Gaz de mine

Le dégazage des mines de houille a été développé à l’origine pour améliorer la sécurité du travailleur dans les mines. S’il n’est pas capturé, l’air de la mine chargé de méthane est ventilé dans l’atmosphère par des ventilateurs d’extraction. Au cours des dernières années, les études internationales ont déterminé que 30 à 40 % des mines de houille produisent des gaz qui peuvent être utilisés de manière efficace pour la production d’électricité avec des moteurs à gaz. Les gaz de mine de houille (grisou) sont un phénomène problématique associé à l’exploitation de la houille, car le gaz peut former des mélanges explosifs avec l’air.

Le principal composant du gaz de couche houillère primaire est le méthane ; dans une concentration de 90 à 95%, le gaz se développe durant la conversion géochimique des substances organiques en charbon (carbonisation). Le gaz de couche houillère est présent en tant que gaz dégagé dans les fissures, failles et en tant que gaz absorbé à la surface interne du charbon et roche environnante.

Types

Les gaz issus du charbon peuvent être de quatre formes principales :

• Méthane de couche houillère / Méthane houiller
• Méthane de mine de houille
• Méthane de mine abandonnée
• Gaz de synthèse issu de gazéification souterraine

 – Méthane houiller (CBM)

Le méthane houiller (CBM) ou méthane de couche houillère (CSM) est le gaz de couche houillère principal collecté dans les couches de houille inexploitées. Ces couches houillères sont forées, libérant le gaz associé qui est extrait et peut être utilisé pour produire de l’électricité. Le CBM est constitué de méthane à plus de 90% et peut être employé indépendamment de l’exploitation du charbon dans certains lieux. La composition de gaz est normalement stable, ce qui signifie que le gaz peut être alimenté directement dans le réseau de gaz naturel ou moteur à gaz.

 – Méthane de mine de houille (CMM)

Le méthane de mine de houille (CMM) est un type de gaz présent dans les sites de mine en activité. Ce gaz est extrait de l’air de la mine de houille, aidant à améliorer la sécurité et à empêcher l’émission incontrôlée de méthane dans l’atmosphère. Le CMM est un mélange de méthane et air rejeté durant le procédé d’exploitation de houille et doit être aéré pour des raisons de sécurité. Le méthane a des effets importants en tant que gaz à effet de serre, supérieur 21 fois au dioxyde de carbone. Ainsi, sa capture et utilisation dans les moteurs à gaz présente des avantages environnementaux importants. Le CMM a généralement un contenu en oxygène de 5 à 12%. Le contenu en méthane varie de 25 à 60%. Cependant, la proportion de méthane/air peut changer soudainement, compliquant ainsi son utilisation dans les moteurs à gaz

 –  Méthane de mine abandonnée (AMM)

Même après la fermeture des mines de houille, les gaz de houille continuent à être diffusés. Les gaz de houille des mines abandonnées ne contiennent généralement pas d’oxygène, et leur composition change lentement. Le contenu en méthane varie de 60 à 80 %.

 – Gazéification souterraine (UCG)

La gazéification souterraine est un procédé industriel permettant au charbon d’être gazéifié in situ. Ce procédé convertit le charbon physique en un gaz de gazogène (un type de gaz de synthèse). Les gaz de synthèse sont davantage couverts sur ce site dans la rubrique des gaz spéciaux.

Concept de Jenbacher

La composition de CBM et AMM ne présente aucune difficulté technique pour la combustion dans les moteurs à gaz. Même si les modifications soudaines de la composition des gaz de houille d’une exploitation active (CMM) impliquent des exigences plus importantes quant au design du moteur. Jenbacher fournit des moteurs à gaz spécialement modifiés qui utilisent efficacement ce gaz pour la production d’énergie. L’électricité produite peut être utilisée dans la mine de houille pour répondre aux exigences d’électricité ou alimenter le réseau électrique public. L’énergie thermique peut être utilisée à des fins de chauffage sur le site ou pour alimenter un différent programme de chauffage urbain.

Avantages

• Élimination alternative d’un gaz problématique tout en l’employant simultanément comme source d’énergie renouvelable.
• Profitabilité extrême avec un rendement général pouvant atteindre 90 % en cas de production combinée de chaleur-électricité, et de 43,4% en cas de production électrique uniquement.
• Bon fonctionnement en dépit des fluctuations de la pression du gaz, contenu en méthane et impuretés dans le gaz.
• En fonction de la composition du gaz, pleine puissance inférieure aux valeurs calorifiques les plus faibles, avec un contenu en méthane de 25%
• Évite l’émission de méthane dans l’atmosphère qui a 21 fois le potentiel de réchauffement de la planète

 Compétence

Les premiers systèmes Jenbacher utilisant des gaz de mine ont été installés au Royaume-Uni et en Allemagne au milieu des années 80. Clarke Energy a installé plus de 237 MW de capacité de production d’énergie, quelle que soit la forme de gaz de mine. Les opérations australiennes de Clarke Energy sont l’un des principaux centres au monde pour le développement des sites de gaz de mine, avec plus de 146 MW de ce total. Ces centrales produisent plus de 1,5 millions de MWh d’électricité par an – suffisamment pour alimenter environ 430 000 foyers des États-Unis. La production de cette quantité d’électricité à l’aide de gaz de mine permettrait d’économiser environ 367 millions de mètres cubes de gaz naturel par an. De plus, l’utilisation de gaz de mine dans les moteurs Jenbacher peut réduire l’émission de méthane dans l’atmosphère d’environ 85% par rapport à l’aération du gaz, qui correspond à des économies de CO2 de 30 à 40 000 tonnes par an.