Le CO2 capturé dans une centrale à charbon contribue à la récupération du pétrole

Lorsque le charbon est brûlé, le carbone est presque tout ce qui produit de l'énergie. Il en résulte une combustion de carbone et de chaleur et de dioxyde de carbone (CO2).

Depuis début 2017, un projet ambitieux de captage du carbone à la centrale électrique de la paroisse W.A., près de Houston, a permis d'éviter l'émission de 5 500 tonnes (5 000 tonnes) de CO2 par jour dans l'atmosphère, soit l'équivalent des émissions de CO2 de 350 000 voitures. Il s’agit de Petra Nova, une coentreprise de NRG Energy et de JX Nippon, société pétrolière et gazière mondiale.

Le plan consistait à installer une technologie de captage du carbone après la combustion, à fournir le CO2 capturé à un champ pétrolifère pour une récupération améliorée du pétrole et à utiliser la production de pétrole accrue pour financer le projet Petra Nova.

Petra Nova a formé une coentreprise avec Hilcorp Energy, propriétaire du champ pétrolifère West Ranch, un champ pétrolifère bien développé situé à environ 80 kilomètres de distance, qui pourrait accroître sa production grâce à la récupération assistée du pétrole.

Un tuyau transportant du dioxyde de carbone supercritique pénètre dans le sol et se dirige vers le champ pétrolifère de West Ranch, situé à 80 km. (Photo avec l'aimable autorisation de NRG Energy)

SORTIR LE CO2 DU GAZ DE COMBUSTIBLE

Le projet Petra Nova est conçu pour éliminer le CO2 des gaz de combustion produits par 240 mégawatts (MW) de production d’énergie au charbon de la tranche 8 de la centrale de W.A. Parish. L'unité 8 pouvant produire environ 610 MW, le processus de captage du carbone traite environ 40% des émissions de l'unité 8. La production totale de la centrale de W.A. Parish dépasse 3 gigawatts.

Les gaz de combustion de l'unité 8 entrent d'abord dans un extincteur pour le refroidir. Le dioxyde de soufre, qui interférerait avec la capture du CO2, est éliminé par des processus de désulfuration. Les gaz de combustion refroidis s'écoulent dans la tour d'absorption. À l'intérieur de cette structure de 300 pieds, les gaz de combustion montent tandis qu'un solvant à base d'amine "pleut", a déclaré David Knox, directeur principal, Communications externes de NRG Energy. Cela capte environ 90% du CO2 contenu dans les gaz de combustion.

Le solvant est ensuite chauffé et dirigé vers la tour du régénérateur, où il libère du CO2. À partir de là, le CO2 est séché et envoyé vers le compresseur de 27 000 ch (environ 20 000 kW) de l’installation, l’un des plus importants au monde, selon Knox.

Lors de la compression à une pression de 117 à 131 bars (1700 à 1900 psi) et du refroidissement à environ 38 ° C (100 ° F), le CO2, à l'état gazeux à l'origine, passe à un état supercritique qui n'est ni liquide ni gaz, mais présente certaines caractéristiques des deux. Sa densité est comparable à celle d'un liquide, tandis que sa viscosité s'apparente davantage à celle d'un gaz. Un matériau dont la température et la pression dépassent son point critique se comporte de cette manière. Le point critique pour le CO2 est 89,8 ° F (32,1 ° C) et 1070 psi (73,8 bars).

"Cela devient un liquide, en gros", a déclaré Knox, "et est pompé vers le champ pétrolifère à 82 km." Aucune pompe ni pression supplémentaire n'est nécessaire le long du pipeline, a-t-il ajouté, et la perte de charge sur ces 82 km est d'environ 200 psi (14 bars).

Knox a été interrogé sur les considérations particulières à prendre en compte dans les tuyauteries ou les vannes du processus. Il a indiqué que l’acier inoxydable ou d’autres matériaux résistant à la corrosion étaient nécessaires pour les gaz de combustion et partout où le CO2 se trouvait en présence d’eau. En aval du processus de séchage au CO2, les composants du flux sont en acier au carbone, a-t-il déclaré.

