Décarbonation du secteur de l'énergie

La mégatendance de la décarbonation entraîne des changements majeurs dans le secteur de l'énergie. Les sources et le type des approvisionnements énergétiques évoluent rapidement. Les centrales électriques existantes modifient leurs processus de combustion en conséquence. Certaines entreprises du secteur de l'énergie ferment des centrales à combustibles fossiles inefficaces et en ouvrent de nouvelles basées sur des sources d'énergie plus propres. Elles investissent également fortement dans les énergies renouvelables.

Bienvenue dans la troisième partie de notre série sur la décarbonation, consacrée à l'industrie de l'énergie.

Quelle sont les sources d'énergie dans le monde ? La part totale du charbon et du gaz naturel est encore d'environ 60 % en 2022, et elle diminuera à 40 % en 2030. Aujourd'hui, de nombreux projets de conversion pour la production d’électricité du charbon au gaz naturel sont en cours. Cette transition permet de réduire de 45 % les émissions de dioxyde de carbone (CO2). D'autre part, une réduction de 90 % des émissions de CO2 est possible grâce aux technologies de capture du carbone, et la suppression totale des émissions de CO2 est possible à l’aide d’une combustion à 100 % de H2. L'utilisation d’un mélange de H2 de 30 à 60% avec du gaz naturel dans les turbines à gaz est également de plus en plus répandue.

Mais quel que soit le combustible utilisé, les émissions de NOx augmenteront. Dans ce cas, il semble inévitable de modifier les processus de combustion et d'investir dans des systèmes DeNOx/SCR supplémentaires dans les centrales électriques au gaz, en raison de l'évolution des conditions de combustion et de la réduction des valeurs limites d'émission pour les NOx. Cependant, quelles que soient les conditions, les émissions de NOx doivent être surveillés en permanence. (World Energy Outlook 2022, page 279 (https://iea.blob.core.windows.net/assets/830fe099-5530-48f2-a7c1-11f35d510983/WorldEnergyOutlook2022.pdf))

Une autre tendance du marché de la production d’électricité est celle des installations de co-combustion d'ammoniac vert. Dans ce cas, la réduction des émissions de CO2 est très importante mais laisse place à un autre gaz à très fort impact sur l’effet de serre, le N2O. 

Quel que soit le combustible utilisé, les réglementations fixent des valeurs limites d'émission de plus en plus faibles, à chaque nouvelle mise à jour. Des échanges de droits d'émission de carbone et des accords verts sont en place, et impose donc aux exploitants un suivi strict de leurs émissions et des mesures de concentration de gaz beaucoup plus précises et fiables.

Le moyen le plus simple de s’affranchir de ces restrictions est d'investir dans de nouveaux outils de production et notamment de favoriser les énergies renouvelables. Cela répond également aux politiques environnementales des entreprises en matière de production et d’utilisation d'énergie verte, telles que les centrales solaires, éoliennes et hydroélectriques. En 2022, la production mondiale d'énergie éolienne et solaire a augmenté de 19 %. La production de gaz a augmenté de 1,1 % et celle de charbon a diminué de 0,2 % (Global Electricity Review 2023 : https://ember-climate.org/insights/research/global-electricity-review-2023/).

"SICK a toujours aspiré à développer des technologies au service de l'homme et de l'environnement. Lorsque SICK a inventé le premier analyseur de poussière au début des années 60, personne ou presque ne pensait à la protection de l'environnement ou du climat. C'est avec la même motivation que SICK utilise aujourd'hui les technologies des capteurs pour produire des solutions pour des industries renouvelables et plus propres."

Ihsan Ceylan, responsable mondial de l'industrie de la production d'énergie thermique et des énergies renouvelables, SICK AG

Solutions de capteurs pour la fourniture d'énergie par des centrales au gaz

Par rapport aux centrales au charbon, la fourniture d'énergie par des centrales au gaz à faibles émissions polluantes et plus flexibles joue un rôle de plus en plus important. Le système de mesure des émissions PowerCEMS100 est équipé de la technologie de mesure nécessaire et est utilisé pour la surveillance des émissions dans ces centrales.

Dans certains pays, les valeurs limites pour les émissions de NOx sont si basses que même les centrales électriques qui utilisent des combustibles relativement propres comme le gaz naturel et l'hydrogène doivent mettre en œuvre des processus supplémentaires pour réduire les émissions. Il s'agit notamment de la réduction catalytique sélective, qui permet de réduire davantage les émissions de NOx afin de garantir le respect des limites d'émission autorisées. Dans ce cas, il est également nécessaire de surveiller le procédé DeNOx systèmes  afin de garantir leur bon fonctionnement.

