Un bon gommage : les turbines à gaz mobiles GE peuvent désormais respecter certaines des réglementations les plus strictes en matière d'émissions de CO et de NOx

Les deux premières décennies de ce siècle n’ont pas été tendres avec les Californiens. La méga-sécheresse en cours, qui en est maintenant à sa 22e année, est la plus grave depuis l'an 800, laissant de vastes étendues vulnérables à des incendies de forêt sans précédent. La sécheresse a également laissé les réservoirs de Californie, et donc son approvisionnement en hydroélectricité, à des niveaux alarmants. Anticipant une pénurie d'approvisionnement en cas de tarissement de l'hydroélectricité, le Département des ressources en eau (DWR) de l'État a agi en tant qu'agent d'approvisionnement, mettant en service quatre des turbines à gaz aérodérivées TM2500 à démarrage rapide de GE pour aider à garder les lumières des clients allumées lorsque des catastrophes naturelles surviennent et lorsque l'hydroélectricité et d'autres les énergies renouvelables ne peuvent pas produire à elles seules suffisamment d’électricité pour répondre à la demande.

Les quatre turbines alimentées au gaz naturel, d'une capacité combinée de 136 mégawatts – suffisamment pour alimenter l'équivalent d'environ 130 000 foyers américains – ont été installées par Kiewit Power Constructors dans les usines de Roseville et de Yuba City, au nord de Sacramento. Les unités peuvent être démarrées et fournir leur pleine puissance pour soutenir le réseau dans un délai de cinq minutes, sous la direction du California Independent System Operator ou de la Western Area Power Authority.

Dans leur configuration standard, les turbines mobiles, généralement utilisées en cas d'urgence, répondent déjà aux normes d'émissions de la Banque mondiale. La Californie, qui possède l'une des réglementations en matière d'émissions les plus strictes au monde, exige des émissions d'oxyde d'azote (NOx) et de monoxyde de carbone (CO) encore plus faibles. GE et ses partenaires devaient donc développer une solution pour sa turbine à gaz mobile.

Le monoxyde de carbone contribue indirectement au changement climatique en se transformant dans l’atmosphère en ozone (ou smog) et en méthane, les deuxième et troisième gaz à effet de serre les plus impactants après le dioxyde de carbone. Les oxydes d’azote (principalement NO et NO2, collectivement appelés NOx), quant à eux, peuvent avoir un impact important sur la santé humaine.

Pour relever ce défi en matière d'émissions, GE a travaillé en juin avec DWR pour développer une solution pour ses turbines à gaz mobiles utilisant la technologie de réduction catalytique sélective, ou SCR. Essentiellement un convertisseur catalytique comme celui qui se trouve sur le pot d'échappement d'une voiture, mais avec une cheminée de 70 pieds (22 mètres) de haut, le SCR peut réduire les émissions de CO et de NOx jusqu'à 90 %.

« La technologie mobile aérodérivée de GE, généralement utilisée pour l'alimentation de secours, est un complément parfait aux énergies renouvelables et aux cas d'utilisation de puissance de pointe dans le monde entier », déclare Clive Nickolay, PDG de la branche d'activité aérodérivée de GE Gas Power. « Nous sommes ravis de fournir aux exploitants de centrales électriques comme DWR la flexibilité d'installer rapidement une alimentation temporaire en cas de besoin, tout en réalisant des progrès significatifs dans la réduction des niveaux d'émissions de NOx et de CO à un chiffre dans la fourchette basse, ce qui les positionne pour un avenir à plus faibles émissions de carbone.

L’une des vertus du TM2500 – une turbine aérodérivée, c’est-à-dire un moteur à réaction reconfiguré – est qu’il peut être monté sur une remorque, remorqué jusqu’à un site et installé rapidement, aidant ainsi les opérateurs de réseau et les fournisseurs d’électricité confrontés à une urgence réseau.

« L'unité TM2500 peut être installée en seulement deux semaines environ », explique Patrick Maher, responsable de la commercialisation des projets d'énergie aéronautique chez GE Gas Power, qui a supervisé le projet SCR. « Nous voulions créer une solution pour le SCR qui puisse être installée presque à la même vitesse. Il n’a fallu que quelques semaines pour assembler cette unité, grâce à ses composants modulaires préassemblés. Le temps d’installation plus rapide se traduit par des coûts inférieurs pour le client.

Comment ça marche? "Un catalyseur est un peu comme un nid d'abeilles : de très petits carrés que traversent les gaz d'échappement de la turbine à gaz", explique Maher. "Lorsque les gaz d'échappement traversent ce catalyseur, le CO s'oxyde en CO2, éliminant ainsi efficacement le CO du flux d'échappement." Pour réduire les NOx, il faut un deuxième catalyseur. Les gaz d'échappement de la turbine sont mélangés à de l'ammoniac vaporisé puis passent à travers le deuxième catalyseur. La réaction convertit les NOx en azote et en vapeur d'eau.

Il existe plus de 300 TM2500 déployés dans le monde, avec plus de 6 millions d'heures de fonctionnement. Un client récent est l'Office fédéral de l'énergie de Suisse, qui installe huit turbines dans une centrale électrique près de Zurich pour contribuer à combler une éventuelle pénurie d'électricité cet hiver. Désormais, des pays comme la Suisse et d'autres pays plus avancés ayant des exigences strictes en matière de CO et de NOx ont la flexibilité de réduire davantage leurs émissions si nécessaire en utilisant les turbines à gaz mobiles GE.