Cette minuscule turbine électrique à CO₂ supercritique peut générer plusieurs mégawatts d’électricité

Les États-Unis viennent d’inaugurer la première centrale électrique au monde à être équipée d’une turbine à dioxyde de carbone supercritique. Une technologie qui pourrait faire des turbines à vapeur des infrastructures appartenant au passé !

Les turbines à vapeur représentent encore une grande partie des infrastructures énergétiques en service dans le monde. Néanmoins, la situation évolue actuellement à grande vitesse. Cela est notamment dû aux avancées réalisées lors de ces dernières années dans les domaines de l’énergie solaire et de l’éolienne. À cela s’ajoute le fait que de plus en plus de pays s’intéressent à l’utilisation de l’hydrogène vert comme carburant pour alimenter les moyens de transport. Dans l’univers de la production d’électricité, une technologie émergente pourrait changer la donne. Elle repose sur l’utilisation du dioxyde de carbone supercritique.

À mi-chemin entre le gaz et le liquide

Le CO₂ devient supercritique lorsque sa température dépasse 31 °C et que sa pression est supérieure à 74 bars. À ce stade, son comportement commence à imiter celui du gaz tout en ayant une densité proche de celle d’un liquide. En exploitant cet état, les ingénieurs du Southwest Research Institute, en collaboration avec le National Energy Technology Laboratory du Département américain de l’énergie et d’autres partenaires, ont établi le programme STEP (Supercritical Transformational Electric Power). Ayant été lancé en 2016, ce projet vise à créer des infrastructures énergétiques utilisant du dioxyde de carbone supercritique pour produire de l’électricité à faible coût.

La turbine à dioxyde de carbone supercritique de 10 MW au cœur de l'installation pilote STEP au Texas
La turbine à dioxyde de carbone supercritique de 10 MW au cœur de l’installation pilote STEP au Texas. Crédit photo : Southwest Research Institute

Largement plus petite qu’une turbine à vapeur

En effet, l’eau, qui est déjà utilisée dans les centrales à vapeur, peut devenir supercritique aussi, mais pour atteindre une telle phase, elle nécessite beaucoup plus d’énergie. D’où l’intérêt de se tourner vers le CO₂. Outre son coût de mise en œuvre potentiellement moins élevé, ce dernier permet de concevoir des turbines 10 fois plus petites que les turbines à vapeur pour produire la même quantité d’énergie. Le 27 octobre dernier, les entités mentionnées ci-dessus ont alors inauguré la première centrale au monde à intégrer une turbine à dioxyde de carbone supercritique. D’une valeur de 155 millions de dollars américains, cette infrastructure pilote qui se trouve à San Antonio, dans le Texas, a une capacité de 10 MW, ce qui permettra d’alimenter en électricité près de 10 000 maisons.

Des avantages non négligeables

Ce qui est le plus intéressant, c’est le fait que la turbine utilisée dans la centrale texane pour atteindre cette puissance est très compacte. Elle fait à peu près la taille d’une table de bureau ! Selon les experts, cela permettra d’économiser de l’espace. L’autre bénéfice de la turbine STEP est qu’elle met moins de temps qu’une turbine à vapeur pour démarrer.

L'objectif principal du projet est d'améliorer considérablement l'efficacité, l'économie, la flexibilité opérationnelle, l'encombrement et les performances environnementales de cette nouvelle technologie.
L’objectif principal du projet est d’améliorer considérablement l’efficacité, l’économie, la flexibilité opérationnelle, l’encombrement et les performances environnementales de cette nouvelle technologie. Crédit photo : Southwest Research Institute

Il ne lui faut qu’environ deux minutes pour commencer à produire de l’électricité après un arrêt, contre plus de 30 min pour une turbine conventionnelle. À noter que l’usine pilote, dont la construction a commencé en octobre 2018, devrait pleinement être opérationnelle dès 2024. Que pensez-vous de cette invention ? N’hésitez pas à partager votre avis, vos remarques ou nous signaler une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .

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Marc Odilon

J'ai rejoint Neozone en 2020. Avant de me lancer dans la rédaction web en 2014, j'ai suivi des études universitaires en gestion d'entreprise et en commerce international. Mon baccalauréat technique en mécanique industrielle m'a permis de me familiariser avec l'univers de la tech. Installateur de panneaux solaires et électronicien autodidacte, je vous fais découvrir tous les jours les principales actualités des nouvelles technologies. Curieux de nature et grand amoureux du web, je suis un rédacteur polyvalent et ma plume n'a pas de limites. Quand je ne travaille pas, je fais du jogging !

20 commentaires

  1. Bonjour, ce système paraît prometteur. Il rapproche la production du consommateur. Beaucoup moins de pertes en acheminement. Continuer c’est super
    Cordialement Jean-Michel

  2. Bonjour, l’innovation est époustouflante. J’aimerais entrer en contact avec l’équipe du constructeur, comment dois-je faire ? Ma société est très intéressée pour en construire également en République démocratique du Congo.
    Mes coordonnées sont indiquées, veuillez m’informer.
    Cordialement

  3. Ben si c’est vrai, pourquoi construire des centrales nucléaires. Mais si c’est possible on va bientôt inverser les températures du au réchauffement climatique.
    Et on vas se les cailler.

