Faire progresser les centrales au charbon du futur

L’Office of Fossil Energy (FE) du ministère américain de l’Énergie (DOE) a l’intention de financer des efforts de recherche et de développement compétitifs au cours de l’exercice 2019 qui permettront de faire progresser les technologies de production de charbon les plus récentes. Cet effort – l’initiative Coal FIRST (Flexible, Innovative, Resilient, Small, Transformative) – permettra de développer la centrale au charbon du futur nécessaire pour fournir une énergie sûre, stable et fiable. Cette R&D soutiendra les centrales électriques au charbon capables d’opérations flexibles pour répondre aux besoins du réseau; utiliser des composants innovants et de pointe qui améliorent l’efficacité et réduisent les émissions; fournir une puissance résiliente aux Américains; sont de petite taille par rapport au charbon conventionnel d’aujourd’hui; et transformera la façon dont les technologies du charbon sont conçues et fabriquées.

Les changements apportés à l’industrie électrique américaine forcent un changement de paradigme dans la façon dont les actifs de production du pays sont exploités. Les centrales au charbon optimisées en tant que ressources de base sont de plus en plus utilisées comme ressources de suivi de charge pour soutenir l’électricité produite à partir d’une capacité renouvelable intermittente, ainsi que pour fournir des services auxiliaires essentiels au réseau. En outre, les retraits à grande échelle du parc national de centrales électriques alimentées au charbon – sans remplacement – peuvent conduire à un affaiblissement significatif de la résilience de l’approvisionnement électrique américain.

Néanmoins, le besoin d’une production dispatchable considérable, de services auxiliaires essentiels et de la fiabilité du réseau – combiné à des prix futurs potentiellement plus élevés du gaz naturel et à des problèmes de sécurité énergétique, tels que l’importance de la disponibilité du carburant sur place lors d’événements météorologiques extrêmes – crée la possibilité d’un charbon avancé -fired génération, pour un déploiement national et international. On s’attend à ce que ces changements fondamentaux de l’environnement opérationnel et économique dans lequel fonctionnent les centrales au charbon persisteront au cours de la prochaine décennie et au-delà. Le déploiement de nouvelles centrales au charbon exigera une manière de penser différente.

À cette fin, le DOE envisage que le futur parc de charbon pourrait être basé sur des unités de production d’électricité possédant plusieurs des caractéristiques suivantes:

• Rendement global élevé de l’installation (40% + HHV ou plus à pleine charge, avec des réductions de rendement minimales sur la plage de production requise)
• Petit (tailles d’unités d’environ 50 à 350 MW), maximisant les avantages d’une haute qualité, faible Coût de la fabrication en atelier pour minimiser les coûts de construction sur le terrain et la durée du cycle du projet
• Émissions presque nulles, avec des options pour envisager des conceptions d’usines qui n’émettent pas ou peu de dioxyde de carbone (quantités égales ou inférieures aux technologies du gaz naturel) ou qui pourraient montage ultérieur avec la capture du carbone sans modifications végétales importantes
• avec des taux de rampe élevés et des charges minimales en rapport avec les estimations de la pénétration du marché renouvelable d’ici à 2050
• intégration avec stockage d’énergie thermique ou autre (par exemple, la production chimique) afin de faciliter l’ inefficacité de l’ intermittence et des dommages matériels
• Minimized consommation d’eau
• Réduction des calendriers de conception, de construction et de mise en service par rapport aux normes conventionnelles en tirant parti de techniques comprenant, mais sans s’y limiter génie des procédés de pointe et des méthodes de conception paramétrique pour la conception modulaire
• Maintenance des fonctionnalités avancées, y compris les progrès technologiques avec surveillance et de diagnostic pour réduire la maintenance et réduire au minimum les interruptions forcées
de l’ intégration avec valorisation du charbon ou d’ autres valeurs végétales treams (par exemple, co-production)
• Capable de naturel co-cuisson au gaz.

Au cours de l’exercice 2019, le DOE prévoit de lancer trois efforts de R&D financés de manière concurrentielle, qui pourraient finalement aboutir à la conception, à la construction et à l’exploitation d’une centrale électrique au charbon à l’échelle pilote. Ces efforts – éclairés par une demande d’informations émise par le DOE en mai 2018 – sont les suivants:

1. Une demande de propositions (RFP) visant la conception conceptuelle des centrales électriques au charbon du futur et une option pour effectuer une conception technique préliminaire (pré-FEED). Pour atteindre cet objectif, le DOE encourage de larges accords de collaboration qui engagent les entreprises A / E, les développeurs de technologies, les fabricants d’équipements et les utilisateurs finaux. L’
appel d’offres devrait être publié en novembre 2018. 2. Une annonce d’opportunité de financement (FOA) pour des projets de recherche et développement à frais partagés axés sur les turbines à vapeur qui peuvent être intégrées dans une future conception avancée de centrale à charbon de 50 à 350 MW. Le FOA devrait être publié au deuxième trimestre de l’exercice 2019.
3. Un FOA pour les projets de R&D à frais partagés axés sur les composants critiques et les approches avancées (p. Ex., Fabrication, fabrication, conception avancée) qui sont nécessaires pour soutenir un avenir Usine de charbon. Ce FOA devrait avoir deux fermetures. Les objectifs et la portée de la première clôture seront éclairés par les conceptions conceptuelles réalisées dans le cadre des contrats attribués dans le cadre de la DP. De même, les objectifs et la portée de la deuxième clôture seront éclairés par les études pré-FEED réalisées dans le cadre des contrats attribués dans le cadre de la DP. Le FOA devrait être publié au troisième trimestre de l’exercice 2019.

L’initiative Coal FIRST rendra à l’avenir les centrales électriques au charbon plus adaptables au réseau électrique moderne. L’initiative intégrera la R&D de stade précoce sur les composants des centrales électriques avec les technologies actuellement disponibles dans un système unique en son genre. Grâce à des technologies innovantes et à des approches avancées de conception et de fabrication, l’initiative se penchera au-delà des concepts actuels de centrales électriques à l’échelle des services publics (par exemple, les unités de charge de base) de manière à s’intégrer au réseau électrique aux États-Unis et dans le monde.