La "séquestration" du CO 2
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- Pierre-Louis Pinard
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1 La "séquestration" du CO 2 Capture, transport et stockage Pierre Le Thiez
2 Emissions industrielles de CO 2
3 Moyens de réduction techniques Evolution du mixte énergétique Charbon, pétrole Gaz naturel Energies renouvelables aîtrise de l énergie endement énergétique tilisation rationnelle de l énergie Séquestration physique Capture & séparation du CO 2 Séquestration dans l océan estion du cycle du carbone Concepts avancés Séquestration géologique Ocean Gisements déplétés de gaz et de pétrole Veines de charbon Opérations à valeur ajoutée EOR, EGR ECBM Stocks naturels de carbone Formations salines Aquifères Sources:Derived FromNETL & IEA Illustratio Techniques industrielles de capture et de stockage de CO 2
4 Capture, transport et stockage du CO 2 Capture Transport Stockage
5 La capture du CO 2 Sleipner A Sleipner T (traitement du gaz)
6 Capture "post-combustion" Combustible Air Combustion Fumées CO 2 Extraction N 2 /H 2 O CO 2 Installations existantes Larges volumes de fumées diluées en CO 2 et à faible pression
7 "Oxy-combustion" Distillation cryogénique OU Oxydation de métal Air O 2 Combustible Recyclage du métal Combustion CO 2 /H 2 O Condensation H 2 O H 2 O CO 2 Nouvelles installations Volumes de gaz plus faibles et concentrés en CO 2
8 Capture "pre-combustion" Combustible 0 2 /H 2 0 Steam reforming ATR POx Shift reactor CO 2 Extraction H 2 Air Combustion N 2 /H 2 O CO 2 Nouvelles installations ATR : autothermal reforming POx : partial oxidation La voie vers l'hydrogène
9 Procédés de séparation utilisés Principales options pour la capture Absorption chimique (amines, carbonates) Absorption physique (Selexol, Rectisol, ) Absorption physico-chimique (a-mdea ) Adsorption (TSA ou PSA) Membranes Cryogénie Procédé actuellement le plus utilisé Faibles débits Encore à développer Fortes teneur en CO 2 Combinaison de différents procédés, réacteur membranaire
10 Les coûts de capture 30 à 60 par tonne de CO 30 à 60 par tonne de CO 2 $/tco 2 $/tco % 15% concentration CO t CO 2 /j Potentiel de réduction des coûts : amélioration des solvants, adsorbants
11 Les coûts de capture Boiler house Turbine hall De-SOx plant Capturer le CO 2 - double les coûts de production - diminue le rendement de l'usine de 15 à 25%
12 Transport du CO 2 Aux USA: plusieurs milliers de km pour des actions de EOR pas de réglementation transport sous forme supercritique risque de corrosion/hydrates Coût du transport : Diamètre Epaisseur Longueur Lieu de pose (on ou off-shore
13 Coût du transport Coût du transport ( /t CO2) Longueur de la canalisation (km) 3 Mt CO2/an - on-shore 10 Mt CO2/an - on-shore 3 Mt CO2/an - off-shore 10 Mt CO2/an - off-shore 2 à 3 par tonne de CO 2 pour 100 km
