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Captage, utilisation et stockage du dioxyde de carbone

CCUS - Carbon Capture, Utilization and Storage

Carbon capture, utilization and storage (CCUS)
Carbon capture, utilization and storage (CCUS)

La quantité de dioxyde de carbone (CO2) libérée dans l’atmosphère a considérablement augmenté depuis le début de l’ère industrielle. Si l’humanité ne prend pas de mesures pour réduire la concentration en CO2 dans l’atmosphère, les effets du changement climatique seront très importants sur toute la planète.

Les technologies de captage, d’utilisation et de stockage du dioxyde de carbone (en anglais : Carbon Capture, Utilization and Storage [CCUS]) joueront un rôle important dans la lutte contre le changement climatique en tant que composante fondamentale de la décarbonisation et pourraient ouvrir la voie à un avenir à faible émission de carbone.

Le captage du dioxyde de carbone est une procédé technique qui permet de séparer jusqu’à 90 % des émissions de CO2 générées par l’utilisation de combustibles fossiles pour la production d’électricité et dans l’industrie. Cela permet d’empêcher que le dioxyde de carbone ne pénètre dans l’atmosphère. Le CO2 séparé peut ensuite être stocké durablement (par exemple, sous la terre) ou utilisé comme matériau de base pour d’autres produits avec un avantage économique supérieur. La neutralité CO2 des processus de production est alors maintenue. Avec le développement de technologies CCUS, de nouveaux défis s’imposent aux solutions de détection. SICK propose déjà des solutions pour applications de captage du dioxyde de CO2 et son transport.

Système écologique CCUS
Système écologique CCUS

défis

Rapports et facturation du CO2

La mesure de débit du CO2 sera nécessaire pour le décompte fiscal, les transactions commerciales et le respect de lois futures. Une mesure précise du débit de CO2 permet de réaliser des rapports complets et précis à chaque niveau d’un réseau CCUS sur le dioxyde de carbone séparé et, le cas échéant, aussi sa facturation.

Efficience du processus

Afin de satisfaire aux critères économiques et écologiques, les procédés de captage du dioxyde de carbone doivent présenter un niveau de rendement élevé. Pour cette raison, la mesure de la teneur en CO2 après le captage est indispensable à des fins de contrôle et d’optimisation.

Contrôle de la qualité

Indépendamment de l’utilisation souhaitée (stockage ou utilisation) du CO2 séparé, il est important de vérifier la qualité du gaz et de contrôler s’il contient d’éventuelles contaminations. Ainsi, il est possible d’éviter des effets négatifs sur la suite du processus CCUS et l’environnement.

Solutions de SICK pour les applications CCUS

Mesure de débit pour le transfert du gaz ainsi que pour les applications dans des processus

Le dioxyde de carbone peut être séparé, collecté et transporté vie des pipelines ou à l’aide de navires à partir de sources d’émission différentes afin de pouvoir être stocké ou utilisé par la suite. Des mesures de débit de gaz sont alors nécessaires à chaque point de transfert afin de contrôler le volume de CO2. Car les mesures du gaz précises permettent de comptabiliser correctement face aux entreprises souhaitant utiliser le dioxyde de carbone. Sur la base de ces mesures, il est en plus possible de calculer les taxes et certificats pour le CO2 selon les normes en vigueur. Des compteurs de débit de gaz à ultrasons et des solutions de mesure de SICK fournissent des données fiables et précises pour le pilotage efficace de processus tout au longe de la chaîne CCUS.

Qu’il s’agisse d’un appareil individuel ou d’une partie d’une solution système - les compteurs de débit de gaz FLOWSIC600 et FLOWSIC600-XT satisfont aux nombreuses exigences et disposent d’une excellente puissance de mesure. Les compteurs de débit de gaz à ultrasons de SICK offrent alors une précision élevée pour la mesure de débit de gaz. En outre, FLOWSIC600-XT continue de mesurer et d’enregistrer les données correspondantes grâce à la PowerIn Technology™ intégrée en cas de coupure de courant. Le design robuste assure un fonctionnement sans erreurs et sans maintenance du compteur de débit de gaz. Son schéma de sentier direct empêche la réflexion des signaux au sein de l’appareil et le protège contre les détériorations suite à l’encrassement. Ainsi, FLOWSIC600-XT fonctionne de manière stable, à longue durée et avec une précision de mesure élevée.

Compteur de débit de gaz FLOWSIC600-XT

Compteur de débit de gaz FLOWSIC600

Solution fiable, clé en main pour la mesure du CO2

Avec le système de mesure du débit FLOWSKID, SICK propose une solution complète clé en main pour la mesure de débit de gaz. Le système peut être planifié de façon flexible et fournit des données de mesure ultra précises. Le cœur du chariot de mesure est un compteur de débit de gaz à ultrasons FLOWSIC600 ou FLOWSIC600-XT qui assure la fiabilité du système. Le chariot de mesure peut être complété par des analyseurs de gaz, des chromatographes de gaz et des flow computer et s’adapte ainsi individuellement aux exigences de l’application. Le système est fabriqué selon les normes ISO et satisfait à toutes les exigences de qualité actuelles selon les normes DIN, ANSI et ASME. Ainsi, la conformité avec les règlements et exigences locales est assurée.

