Harold & Maude (King Coal Meets Queen Atom)

[jimfells]

On pourrait nettement améliorer ce rendement en faisant appel à la cogénération, mais cela supposerait :

• de concevoir un nouveau type de réacteur adapté à ce mode
• que les utilisateurs de chaleur (industrie, tertiaire, habitations) acceptent de venir s'installer à proximité d'une centrale nucléaire, la chaleur se transportant mal sur de longues distances

Nous entrons là dans des domaines aujourd'hui couverts par le secret industriel.

Comme TNL est quelqu'un que je lis avec une ferveur inavouable, je vais lui faire une surprise comme cadeau de noël. Psst TNL , celà existe déjà depuis un paquet d'année à Pierrelatte :

Grâce à un système d’échangeur, cette chaleur excédentaire va être récupérée, puis distribuée localement sur Pierrelatte pour chauffer diverses installations : 2500 logements,les locaux sportifs de la ville, 42 hectares de serres agricoles et enfin les serres où vivent les crocodiles et les tortues.

http://www.lafermeauxcrocodiles.com/art ... rticle=137

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[th]

Interessant ce fil...
J'ai pas tout lu, mais je me permet de re-poster un lien vers un scenario de deployement qui me semble compatible avec celui en sujet de ce fil :
http://lpsc.in2p3.fr/gpr/scenario/note_scenarios.pdf

Variation par les mêmes auteurs : http://lpsc.in2p3.fr/gpr/physor04/physor_96048.pdf

[GillesH38]

on a deja pas mal parlé de ce scénario (référencé dans le wiki). Il est justement fait par des spécialistes de plutonneries comme E2100 le demandait. Si vous le lisez en détail, vous y verrez les choses suivantes :

a) ils supposent une stabilisation des fossiles à partir de 2015 (pour des raisons de CO2, ils ne s'interessent pas aux réserves de fossiles). Donc pas de pic huile+gaz, ou alors compensé intégralement par le charbon.

b) ils supposent la parité nucléaire/renouvelable. Donc ils supposent que si on atteint 5 000 GWe nucléaire, on aura AUSSI 5000 GWe de renouvelable. Sans préciser d'ou ils viennent.

c) ils concluent que la filière Thorium-U233 est quasiment inévitable (on n'a pratiquement aucune expérience à l'échelle industrielle actuellement pour cette filière)


d) en tout état de cause, vous constaterez qu'à cause des contraintes que j'ai rappelée (finitude des ressources d'uranium 235 et contrainte sur le taux de développement des surgénérateurs), ils ne dépassent jamais 2500 GWe en 2050 , les 7000 n'étant atteint que bien après 2100.


Je suggère donc aux "scénaristes" de considérer qu'il est absolument exclus de produire plus de 2,5 Gtep/an de nucléaire en 2050, à cause des contraintes inhérentes aux différents combustibles.

[GillesH38]

je précise après avoir regardé plus en détail :

le seul scénario dans le rapport du LPSC qui semble marcher sur le long terme fait appel
1) au remplacement des réacteurs actuels par des EPR,
2) la construction de surgénérateurs au plutonium en quantité modérée ( doublant a peu pres le nombre de réacteurs)
3) et surtout au développement accéléré de générateurs au Thorium/U233 , seuls capables d'assurer la rapidité de développement et la perennité du système (ils atteignent presque 5Gtep/an en 2050, mais dont 4 sont dus à ces réacteurs). Dans leur scénario, ils produisent l'U233 en transmutant le thorium dans les réacteurs conventionnels, mais ils reconnaissent qu'on a aucune expérience de ce procédé. AUtrement dit, c'est à ranger aussi dans les solutions pariant sur la réussite d'un procédé technologique encore non maitrisé, sans parler du coût qui est lui aussi complètement ignoré. Et de toutes façons, ne pas compter sur plus de 1 Gtep/an nucléaire en 2030.

[jimfells]

Merci Gilles pour cette lecture "filtrée" du document

Il est en effet important d'avoir des ordres d'idées en tête si l'on veut faire des scénarios crédibilisant Oléocène.

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[jimfells]

Youpi une nouvelle abreviation : le MTR

Charbon : le sommet des montagnes en sursis !

En Virginie-Occidentale (extrémité Est des USA), où près de 15 % du PIB provient exclusivement du sous-sol minier, le sommet de certaines montagnes bien identifiées est rasé au sens littéral du terme pour en extraire du charbon.

Cette technique d'extraction particulière du nom de "Mountain Top Removal (MTR)", que l'on pourrait traduire par «enlèvement du sommet d'une montagne» est utilisée depuis une quinzaine d'années seulement.