14 Stockage géologique du CO 2 Pourquoi? Où? Comment?
15 Stockage géologique du CO Gt 920 Gt Gt
16 Les différents types de stockage Gisements d'hydrocarbures (huile / gaz) Structures piégeantes Etanches (aux gaz non réactifs) Objets bien connus Intérêt économique via EOR / EGR Aquifères salins Grande capacité de stockage Eau non potable
17 Les différents types de stockage Veines de charbons (non exploitées) Récupération de méthane possible by diffusion Volumes poreux et perméabilité faibles METHANE DESORBED FROM AND CARBON DIOXYDE ADSORBED INTO COAL MATRIX CH 4 CO 2 injection CO 2 H 2 O Reduce methane partial pressure in cleats H 2 O + CH 4 by transport to wells Rapport adsorption CO 2 / desorption CH 4 : 2 pour 1
18 Enjeux techniques Techniques de contrôle : Méthodes sismiques, traceurs, capteurs Contrôler le stockage et ses environs Modélisation numérique échelle régionale, temps longs (1000 ans) Optimiser le stockage échelle locale, temps courts (20-40 ans) Assurer le confinement
19 Un stockage à Sleipner : pourquoi? Le gaz naturel du gisement de Sleipner contient 9% de CO 2 dans le réservoir les spécifications pour la vente du gaz autorisent un maximum de 2,5% La décision de réinjecter le CO 2 a été prise en 1991, suite à l'introduction en Norvège d'une taxe sur les émissions de
20 Stockage de CO 2 dans l'aquifère d'utsira Sleipner T Sleipner A Injection de CO2 - puits A16 Aquifère d'utsira CO 2 Sleipner Ouest Puits de production et d'injection Sleipner Ouest Formation de Heimdal : gisement de gaz
21 Autre exemple : récupération assistée d'hydrocarbures sur le champ de Weyburn 00 tonnes/j de CO 2 venant Dakota km de pipe Regina Weyburn Saskatchewan Estevan Manitoba Canada Montana USA Alberta Saskatchewan North Dakota Edmonton Calgary Saskatoon Regina Beulah Bismarck
22 Principe Récupération de 130 millions de barils d'huile supplémentaires
23 Gaz de heminée Récapitulatif éparation $/t 20 $/t? Compression 8-10 $/t transport $/t par 100 km Couches géologiques Capacité totale Part des Options de stockage émissions Gt CO2 cumulées en 2050 (%) Gisements déplétés d hydrocarbures Aquifères profonds Mines de charbon inexploitées 40 2 Injection 2-8 $/t Des coûts à réduire Des capacités à évaluer
24 Le projet RECOPOL Orientation : Application ARI DBI-GUT AACHEN U. JCOAL IFP GAZONOR GDF AIR LIQUIDE CMI CSIRO TNO DELFT U. SHELL
25 Le projet intégré CASTOR CASTOR Réduire les coûts de capture du CO 2 (15-20 /t) Développer et faire accepter le concept du stockage géologique Performance du stockage (capacité, temps de rétention) Sécurité du stockage Impact environnemental
26 Le projet intégré CASTOR f CASTOR R&D IFP (FR) TNO (NL) SINTEF (NO) NTNU (NO) BGS (UK) BGR (DE) BRGM (FR) GEUS (DK) IMPERIAL (UK) OGS (IT) TWENTE U. (NL) STUTGGARTT U. (DE) Pétrole & gaz STATOIL (NO) GDF (FR) REPSOL (SP) ROHOEL (AT) ENITecnologie (IT) Electriciens VATTENFALL (SE) ELSAM (DK) ENERGI E2 (DK) RWE (DE) PPC (GR) POWERGEN (UK) Fabricants ALSTOM POWER (FR) MITSUI BABCOCK (UK) SIEMENS (DE) BASF (DE) GVS (IT) Coordinateur : IFP 30 partenaires, 11 pays européens Budget de 15,5 M - 8,5 M financés par la Commission Européene
27 Quelques initiatives Européennes ASTOR project: Spain: offshore oil reservoir (Casablanca) Norway: offshore aquifer (Snohvit) Austria: onshore gas field (Lindach) Netherlands: offshore gas field (K12b) O2SINK project: Germany: onshore aquifer (Berlin)
28 Capture & stockage du CO 2 : le futur Les enjeux Réduction des coûts Inventaire et optimisation des capacités de stockage Sûreté et pérennité du stockage Acceptabilité du concept par le public Efforts de R&D Développement de nouveaux procédés peu coûteux pour la séparation Améliorer les connaissances sur les processus physiques et chimiques pour le stockage du CO 2 Développer des méthodes et outils pour la surveillance des stockages Validation / démonstration sur des sites réels
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