Centrale électrique au charbon
Les centrales électriques au charbon, également appelées centrales thermiques au charbon, sont des installations qui brûlent du charbon pour produire de la vapeur afin de générer de l'électricité. Ces centrales, que l'on peut voir dans la figure 1, fournissent ~40 % de l'électricité mondiale.[2] Des pays comme l'Afrique du Sud utilisent le charbon pour 94 % de leur électricité et la Chine et l'Inde utilisent le charbon pour 70 à 75 % de leurs besoins en électricité, mais la quantité de charbon utilisée par la Chine dépasse celle de la plupart des autres pays (voir la visualisation des données ci-dessous).[3] L'utilisation du charbon fournit un accès à l'électricité à ceux qui n'en avaient pas auparavant, ce qui contribue à améliorer la qualité de vie et à réduire la pauvreté dans ces régions, mais elle produit de grandes quantités de différents polluants qui réduisent la qualité de l'air et contribuent au changement climatique.
Brûler d'énormes quantités de charbon
Les centrales au charbon nécessitent d'énormes quantités de charbon. Il est choquant de constater qu'une centrale au charbon de 1000 MWe consomme 9000 tonnes de charbon par jour, soit l'équivalent d'un train entier (90 wagons de 100 tonnes chacun !).[4] La quantité de charbon utilisée pendant une année complète nécessiterait alors 365 trains, et si chacun d'entre eux mesure 3 km de long, un seul train transportant tout ce charbon devrait faire environ 1100 km de long, soit à peu près la même distance que de conduire de Calgary AB à Victoria BC. Si ce train devait passer devant votre maison à 40 kilomètres par heure, il mettrait plus d'une journée à passer !
La conversion de ce charbon en électricité est un processus à multiples facettes :[6]
- Le charbon doit être déchargé du train. Les méthodes traditionnelles nécessitent l'utilisation de grues pour ramasser le charbon dans les wagons. Cependant, dans les usines plus récentes, le plancher sous les voies ferrées s'abaisse, permettant au charbon d'être déposé dans un confinement souterrain. Cette opération ne nécessite même pas l'arrêt du train ![7] Pour voir une vidéo de ceci, veuillez voir ici. De nombreuses centrales au charbon sont des bouche de mine, ce qui signifie que la centrale a été installée là où se trouve la mine de charbon, de sorte que le charbon n'a pas besoin d'être transporté par train.
- Une fois déchargé, le charbon est ensuite pulvérisé en une fine poudre par un grand broyeur. Cela garantit une combustion quasi complète du charbon afin de maximiser la chaleur dégagée et de minimiser les polluants.
- Le charbon pulvérisé est ensuite introduit dans une chaudière, où la combustion se produit et le charbon fournit de la chaleur à la centrale électrique. Cette chaleur est transférée dans des tuyaux contenant de l'eau à haute pression, qui bout en vapeur.
- La vapeur passe ensuite dans une turbine, ce qui la fait tourner très vite et fait tourner un générateur, produisant ainsi de l'électricité. L'électricité peut ensuite être injectée dans le réseau électrique pour être utilisée par la société.
Les centrales électriques au charbon suivent le cycle de Rankine afin de réaliser ce processus. Comme elles ont besoin de beaucoup d'eau pour circuler dans ce cycle, les centrales au charbon doivent être situées près d'un plan d'eau. Le processus des centrales au charbon est illustré ci-dessous dans la figure 3.
Impacts environnementaux
Les centrales électriques au charbon ont de nombreux impacts environnementaux associés sur l'écosystème local.
