Chine: mise en oeuvre de la production d'électricité à partir de CO2 supercritique

Un ensemble d'unités de production d'électricité utilisant du dioxyde de carbone supercritique (CO2) est entré en service commercial samedi dans la province du Guizhou, dans le sud-ouest de la Chine, marquant ainsi la première application commerciale de cette technologie innovante dans le pays.

L'unité, désormais en exploitation commerciale et située dans une usine exploitée par Shougang Shuicheng Iron and Steel (Group) Co., Ltd. dans la ville de Liupanshui, dans la province de Guizhou, constitue un projet de démonstration pour la technologie de production d'électricité à partir de CO2 supercritique utilisant la chaleur résiduelle du processus de frittage, selon son développeur, l'Institut de l'énergie nucléaire de Chine, qui dépend de la China National Nuclear Corporation (CNNC).

Le projet s'appelle Chaotan One, et chaque unité de ce projet affiche une capacité de production d'électricité de 15 mégawatts.

« Ce projet met en avant l'utilisation de la technologie de production d'électricité à base de CO2 supercritique, une technologie innovante caractérisée par un rendement élevé, un système compact, un nombre réduit de systèmes auxiliaires et une réactivité accrue », a déclaré Huang Yanping, scientifique en chef de CNNC et concepteur principal de Chaotan One.

« La mise en service commerciale de ce projet marque une étape importante, représentant la première transition de cette technologie innovante du laboratoire à l'application commerciale dans le monde », a ajouté Huang.

À l'échelle mondiale, des efforts et des recherches incessants ont été déployés pour produire de l'électricité. Jusqu'à présent, le principe de la production d'électricité par énergie thermique, nucléaire ou par récupération de chaleur résiduelle est similaire à celui de « faire bouillir de l'eau » : chauffer l'eau pour la transformer en vapeur, faire tourner une turbine et produire de l'électricité, explique Huang.

« La production d'électricité à partir de CO2 supercritique est une technologie innovante de conversion thermoélectrique », a déclaré Huang.

Il a expliqué que lorsque la pression de travail du CO2 dépasse 73 atmosphères et que la température dépasse 31 degrés Celsius, il passe à l'état supercritique.

Le CO2 présente alors une densité croissante, se rapprochant de l'état liquide, ce qui lui permet de stocker davantage d'énergie. Parallèlement, sa viscosité reste très faible, proche de celle d'un gaz, ce qui réduit la résistance à l'écoulement.

Huang a illustré ce phénomène par une analogie : « C'est comme un homme fort qui pédale sans effort sur un vélo dont la chaîne est lubrifiée, lui permettant de parcourir de longues distances. »

Comparée aux technologies conventionnelles de production d'électricité à partir de la chaleur résiduelle de la sidérurgie, la centrale Chaotan One a augmenté l'efficacité de la production d'électricité de plus de 85 %, la production nette d'électricité de plus de 50 % et a réduit la surface au sol nécessaire de 50 %.

L'Institut chinois de l'énergie nucléaire a entrepris des recherches sur la technologie de conversion d'énergie au CO2 supercritique, une technologie de pointe mondiale, en 2009. En 2023, la construction de son projet de démonstration a débuté à Liupanshui.

Outre son caractère innovant, la production d'électricité à partir de CO2 supercritique est appelée à contribuer de manière significative aux objectifs de neutralité carbone de la Chine en convertissant efficacement la chaleur résiduelle industrielle en électricité.

« Au-delà de la production d'électricité à partir de chaleur résiduelle, cette technologie offre des perspectives d'application encore plus vastes », a déclaré Huang.

Il a ajouté que cette technologie permet de surmonter les obstacles techniques liés à l'utilisation efficace des sources d'énergie de petite et moyenne taille et des sources de chaleur à moyenne et haute température dans le monde entier.

En 2024, CNNC a lancé un projet de démonstration intégrant les technologies de stockage d'énergie par sels fondus et de production d'électricité à partir de CO2 supercritique, avec des opérations de démonstration prévues pour 2028.

« À l'avenir, la technologie de production d'électricité à partir de CO2 supercritique sera intégrée à diverses sources de chaleur pour former des systèmes de production d'électricité, élargissant ainsi ses applications à l'énergie solaire thermique, à la récupération de chaleur résiduelle, au stockage d'énergie et à d'autres domaines », a déclaré Huang.