L'opération consiste à raser le sommet d'une montagne, de quelques dizaines de mètres, pour accéder à une veine de charbon de moins de 1 mètre de large, parfois seulement 30 cm. En enlevant encore 10 ou 20 mètres de roc, on accède à une autre veine de charbon. Et ainsi de suite, jusqu'à ce que la montagne ait perdu entre 100 et 200 mètres de hauteur. Les résidus sont ensuite remis en place pour reformer la montagne.

http://www.enerzine.com/41/1759+Charbon ... rsis+.html

[Tiennel]

Hé oui, le cauchemar continue...

De la même façon que certains font ici de la prospective sur la voiture électrique, voici un peu de créativité en matière d'ingénierie, le complexe nucléaro-industriel , future clé de voute du scénario Harold & Maude :



Il s'agit ni plus ni moins que d'introduire de la cogénération sur un réacteur nucléaire génération 3 et de l'utiliser à produire de l'hydrogène quand le réseau n'a pas besoin de lui, plutôt que d'aller turbiner des lacs de montagne à des centaines de kilomètres de là.

Tous ses composants industriels existent à des centaines d'exemplaires dans le monde ou sont en voie d'industrialisation. C'est juste un gros investissement (de l'ordre de 10 G€, soit 3 EPR), mais en retour, que de fonctionnalités !

• architecture compatible avec les surgénérateurs haute température (Generation-Four Ready !)
• zéro émission de GES
• sûreté équivalente à une installation nucléaire classique
• produit de l'hydrogène qui peut soit être utilisé comme entrée d'une réaction de Fischer-Tropsch à base de biomasse, soit envoyé dans le réseau de transport de gaz pour alimenter des piles à combustible urbaines, des stations-services de bus à H2 voire des unités BTL valorisant les déchets ménagers en banlieue des villes
• on peut régler le mix H2/BTL/CH4 en fonction des besoins (et donc des prix de vente)
• la chaleur alimente le procédé FT ci-dessus mais aussi des unités industrielles "énergo-intensives" comme la papeterie, la céramique, l'agro-alimentaire (serres comprises)

L'exploitation rationnelle de la cogénération multiplie par 2 le rendement du réacteur : il n'y a donc plus besoin en 2050 que de la moitié des réacteurs chiffrés dans les posts précédents

On notera aussi l'élégance de ce complexe digne de Simon du Fleuve, qui règle en même temps la question des carburants liquides ET des émissions de CO2.

Pour les Sud-Africains, les Canadiens et les Chinois, ce modèle existe aussi avec l'option CTL ou l'option transformation de sables bitumineux

[Glycogène]

C'est toi qui l'a inventé ?
Ca va pas de faire des monstres comme ça ?

Par contre, tu es sûr que les températures de sortie de la centrale et d'entrée du FT sont compatibles ? Parce que si ça peut être à 400°C en entrée du réacteur nucléaire, c'est au primaire, mais en sortie du secondaire c'est plus froid.
Mais bon, le principe d'associer une industrie à une centrale nuc pour utiliser la surproduction est de toute façon intéressante.

[Environnement2100]

Tout-à-fait intéressant, ça fait effectivement un paquet de capitaux.
Je ne sais pas si la papeterie sera très contente d'être à côté de la Fischer-Tropsch, ou plutôt de son stock de charbon, mais il doit y avoir d'autres industries intéressées par de la vapeur pas chère - il me semble que Fischer-Topsch elle-même consomme pas mal de vapeur. La chimie en général consomme pas mal de vapeur BP, la plasturgie.

Très intéressant le long du Hoang Ho. Et pour chez nous ? Le plan de démantèlement des centrales françaises fait un peu froid dans le dos.

[GillesH38]

c'est joli Tiennel mais... (je sens que je vais encore me faire traiter d'emm....)


*les réacteurs haute température n'existent pas encore, c'est une des options de la génération 4 justement (la génération 3 c'est l'EPR qui n'est pas HT) donc "réacteur HT génération-4 compatible", je ne sais pas ce que ça veut dire....
et malheureusement à ma connaissance, ils ne sont pas surgénérateurs : c'est l'un OU l'autre.


* le principe des réacteurs HT est d'électrolyser directement de la vapeur portée à HT dans le réacteur : comme elle est plus près de sa température de dissociation, ça utilise moins d'électricité. Bon, je suppose qu'on peut faire confiance à nos brillants ingénieurs pour concevoir un réacteur manipulant des milliers de tonnes d'hydrogène à proximité d'un coeur nucléaire en toute sécurité... mais en tout cas il ne faut pas dessiner la production de H2 à l'extérieur alimentée par l'électricité, sinon ça n'a plus grand interêt