Pollution de l'air
La combustion du charbon libère de nombreux polluants - oxydes d'azote (NOx) et de soufre (SOx) - et de la matière particulaire. Ils émettent également des gaz à effet de serre, tels que le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4), dont on sait qu'ils contribuent au réchauffement planétaire et au changement climatique. Afin de limiter ces émissions, les centrales électriques ont besoin de technologie pour réduire la production de ces molécules nocives.[9]
Utilisation de l'eau/pollution
De grandes quantités d'eau sont souvent nécessaires pour éliminer les impuretés du charbon,[10] ce processus est connu sous le nom de lavage du charbon. En Chine, par exemple, environ un cinquième de l'eau utilisée dans l'industrie du charbon sert à ce processus.[11] Ce processus contribue à réduire la pollution de l'air, car il élimine environ 50 % de la teneur en cendres du charbon. Cela permet de produire moins de dioxyde de soufre (SOx) et moins de dioxyde de carbone (CO2) en raison d'un rendement thermique plus élevé.[12]
Lorsque les centrales électriques prélèvent de l'eau dans l'environnement, les poissons et autres formes de vie aquatique peuvent être affectés, ainsi que les animaux qui dépendent de ces sources.[10] Les polluants s'accumulent également dans l'eau que les centrales électriques utilisent, de sorte que si cette eau est rejetée dans l'environnement, elle peut potentiellement nuire à la faune qui s'y trouve.[10]
Le rejet des eaux provenant des centrales électriques et du lavage du charbon nécessite une surveillance et une réglementation. Visitez le site de l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) pour plus d'informations à ce sujet.
Production mondiale d'électricité : Charbon
La carte ci-dessous montre à partir de quelle énergie primaire différents pays obtiennent l'énergie nécessaire pour produire leur électricité. Le charbon est représenté en gris. Cliquez sur la région pour zoomer sur un groupe de pays, puis cliquez sur le pays pour voir d'où vient son électricité. Parmi les pays les plus importants, citons la Chine, l'Inde, les États-Unis, la Russie, le Canada et la France.
En savoir plus
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- Formation du charbon
- Liquéfaction du charbon
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Références
- ↑ Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Ferrybridge_%27C%27_Power_Station_-_geograph.org.uk_-_35089.jpg
- ↑ H. Ritchie and M. Roser, "Fossil Fuels", Our World in Data, 2020. [Online]. Available: https://ourworldindata.org/fossil-fuels. [Accessed: 11- May- 2020].
- ↑ Data Source: IEA (2014), "World energy balances", IEA World Energy Statistics and Balances (database). DOI: http://dx.doi.org.ezproxy.lib.ucalgary.ca/10.1787/data-00512-en (Accessed February 2015)
- ↑ R. A. Hinrichs and M. Kleinbach, "Electricity: Circuits + Superconductors," in Energy: Its Use and the Environment, 4th ed. Toronto, Ont. Canada: Thomson Brooks/Cole, 2006, ch.10, sec.A, pp.320
- ↑ Callum Black on Geograph. (June 23 2015). Coal train [Online], Available: http://www.geograph.org.uk/photo/450234
- ↑ R. A. Hinrichs and M. Kleinbach, "Electromagnetism and the Generation of Electricity," in Energy: Its Use and the Environment, 4th ed. Toronto, Ont. Canada: Thomson Brooks/Cole, 2006, ch.11, sec.D, pp.376-377
- ↑ Discovery via user: Largest Dams, Coal Fired Power Plant - England [Online Video], Available: https://www.youtube.com/watch?v=rEJKiUYjW1E
- ↑ Wikimedia Commons [Online]. Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Coal_fired_power_plant_diagram.svg/1280px-Coal_fired_power_plant_diagram.svg.png
- ↑ BCC Research, "Air Pollution Control for Coal-Fired Power Plants", BCC Publishing, 2013.
- ↑ 10,0 10,1 et 10,2 EPA Clean Energy. (June 10 2015). Coal [Online]. Available: http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-and-you/affect/coal.html
- ↑ IEA. (June 22 2015). Why most coal avoids a bath [Online], Available: http://www.iea.org/ieaenergy/issue6/why-most-coal-avoids-a-bath.html
- ↑ AP 42: Compilation of Air Pollutant Emissions Factors, Volume 1: Stationary Point and Area Sources, 5th ed. US Environmental Protection Agency, 2010, pp. 11.10-1.