NOUVELLE VIE DANS UN CHAMP PÉTROLIÈRE

Selon une publication du National Energy Technology Laboratory, l'insertion de CO2 est utilisée depuis de nombreuses années comme moyen d'améliorer la récupération du pétrole dans les champs de pétrole matures où la production a diminué avec le temps.

Le CO2 pompé sous terre se dissout dans le pétrole brut, le rendant moins dense et moins visqueux. Cela permet au pétrole jusque-là inaccessible d'atteindre le puits, augmentant ainsi la production. Dans le cas du projet Petra Nova, le CO2 extrait de la centrale au charbon est acheminé vers le champ pétrolifère West Ranch. Là, il est inséré profondément dans le sol. Cela rend plus de pétrole disponible; Au cours de la première année de récupération assistée du pétrole par le CO2, la production est passée de 300 à 4 000 barils par jour, selon une étude de cas réalisée par NRG. Le potentiel de ce champ est estimé à 60 millions de barils récupérables grâce à cette méthode améliorée, avec une production quotidienne atteignant 15 000 barils par jour, selon un communiqué du Department of Energy.

En fin de compte, ce processus d’insertion permet également de stocker une partie du CO2 dans la formation rocheuse du champ pétrolifère. Environ 20% du CO2 introduit dans le sol reste dans le roc.

Lorsque le pétrole et le CO2 remontent à la surface, le CO2 est capté et réutilisé, ainsi que le nouveau CO2 provenant de la centrale au charbon.

Pour vérifier que le CO2 reste dans le sol et ne va pas dans l'atmosphère, Petra Nova surveille les équipements, surveille les puits et l'air dans la zone. En outre, un service indépendant du Bureau of Economic Geology de l'Université du Texas à Austin surveille également les niveaux de CO2.

FINANCEMENT ET CONSTRUCTION DE PETRA NOVA

L'élimination du CO2 produit par la combustion de combustibles fossiles est une proposition coûteuse, à la fois en équipement requis et en énergie et en produits chimiques nécessaires pour capter le CO2 des gaz de combustion.

Le coût total de la construction du projet Petra Nova était d'environ un milliard de dollars. Le financement a été fourni par une subvention du programme d’initiative pour une centrale au charbon propre du ministère de l’énergie des États-Unis (190 millions de dollars), un investissement de 250 millions de dollars des banques japonaises et des contributions en fonds propres de 300 millions de dollars de NRG et de son partenaire JX Nippon.

Du côté des revenus, en tant que copropriétaire du champ pétrolifère West Ranch, Petra Nova tire des revenus de la moitié du pétrole produit.

La construction a débuté en juillet 2014 et s'est achevée fin 2016 dans les délais et le budget impartis.

L'installation d'extraction de dioxyde de carbone de Petra Nova. La structure la plus haute est la tour d'absorption. La plus petite tour contient le processus de régénération. (Photo avec l'aimable autorisation de NRG Energy)

CAPTURE FUTURE DE CARBONE

«Bien que la technologie soit solide, l'application actuelle de CCUS [capture, utilisation et stockage du carbone] dans n'importe quel environnement commercial est limitée», a déclaré Todd Williams, associé, et Jonathan Aronoff, associé principal de ScottMadden, Inc., une direction nord-américaine. cabinet de conseil spécialisé dans l'énergie. Williams et Aronoff ont offert leurs commentaires dans une interview par courrier électronique.

"Actuellement, la meilleure analyse de rentabilité réside dans la récupération assistée du pétrole" similaire au projet Petra Nova, ont-ils déclaré. Sans un marché pour payer le dioxyde de carbone capturé pour compenser les dépenses de construction et d'exploitation, de tels projets sont actuellement d'un coût prohibitif, ont-ils ajouté.

De nouveaux crédits d’impôt fédéraux sont en place pour aider de tels projets. Toutefois, les projets de captage du carbone resteront probablement économiquement irréalisables dans la plupart des situations sans autres changements, ont déclaré Williams et Aronoff. Une technologie améliorée pourrait réduire les coûts de mise en œuvre. Des incitations financières accrues pour réduire les émissions de carbone amélioreraient les conditions économiques. De nouveaux marchés pour le CO2 autres que la récupération assistée du pétrole pourraient fournir le financement nécessaire dans des zones géographiques éloignées des champs pétrolifères.