Gaz de synthèse

Les « syngas » également appelés gaz de synthèse, gaz synthétiques ou gaz de gazogène, peuvent être produits à partir de différentes matières contenant du carbone. Elles incluent notamment la biomasse (gaz de bois), les matières plastiques, le charbon, les déchets ménagers ou matières similaires. Historiquement, les gaz de ville étaient utilisés pour alimenter de nombreuses résidences en Europe, et dans d’autres pays au cours du 20ème siècle.

Les gaz de synthèse sont créés par la gazéification ou la pyrolyse de matériaux carbonés. La gazéification implique de soumettre ces matières à de hautes températures, en présence contrôlée d’oxygène et avec seulement une combustion limitée pour fournir de l’énergie thermique pour alimenter la réaction. La gazéification peut se produire dans des cuves d’origine industrielle, ou peut être effectuée in situ dans le gaz de la gazéification souterraine (UCG). Tandis que le combustible alimentant le gazogène est d’origine biologique récente, tel que les déchets de bois ou organiques, le gaz produit par le gazogène est considéré comme renouvelable, de même que l’énergie produite par sa combustion. Lorsque le combustible alimentant le gazogène est un flux de déchets, sa conversion en énergie par ce procédé a l’avantage combiné de la conversion de ces déchets en produits utiles.

Avantages des gaz de synthèse

• Production d’énergie renouvelable
• Conversion des déchets problématiques en combustibles utiles
• Production économique d’énergie sur le site et réduction des pertes de transmission
• Réduction des émissions de carbone

Défis des gaz de synthèse

La composition des gaz de synthèse dépend fortement des matières insérées dans le gazogène. Plusieurs composants des gaz de synthèse présentent des difficultés qui doivent être abordées au début, notamment les goudrons, niveaux d’hydrogène et d’humidité. L’hydrogène gazeux est bien plus rapide à brûler que le méthane, qui est la source d’énergie classique pour les moteurs à gaz. Dans des circonstances normales, une combustion plus rapide dans les cylindres de moteur entraînerait potentiellement un allumage par point chaud, une détonation et un retour de flamme du moteur. Afin de faire face à ce défi, le moteur bénéfice de nombreuses modifications techniques et le rendement du moteur est réduit de 50 à 70 % de son rendement normal à gaz naturel. Par exemple : un moteur à 1063 kW fonctionnant au gaz naturel est comparable à un moteur à 730 kW fonctionnant au gaz de synthèse.

Composition du gaz de synthèse

Qualité du gaz combustible

Une large gamme d’hydrogène gazeux peut être utilisée dans les moteurs à gaz. Toutefois, comme pour tous les combustibles de moteurs, il existe des limites spécifiques aux différents composants du gaz combustible utilisé. Les contaminants dans les gaz de synthèse, notamment le goudron et l’humidité, sont un défi technique essentiel à l’utilisation des gaz de synthèse. Pour plus d’informations, veuillez demander les instructions techniques des gaz spéciaux pour connaître la qualité des gaz combustibles.

Concept

La variété des compositions, ainsi que les valeurs calorifiques et le comportement de la combustion des gaz dans les procédés de gaz synthétiques, exercent une pression accrue sur la conception du moteur. Clarke Energy fournit des moteurs à gaz  Jenbacher spécialement modifiés qui font une utilisation efficace de ces gaz pour la production combinée de chaleur et d’électricité. Les fonctionnalités spéciales de ces moteurs peuvent inclure des pare-flammes pour la prévention des retours de flamme, des mélangeurs spéciaux afin d’améliorer le mélange et être plus résistant aux impuretés. De manière générale, la composition stable du gaz de bois lui confère un avantage en tant que combustible de moteur. Le contenu à forte teneur en hydrogène de certains gaz de synthèse signifie cependant que le procédé de combustion est très rapide, ce qui augmente le risque d’allumage par point chaud, de détonation ou de retour de flamme du moteur. Afin d’éviter ce risque, Jenbacher a créé un système de contrôle du moteur permettant d’alimenter le moteur  Jenbacher avec un mélange très pauvre et, en même temps, de réagir très rapidement aux variations de charge du moteur. Certains gaz de synthèse ont un contenu à forte teneur en monoxyde de carbone, qui a une faible vitesse de combustion et est très dangereux. Jenbacher a développé le système spécifique de combustion de moteur à gaz qui permet de brûler le gaz de manière efficace et fiable. Par ailleurs, Clarke Energy et Jenbacher ensemble de technologies de la sécurité qui permet de gérer stablement les gaz dangereux tels que le monoxyde de carbone. Les gaz de synthèse peuvent être utilisés pour créer de l’eau chaude, de la vapeur et de l’électricité. L’eau chaude et les gaz d’échappement des moteurs sont alimentés dans les chaudières. La vapeur résultante peut être utilisée avec d’autres procédés industriels localisés. L’électricité produite par les moteurs à gaz Jenbacher peut être utilisée sur le site ou vendue au réseau public. Les rendements électriques de gaz de synthèse peuvent atteindre 37 % ou plus avec les moteurs à gaz Jenbacher

Avantages

• Alimentation électrique indépendante
• Réduction des frais énergétiques et meilleure prévisibilité et stabilité
• Production combinée de chaleur-électricité efficace et économique
• Rendement électrique élevé comparé aux autres technologies de production d’énergie (turbines à vapeur ou à gaz)
• Adapté parfaitement pour une gamme de puissance électrique de quelques centaines de kW à 20-30 MW
• Faible pression gazeuse requise
• Élimination alternative d’un gaz problématique tout en l’employant simultanément comme source d’énergie renouvelable
• Produit de remplacement des carburants traditionnels
• Avantages environnementaux par la réduction des gaz à effet de serre

Compétence

Clarke Energy bénéficie d’une expérience complète en termes de technologie des moteurs à gaz et dispose d’une grande base de connaissances pour la gestion des gaz difficiles tels que les gaz de synthèse. Environ 30 moteurs à gaz  Jenbacher fonctionnent actuellement au gaz de coke ou gaz de convertisseur LD. Mettant en relief l’expertise technique de Jenbacher, ces unités ont récemment atteint un total combiné de plus de 1 million d’heures de fonctionnement. De plus, en utilisant ces gaz d’échappement « gratuits » plutôt que les gaz naturels pour la production d’énergie, les sites équipés de la technologie Jenbacher ont permis d’atteindre des économies en CO₂ d’environ 2 millions de tonnes depuis leur mise en service. Si vous souhaitez discuter de la manière dont Clarke Energy peut vous aider à développer votre projet à gaz de décharge, veuillez contacter votre bureau local.