* pour moi la cogénération "thermique" (hors hydrogène) n'est que l'utilisation des calories basse température, et je pense qu'elle n'est utilisable que pour le chauffage des locaux (si elle produit beaucoup de travail utile c'est que la centrale n'est pas optimisée !) Sur ton schéma, je ne vois que la papeterie qui l'utilise; je ne sais pas exactement à quoi sert l'énergie de la papeterie, (je devrais, il y en a une a cote de chez moi!) mais je doute que ce soit juste à produire de l'eau à 50°C....et même si c'est le cas, je doute que les papeteries absorbent l'équivalent de la quantité d'électricité produite par les centrales nucléaires ! en tout cas ce ne sont certainement pas des aciéries et des cimenteries qui vont tourner avec ça.L'idée de la cogénération n'est intéressante que pour le chauffage, mais si on veut doubler le rendement des centrales avec ça, en gros il faut que tout le chauffage d'un pays entier soit produit avec, donc il faut donc construire les centrales nucléaires au milieu des agglomérations :(...

sinon je ne vois pas très clairement en quoi la transformation électricité->hydrogène-> FT gagne beaucoup par rapport au stockage hydraulique dans les lacs, (qui est considéré actuellement comme la meilleure méthode pour stocker l'électricité excédentaire). Je doute que ça ait un bon rendement total, sinon ce serait applicable à toutes les sources intermittentes comme l'éolien et le solaire, et je n'en ai pas trop entendu parler....

[Tiennel]

On peut effectivement considérer un réacteur G4 à HT, mais la vieille filière graphite-gaz (G2 ?) peut être aussi considérée. Le retour d'expérience industriel est meilleur que pour la G4, encore expérimentale.

Une centrale à cycle combiné gaz (CCGT), avec des températures de gaz brûlés en sortie à 500°C, sait faire marcher une machine à papier moderne. Il y a aussi des raffineries qui utilisent ces CCGT pour leur électricité et leur chaleur.

La cogénération avec de l'eau à 50°C est typique de la filière REP, qui n'a pas été conçue pour. On a bricolé du chauffage de serres a posteriori, mais on ne pourra jamais aller tellement plus loin sans reprendre à la base l'architecture du réacteur.

[GillesH38]

certes mais la limite de Carnot est absolue ; tu ne pourras jamais dépasser un travail utile de (1-T1/T2) Q ou Q est la quantité de chaleur initialement disponible. Donc tu rejettes forcément Q*T1/T2 au moins. La limite de Carnot est une limite MAXIMALE ABSOLUE : en pratique les systèmes réels ont un rendement inférieur à cause des pertes .

Il faut donc bien distinguer deux types de "cogénération" :

* une meilleure utilisation pour limiter au maximum les pertes et se rapprocher de la limite de Carnot : c'est le cas de tout ce qui produit du travail (électrolyse, machines mécaniques....). On optimise le rendement mais on ne dépasse jamais Carnot : avoir des gaz en sortie à 500°C signifie qu'on n'a pas atteint le rendement maximal de la turbine ! on peut donc racler ce qu'il reste pour faire tourner des machines. La cogénération d'hydrogène appartient aussi à ce type puisqu'on produit une énergie "noble".

* l'utilisation de la chaleur "basse température" pour une utilisation ou on ne demande que de la chaleur dégradée et pas de travail : c'est le cas du chauffage des locaux. Mais la température etant à peine supérieure à la température ambiante (sinon on perd du rendement sur le travail), on ne peut pas la transporter loin. C'est ce que j'appelle cogénération "thermique".

[Tiennel]

On ne va pas engager ici un débat sur la théorie de la cogénération, mais le principe est analogue à celui du chauffage d'une voiture : le moteur thermique n'ayant pas réussi à transformer toute l'énergie thermique de la combustion en énergie mécanique, ces surplus thermiques peuvent être avantageusement mis à profit pour chauffer l'habitacle sans dégrader le rendement ni la consommation du moteur.

Je doute un peu que les turbines actuelles soient conçues pour être proches du cycle de Carnot et donc que la température en sortie soit légèrement supérieure à celle de l'air ambiant. Tu as déjà essayé de te mettre derrière un avion au décollage ?

Une turbine qui fonctionne au voisinage du cycle de Carnot n'est pas viable pour la production d'énergie de masse : elle comporterait trop d'étages et donc les gains en rendement seraient obérés par les frottements, sans parler des coûts de maintenance. De plus, il est probable que la combustion devrait se faire de façon très lente, ce qui est incompatible avec les débits attendus en production de masse.

L'industrie, ce n'est pas que de la science !

[GillesH38]

non la Science est supérieure !

je rigole, mais ce que tu dis ne contredis pas ce que je dis : il y a deux types de "cogénération" différentes : soit on ne veut que de la chaleur à basse température sans travail (cas du chauffage , pour l'habitacle d'une voiture, pour chauffer les crocodiles...). Soit par suite des limites que tu signales on n'a pas produit tout le travail maximal qu'on pourrait avoir et on fait repasser dans un deuxième étage pour en reproduire un autre (hydrogène, machine annexe...). Mais dans tous les cas, la somme de l'énergie "noble" (mécanique+électrique+chimique, donc en excluant la chaleur ) que tu pourras finalement produire est inférieure ou égale à la limite de Carnot, parole de scientifique !

[Environnement2100]