    1. Bonjour
      La turbine utilise le CO2 comme fluide de travail pour convertir de la chaleur/pression en travail, puis le travail en electricite. Une source de chaleur est toujours requise (nucleaire, charbon, petrole, gaz, solaire concentre…).
      Le CO2 supercritique permet de concevoir des turbines plus compactes, eventuellement avec un rendement superieur.

  4. Toutes mes félicitations, je pense qu’il faut allez plus vite que possible car n’avons-nous assez de temps avant qu’il ne soit trop tard ? Voir irréversible ?au niveau du climat.
    Une suggestion ! Pourquoi ne pas coupler un capteur de co2 présent dans notre air ,cela ferait d’une pierre deux coups ( diminution du co2 dans notre atmosphère !?.
    Nos dirigeants ne débloquent pas assez de fonds trop de pots de vin et bien trop producteurs d’énergies en tous genres surtout pétrolières ! Pour sans mettre pleins les poches.
    Je dis OUI pour ce dirigé vers votre système et OUI vers l’hydrogène notamment pour les moteurs existants depuis 2010 et les convertir tout en gardant les origines bloc moteur thermique ( la aussi manque de moyens financiers ! Et de développement à grande échelle et de construire de nouvelles infrastructures à commencé par la production d’hygiène ( blanc, vert) aux stations services !.
    Faudrait vraiment ce bouger le cul.
    Merci pour votre travail et vous souhaite vraiment d’aboutir, merci pour notre planète !.
    Respectueusement henri stoky

    1. Bonjour
      La turbine utilise le CO2 comme fluide de travail pour convertir de la chaleur/pression en travail, puis le travail en electricite. Le CO2 n’est pas consomme par le systeme, et peut provenir initialement de differentes sources (captation dans l’atmosphere ou en sortie de procede de fermentation, par exemple). La quantite de CO2 contenue dans ces machine sera faible au regard des emissions globales.

  5. Bonjour, serait-ce en mini construction une application possible dans le domaine de l’électricité dans une petite maison ou villa ?

    Merci pour vos info.

  6. Il faut juste analyser l’énergie dépensée pour avoir le CO2 à plus de 31°C et à plus de 74 bars et ce qu’on récupère en sortie de turbine. Plus ce ratio est élevé, plus l’installation est rentable.

    1. Bonjour

      La turbine ne capture pas le CO2 ambiant. Elle utilise du CO2 sous haute pression comme fluide de travail.
      Basiquement, il s’agit de remplacer de la vapeur d’eau par du CO2 supercritique, ce qui permet de concevoir des turbines plus compactes.

  7. Je n’ai pas compris ce que devient le CO2 : rejeté dans l’atmosphère ? … où nous en rejetons déjà bien trop ?

    Le cycle de vie complet mérite d’être précisé : d’où provient le CO2 ? Combien d’énergie pour capter et porter ce CO2 dans cet état supercritique ? Quels rendements power to power ?

  8. Tres belle innovation mais il manque trois informations :
    Quid de l’alternateur qui reste nécessaire
    Quid de la source d’energie pour transformer de l’energie thermique en co2 supercritique
    Quid du rendement en comparaison avec de la vapeur d’eau

    Cette turbine sera tres adaptée aux sous-marins nucléaires – gain de place en « remplacement » des turbines Arabelle qui n’ont plus de secret pour les US

  9. Les pauvres naïfs croient que c’est la grande révolution alors qu’on ne change qu’un des maillons de la chaîne énergétique. On remplace la vapeur d’eau par du CO2 supercritique mais l’énergie sera transformée en électricité par l’alternayeur à la condition que vous continuez à founir de l’énergie à l’entrée. Rien n’est gratuit, la chaleur doit venir du réacteur nucléaire ou à charbon etc. Le seul avantage est la taille de la turbine et la rapidité de mise en route. Ce n’est pas gratuit de placer le CO2 en état supercritique, faut voir qu’esr ce qu’on sauve versus la machine à vapeur traditionnelle.

  10. Bonjour,
    votre article ne décrit pas comment cette turbine est couplée au générateur électrique.
    Est-ce un alternateur classique ?
    Si oui le CO2 supercritique n’est que l’agent énergétique qui actionne l’alternateur.

  11. Super idée,la technologie avance dans 10 ans ou moins ,ce que l’on connait aujourd’hui sera dépassé
    Cependant attention les lobbies pétrolières et chimiques vont mettre des bâtons dans les roues au nouvelles technologies
    Espérons que ça change

  12. Très grand risque d’explosion
    Pollution et taxe carbone
    Risque d’asphyxie surtout dans endroits non aéré
    Très cher pour les consommables a récolter, emmagasiner et transporter..
    Bon pour les militaires et leur armes futuristes.

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