Système de mesure du débit FLOWSKID

Mesure de la concentration en CO2 lors du captage

Avant que le dioxyde de carbone libéré dans divers processus industriels ne parvienne dans l’atmosphère, il peut être séparé grâce à un dispositif spécial installé à l’endroit concerné. Afin de surveiller et d’optimiser l’efficience du captage du CO2, l’analyseur de gaz in situ GM35 mesure la concentration en CO2 de façon précise et sans échantillonnage directement dans le conduit à gaz. La fiabilité, la précision et le temps de réponse court du GM35 sont avantageux pour l’efficacité des circuits de régulation. Par ailleurs, l’analyseur de gaz est en mesure d’effectuer des mesures de H2O, de température et de pression, complétant ainsi chaque système de contrôle des processus. Pour le transfert du gaz séparé destiné à une transformation ultérieure ainsi qu’à des fins de facturation, une surveillance continue de la concentration en CO2 est déterminante.

Analyseur de gaz in situ GM35

Mesure de la qualité : analyse de la concentration en CO2 ainsi que des contaminations dans la matrice du gaz CO2 séparée

Lors du captage de dioxyde de carbone, un gaz hautement concentré avec une part de volume de Co2de plus de 90 % est généré. La matrice du gaz contient néanmoins également d’autres composants qui sont considérés comme une contamination. Une mesure est indispensable avant de transporter, de stocker ou d’utiliser le gaz séparé plus tard. Car certaines contaminations peuvent provoquer la corrosion ou influer sur des processus de transformation. Les analyseurs extractifs de SICK surveillent plusieurs composants en même temps, continuellement et avec une grande précision. Cela permet de commander et d’améliorer les processus CCUS de manière optimale. SICK propose différents analyseurs de gaz pour de nombreuses applications, conditions de mesure et paramètres de mesure. Pour la surveillance simultanée de plusieurs composants différents, une technologie de mesure extractive à chaud comme MCS200HW convient particulièrement à la mesure de CO2, H2O, HCl, SO2, CO, NOx, NH3 et O2 ou MCS300P HW pour la mesure de concentrations supérieures en SO2-, HCl- ou NOx. Pour les applications avec un faible effet de corrosion ou peu de composants à surveiller, la technologie de mesure d’extraction à froid de l’analyseur GMS800 est utilisée.

Solution CEMS MCS200HW

Solution de process MCS300P HW

Analyseur de gaz extractif GMS800

Surveillance des gaz à effet de serre

La directive de l’UE 2003/87/CE sur un système communautaire pour l’échange de quotas d’émission de gaz à effet de serre exige des justificatifs des émissions de CO2 et l’ensemble des sources de CO2 d’une centrale électrique et autres installations concernées par la directive. Comme la concentration en CO2 exacte est difficile à calculer, la mesure des émissions directement dans le canal des gaz d’échappement constitue une alternative intelligente. SICK a développé une excellente solution CEMS pour la surveillance directe des émissions de CO2 : GHG-Control. Avec elle, SICK fournit également aux exploitants d’installations les informations nécessaires aux règlements de l’UE pour l’échange de quotas d’émission pour les certificats sur l’incertitude de mesure. GHG-Control est un système de mesure complet qui, en plus de l’analyseur de gaz in situ GM35, du dispositif de mesure du débit à ultrasons FLOWSIC100 et du système d’acquisition de données MEAC GHG, comprend aussi des prestations de services. C’est donc la fin des calculs complexes, pour un vrai gain de temps et autant d’économies.

Solution CEMS GHG-Control 

Analyseur de gaz in situ GM35

Débitmètre de gaz FLOWSIC100

Solution CEMS MEAC

L’histoire du succès LEILAC - HeidelbergCement

Installation pilote LEILAC - HeidelbergCement, Belgique

En dehors du captage après la combustion et la technologie Oxyfuel, la troisième option utilisée dans les cimenteries pour le captage de CO2 est le captage direct. Comme lors de la production de ciment, deux tiers des émissions de CO2 proviennent directement du calcaire, ces émissions peuvent être séparées comme suit des gaz d’échappement produits lors du processus de combustion : le calcaire est réchauffé indirectement dans un réacteur en acier spécial. Ainsi, un flux de gaz non dilué avec une teneur élevée en CO2 est généré, qui peut ensuite être transformé. Cette approche innovante est utilisée dans l’installation pilote LEILAC 1 qui se trouve dans l’usine de HeidelbergCement sur le site de Lixhe en Belgique. Pour un pilotage optimal des processus, l’analyseur de gaz in situ GM35 de SICK y surveille la concentration en CO2 après la transformation du calcaire. De plus, les analyseurs de gaz GM901 et ZIRKOR100 de SICK sont utilisés dans un canal distinct via lequel sont transportés les gaz de combustion. Ils mesurent concentration en CO- et O2.

Analyseur de gaz in situ GM901

Analyseur de gaz in situ ZIRKOR100

Analyseur de gaz in situ GM35

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