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Le Charbon, le gaz et leur usage:
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RéactionseVCOOC 08,422 +→+
eVOHCOOCH 37,822 2224 ++→+
eVOHOH 02,522 222 +→+
eVOHCOOHC 7,49108132 222104 ++→+eVCOparénergie 21,62=
Expression en kcal/kg:
kgkcalCOOC /800022 +→+
1 kep=10000 kcal
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Unités• 1 Tep=10034 Mcal = 42 GJ =11,7 Mwh • 1 Tec= 7000 Mcal = 29 GJ = 0,69 Tep • 1 Baril de pétrole(bbl)= 159 litres = 136 kg• 109 BTU = 1055 GJ = 25 tep• 106 m3 gaz naturel = 0,855 tep
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TPES vs Electricité
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Pétrole Charbon Gaz Ren. Nucléaire Hydro
TPES %Electricité
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% electricité/technique
0
20
40
60
80
100
120
Total Pétrole Charbon Gaz Ren. Nucléaire Hydro
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CO2 par combustibles fossiles
Emissions de CO2 pour la production d'énergie avec différents combustibles fossiles
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
Charbon Fioul Gaz Charbon Cogen Fioul Cogen Gaz Cogen
Em
issi
ons
kg/k
Wh
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Le Gaz
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Transport du gaz• Gazoducs:
– 10 à 120 cm de diamètre– 105 bars, recompression– 1 millions de kms
• Méthaniers– Liquéfaction: -162 degrés. – 400 M€ pour 3,5 millions de tonnes– Navires cryo. 100000 tonnes=200 M€
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Cycles combinés
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Cycle Combiné à Gaz
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Le Charbon
•Les avantages:AbondantBien répartiBon marché
•Les inconvénientsPolluants atmosphériques (SO2, poussières)Cendres radioactivesRejets de CO2
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Usages du charbon
• Electricité: 60%• Sidérurgie: 15%• Cimenteries: 5%• Chauffage et autres: 20%
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Composition typique du charbon
Minéraux10%
Charbon ss.68%
Eau12%
Volatiles10%
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Pouvoir calorifique charbon
• Pouvoir Calorifique Supérieur (kcal/kg)– PCS=80C+340(H-O/8)+20S (% de masse)
• Pouvoir Calorifique Inférieur– PCI=PCS-(67H+6Tm) Tm humidité en %– Chaleur latente H2O=600 kcal/kg
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Types de charbon
Tourbe LigniteFlambant
secFlambant
gras Gras AnthracitePouvoir calorifique kcal/kg 1000-1500. 3500-4500 4500-6500 6500-7800 6500-7800 7800-8500
Humidité % >50% 25-50% 14-25% 5-10% 5-10% 1-6%
Teneur en cendres 50%. 30-50% 20-30% 10-20% 10-20% 0-10%
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Réserves de charbon
Charbon Lignite Total
116 139 256
8 14 2141 80 122
Ex URSS 97 132 2300,2 0 0,2
Afrique 61 0,2 61Australie 47 43 90Chine 62 52 114
75 12 87509 474 984
5508 1160 66689% 41% 15%
Unité = Gt Réserves (source IEA 2000)
Amérique du NordAmérique du sud et centrale
Ressources million tonnes métriques brutesRatio réserves/ressources
Europe centrale
Moyen Orient
Autres Asie PacifiqueTotal Monde Mt. Métriques brutes
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Pays exportateurs
Mt Importateurs Europe Japon Autre Asie Amérique Total Monde
29,7 78,5 53,8 2,2 171,642,8 3,1 14,8 2,2 66,26,3 14,3 8 3,1 33,77,3 13,2 28,9 3,2 54,1
19,6 0 0 6,5 29,6105,7 109,1 105,5 17,2 355,2
IndonésieColombieTotal
ExportateursAustralieRSACanada
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Détail des coûts
Australie RSA Colombie
Mini 10 12 17Maxi 30 17 25Moyen 22 15 21
5 4 427 19 254 6 42 2 3
28 23 2833 27 3214 10 78 12 10
10 11 447 37 39
Coût CIF Japon 41 39 42
43 38 36
Prix de revient du charbon vapeur exporté
Coût direct mine
AmortissementsCoût complet mineTransport terrestreCoût portuaireCoût direct FOBCoût complet FOB
Coût CIF USA
Fret vers EuropeFret vers JaponFret vers USACoût CIF Europe
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Centrale Charbon Conventionnelle
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Le charbon propre
SO2:•charbon à faible taux de S ou•Réaction avec la chaux (production d’un sulfate)NOx:•Températures de flamme < 1300 d° (Lit fluidisé)Poussières:•Filtres
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Procédés• Injection de charbon pulvérisé (PCI) : flamme
1400 d°. Standard• Lits fluidisés: flamme 900 d°. Propres• Gazéification: réaction vers 1500 d° avec air
(oxygène) et eau. Production d’un mélange H2, CO, CO2
• Liquéfaction. Production de combustibles liquides pour environ 25$/baril. Par exemple Fisher-Tropsch
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Centrale avec désulfuration
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Procédés 2Gaz de synthèse: exemple (dépend du mélange O2+H2O)
Fischer-Tropsch: catalyseurs Fe ou Co
CO+H2→CnH2n+ n/2 O2
![Page 24: Le Charbon, le gaz et leur usage - Sauvons le Climat](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022050504/6271b2452732e236002fc9d3/html5/thumbnails/24.jpg)
Centrale cycle combiné gazéïfication intégrée
![Page 25: Le Charbon, le gaz et leur usage - Sauvons le Climat](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022050504/6271b2452732e236002fc9d3/html5/thumbnails/25.jpg)
I. Capture et stockage du CO2
![Page 26: Le Charbon, le gaz et leur usage - Sauvons le Climat](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022050504/6271b2452732e236002fc9d3/html5/thumbnails/26.jpg)
Fossiles sans CO2• Capture du CO2
– Post-combustion C+O2→CO2+Energie– Pré-combustion C+H2O →H2+CO
H2+1/2O2 →H2O+EnergieCO+1/2O2 →CO2+Energie
– Elimination du N2 avant (oxy-combustion)• Séquestration
– Anciens gisements pétroliers et gaziers (250 Gt?)– Anciennes mines de charbon (5 GtC)– Nappes salines aquifères (250 GtC? )
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Fossiles sans CO2
•Deux expériences: Sleipner, Weyburn•Surconsommation énergétique: 8 à 15% (MEDD)•Surcoût kWh: 50 à 100% (Charbon pulvérisé), 35 à 50%(gaz)•Surcoût investissement: 80 % (Charbon pulvérisé), 100%(gaz)
![Page 28: Le Charbon, le gaz et leur usage - Sauvons le Climat](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022050504/6271b2452732e236002fc9d3/html5/thumbnails/28.jpg)
Type de stockage
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Captage stockage Lacq