Elles offrent une puissance instantanée compacte, mobile, silencieuse, économique, durable et d’une efficacité incomparable
Il y a quatre-vingts ans, la première turbine à gaz industrielle au monde a commencé à produire de l’électricité dans une centrale électrique municipale à Neuchâtel, en Suisse. La machine, installée par Brown Boveri, évacuait les gaz d’échappement sans utiliser sa chaleur, et le compresseur de la turbine consommait près des trois quarts de la puissance générée. Cela a abouti à une efficacité de seulement 17%, soit environ 4 MW.
L’interruption de la Seconde Guerre mondiale et les difficultés économiques qui ont suivi ont fait de la turbine Neuchâteloise une exception pionnière jusqu’en 1949, lorsque Westinghouse et General Electric ont présenté leurs premiers modèles à faible capacité. Il n’y avait pas de précipitation pour les installer, car le marché de la production était dominé par de grandes centrales au charbon. En 1960, la turbine à gaz la plus puissante atteignait 20 MW, un ordre de grandeur encore inférieur à la puissance de la plupart des turbogénérateurs à vapeur.
En novembre 1965, la grande panne d’électricité dans le nord-Est des États-Unis a changé beaucoup d’esprits: Les turbines à gaz pouvaient fonctionner à pleine charge en quelques minutes. Mais la hausse des prix du pétrole et du gaz et le ralentissement de la demande d’électricité ont empêché toute expansion rapide de la nouvelle technologie.
Le changement n’est intervenu qu’à la fin des années 1980. En 1990, près de la moitié de toutes les nouvelles capacités installées aux États-Unis se trouvaient dans des turbines à gaz d’une puissance, d’une fiabilité et d’une efficacité accrues. Mais même des rendements supérieurs à 40% – correspondant aux meilleurs turbogénérateurs à vapeur d’aujourd’hui – produisent des gaz d’échappement d’environ 600 ° C, suffisamment chauds pour générer de la vapeur dans une turbine à vapeur attachée. Ces turbines à gaz à cycle combiné (CCGT) sont arrivées à la fin des années 1960, et leurs meilleurs rendements dépassent maintenant les 60%. Aucun autre moteur n’est moins gaspilleur.
Les turbines à gaz sont maintenant beaucoup plus puissantes. Siemens propose désormais un CCGT pour la production d’électricité d’une puissance nominale de 593 MW, près de 40 fois plus puissant que la machine neuchâteloise et fonctionnant avec un rendement de 63%. Le 9HA de GE fournit 571 MW en production à cycle simple et 661 MW (efficacité de 63,5 %) par CCGT.
Leur disponibilité quasi instantanée fait des turbines à gaz les fournisseurs idéaux de puissance de pointe et les meilleures sauvegardes pour la nouvelle production éolienne et solaire intermittente. Aux États-Unis, ils sont maintenant de loin le choix le plus abordable pour les nouvelles capacités de production. Le coût en capital nivelé de l’électricité — une mesure du coût de vie d’un projet énergétique — pour la nouvelle génération entrant en service en 2023 devrait être d’environ 60 dollars AMÉRICAINS par mégawattheure pour les turbogénérateurs à vapeur au charbon avec capture partielle du carbone, 48 dollars / MWh pour le solaire photovoltaïque et 40 dollars / MWh pour l’éolien terrestre – mais moins de 30 dollars / MWh pour les turbines à gaz conventionnelles et moins de 10 dollars / MWh pour les turbines à gaz CCGT.
Les turbines à gaz sont également utilisées pour la production combinée d’électricité et de chaleur, ce qui est nécessaire dans de nombreuses industries et est utilisé pour alimenter les systèmes de chauffage central dans de nombreuses grandes villes européennes. Ces turbines ont même été utilisées pour chauffer et allumer de vastes serres néerlandaises, qui bénéficient en outre de leur utilisation du dioxyde de carbone généré pour accélérer la croissance des légumes. Les turbines à gaz font également fonctionner des compresseurs dans de nombreuses entreprises industrielles et dans les stations de pompage de pipelines longue distance. Le verdict est clair: Aucune autre machine à combustion ne combine autant d’avantages que les turbines à gaz modernes. Ils sont compacts, faciles à transporter et à installer, relativement silencieux, abordables et efficaces, offrant une alimentation presque instantanée et pouvant fonctionner sans refroidissement par eau. Tout cela en fait le moteur de démarrage stationnaire inégalé.
Et leur longévité ? La turbine neuchâteloise a été mise hors service en 2002, après 63 ans de fonctionnement — non pas en raison d’une défaillance de la machine mais d’un générateur endommagé.
Cet article apparaît dans le numéro imprimé de décembre 2019 sous le titre » Turbines à gaz superefficaces. »
Cet article a été corrigé le 25 novembre 2019 pour préciser que la question à mesurer est le coût en capital nivelé de l’électricité.