Solutions de capteurs pour la fourniture d'énergie par des centrales solaires photovoltaïques et à concentration

Les centrales solaires géantes situées le long de la ceinture solaire de la Terre peuvent alimenter des régions entières en énergie respectueuse de l'environnement tout au long de la journée. Ces centrales dotées de dizaines de milliers de réflecteurs se trouvent souvent dans des zones désertiques aux conditions climatiques difficiles. Il est donc d'autant plus important de veiller à ce que les centrales fonctionnent correctement et de manière optimale. Les capteurs d'inclinaison TMS/TMM22 de SICK mesurent sans contact l'inclinaison ou le mouvement de rotation des réflecteurs pour s'assurer qu'ils suivent toujours le soleil. Leur électronique est conçue pour des applications extérieures difficiles, ce qui les rend pratiquement infaillibles. La transmission des données au serveur ou au Cloud du client est assurée par un système de passerelle développé à cet effet.

Dans les zones désertiques, les grands nuages de poussières posent de grands défis aux exploitants d'installations. Les modules solaires et les miroirs paraboliques doivent être nettoyés en permanence. Un capteur LiDAR 3D multiScan100 monté sur le véhicule de nettoyage mesure la distance entre l'unité de nettoyage et le miroir parabolique. Un capteur à ultrasons UM30 est responsable du positionnement précis des brosses.

"Utiliser la technologie pour le bien : S'engager à relever le défi de l'intégration de la durabilité dans l'entreprise".

Niels Syassen, membre du conseil d'administration de SICK AG

Solutions de capteurs pour les centrales éoliennes en vue d'une production d'énergie optimale

Surveillance des systèmes hydrauliques pour un ajustement efficace des pales du rotor à la vitesse du vent et pendant les travaux de maintenance

Pour augmenter l'efficacité des centrales éoliennes, un système hydraulique ajuste l'angle des pales du rotor de chaque centrale en fonction de la vitesse du vent. Pendant ce réglage, les encodeurs linéaires magnétostrictifs DAX® surveillent la position des pistons des cylindres du système hydraulique. Lorsque la vitesse du vent change, le système réajuste les pales du rotor en conséquence.

Pour les travaux de maintenance, les pales du rotor sont verrouillées mécaniquement par un système hydraulique. Les codeurs linéaires magnétostrictifs DAX® déterminent la position absolue des tiges de piston dans les vérins hydrauliques et protègent ainsi l'installation et le personnel de maintenance.

Surveillance des vibrations, des chocs et de la température

L'usure des engrenages, les goupilles cassées, etc. déclenchent différents types de vibrations et d'anomalies. Le capteur Multi Physics Box Condition Monitoring surveille tout écart par rapport aux valeurs d'origine d'une centrale éolienne au fil du temps.

Lorsque la Multi Physics Box est connectée à un système de contrôle à distance et de surveillance des données basé sur le cloud, l'opérateur de l'usine est immédiatement informé du problème spécifique. Des services mécaniques peuvent alors être programmés, si nécessaire. Parmi les exemples de ce type de défis, citons les goupilles cassées ou la nécessité d'évaluer l'usure à long terme des engrenages.

Consommation d'hydrogène avec la technologie "power-to-gas

L'énergie verte, éolienne et solaire, est essentielle pour la transition énergétique, mais elle pose aussi quelques problèmes : sa production dépend des conditions météorologiques et n'est donc pas modulable en fonction de la demande. Il n'existe pas encore d'installations de stockage appropriées pour l'énergie excédentaire produite par les centrales solaires et éoliennes. La technologie "power-to-gas" offre une solution à ce problème : l'énergie verte excédentaire est utilisée pour produire de l'hydrogène qui est stocké, transporté et peut être brûlé sous la forme d'un mélange de gaz naturel et d'hydrogène via le réseau de gaz naturel existant. L'ajout d'hydrogène modifie toutefois considérablement les propriétés du gaz naturel. Dans certaines régions du monde, jusqu'à 2 % d'hydrogène ont été ajoutés au réseau de gaz naturel. Les tests effectués par SICK ont montré que les débitmètres de gaz fonctionnent toujours de manière aussi stable et fiable que pour le gaz naturel pur avec des mélanges contenant jusqu'à 10 % d'hydrogène. Avec le capteur à ultrasons développé en 2021, SICK est déjà prêt pour des mélanges contenant jusqu'à 30 % d'hydrogène. Ces dispositifs fournissent également une indication intégrée de la teneur en hydrogène ou de la qualité du gaz.

Il ne s'agit là que de quelques exemples. Pour plus d'applications et de solutions, veuillez consulter notre site web.

Lisez les autres parties de notre série sur la décarbonation

En savoir plus sur la partie 1 de notre série

En savoir plus sur la partie 2 de notre série