Dans une autre étape, on délimite une zone tampon autour des villes (un buffer

de20 km).Ce résultat sera ensuite intersecté avec le résultat précédent.Il en résulte

un site finale qui lui aussi subit des analyses pour vérifier la contrainte de proximité

aux grands émetteurs de CO2 cernés dans une zone triangulaire. Enfin ou aura

notre site final.

D’autre part on calcule la pente des élévations en se basant sur l’altitude de

‘tingrid de mnt’.Par la suite, cette pente connaitra une reclassification pour

donner les poids les plus élevés aux pentes les plus faibles qui serviront comme

chemin des pipelines de transport de CO2.

Et enfin pour arriver au plus court chemin, on calcule le cout de la distance en

fonction de la pente déjà calculée et le site final, et le résultat de cette opération

s’ajoute aux fichiers des grands émetteurs (des points qui ont été aussi extraits de

l’intégralité des émetteurs donnés)pour calculer le plus court chemin entre ces

derniers et le site final .

Comme décrit ici dans ce model builder :

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Le voila le résultat des pipelines qui suivent au maximum les vallées :

Concernant leur forme au niveau de la carte de Lorraine :

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Sous arcscène j’ai réalisé le mode 3D de la carte de lorraine dont les reliefs

semblent discernables, et cela on donnant comme facteur d’altitude le mnt des

altitudes, on voit que les lignes suivent les terres plates et celles d’altitude moins

élevées.

2.5- solution au problème d’évacuation après la fuite.

Ce problème suppose l’étude de l’exposition des communes incluses dans

Lorraine, et l’intersection des éléments de l’intersection avec les distances

euclidiennes du site pour dégager les zones en vrai danger vis-à-vis l’écoulement

des vents.

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Conclusion

La réalisation de ce mini projet mets l’accent sur l’utilité des systèmes

d’informations géographiques pour soumettre des résultats facilement

exploitables par les décideurs, on en tire également l’importance des SIGs pour

la bonne gestion des ressources, de l’espace, et du temps vue les enjeux intenses

qui s’accentuent graduellement vis-à-vis ces trois éléments notamment les

ressources naturelles et l’espace.

Donc les SIGs demeurent et demeureront un outil incontournable qui aide à gérer,

optimiser, analyser et prévenir les risques de plus en plus fréquents et dangereux.

N.B : le présent document est accompagné des 4 cartes demandées ainsi

qu’une vidéo de visualisation 3d sous arcscène