Le solaire pour diminuer l'utilisation du gaz naturel dans les centrales

Le 11 avril dernier, GDF Suez a stoppé trois centrales à gazgaz en France. Le prix du charbon a tellement chuté que la plupart des pays européens envisagent de plus en plus de laisser de côté le gaz naturel et le pétrolepétrole pour revenir au charbon. La dévaluation de ce combustiblecombustible est due à l'exploitation des gaz de schiste aux États-Unis : devenant autosuffisants en énergieénergie grâce à ce gaz, ils vendent à des prix imbattables leurs réserves de charbon.

Bien qu'il soit difficile de combattre le retour au charbon, nombre de laboratoires de recherche proposent des solutions innovantes pour réduire la consommation des combustibles fossiles dans les centrales. Le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) a récemment présenté le prototype d'un système qui permettrait aux centrales au gaz naturel de consommer 20 % de combustible fossile en moins qu'aujourd'hui. « Notre système permettrait aux centrales d'utiliser moins de gaz naturel, pour finalement produire la même quantité d'électricité qu'actuellement », explique Bob Wegeng, l'ingénieur chargé du projet.

Le dispositif construit par le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) concentre les rayons solaires pour utiliser leur énergie et transformer le gaz naturel en syngas (gaz de synthèse). © Pacific Northwest National Laboratory

Le système utilise l'énergie solaire pour convertir le gaz naturel en un gaz de synthèse. Ce syngas produit contient de l'hydrogènehydrogène et du monoxyde de carbone. Il est plus énergétique que le gaz naturel. Ainsi, la même quantité d'électricité pourrait être produite avec moins de gaz naturel. Dans les tests préliminaires, les scientifiques montrent que 63 % de l'énergie solaire a pu être convertie en énergie chimique. Celle-ci a transformé 90 % du gaz naturel en gaz de synthèse. Les chiffres publiés lors de la 9^e Annual International Energy Conversion Engineering Conference (AIECEC) sont attrayants, mais ils concernent un prototype. Pour alimenter une centrale de 500 mégawatts, il faudrait 3.000 dispositifs de ce type.

Un miroir pour convertir le gaz naturel

Le prototype mesure 1,2 m de long et 60 cm de large. Pour qu'il soit efficace, l'énergie solaire doit être concentrée en un point. Un miroirmiroir parabolique dirige l'énergie solaire vers une chambre où elle est absorbée sous forme de chaleurchaleur. La lumièrelumière chauffe le gaz naturel qui circule dans les canaux du réacteur. Ces derniers contiennent un catalyseurcatalyseur qui permet de transformer le gaz naturel en gaz de synthèse.

L'échangeur de chaleur comprend des canaux plus étroits, à peine plus épais qu'un cheveu. Ils permettent de recycler la chaleur résiduelle de la réaction chimiqueréaction chimique qui transforme le gaz. En réutilisant cette chaleur, l'énergie solaire est employée plus efficacement. Le dispositif peut aussi contourner le système de conversion du gaz et utiliser directement le gaz naturel, de façon à pouvoir faire fonctionner la centrale en cas de temps nuageux.

Le système n'est encore qu'un prototype. L'objectif de l'équipe est de maintenir un coût global faible pour que d'ici 2020, les centrales utilisant ce dispositif ne dépassent pas les quatre centimes d'euro par kilowattheure. Elles seraient ainsi compétitives avec les centrales à charbon classiques.