Les centres régionaux de capture et de stockage du carbone permettent à de multiples émetteurs de CO2 de partager des infrastructures et des pipelines, réduisant ainsi les coûts. Des solutions d’automatisation avancées peuvent accroître l’efficacité opérationnelle et la viabilité économique de ces projets.

Les centres régionaux de capture et de stockage du carbone (CSC) peuvent être une proposition économiquement intéressante, car ils permettent à de multiples émetteurs de CO2 dans une région – tels que les centrales électriques, les usines chimiques et les aciéries – de partager des infrastructures et des pipelines. Malgré cela, le CSC reste très coûteux, car la capture et la compression du CO2 consomment beaucoup d’énergie. Il est donc essentiel d’optimiser l’efficacité du processus et de réduire les coûts. Dans un article du Carbon Capture Journal intitulé « Increasing the Viability of CCS Hubs », je détaille certaines des technologies d’automatisation avancées, des outils d’ingénierie et des solutions logicielles qui peuvent aider à atteindre ces objectifs.

L’article explique que l’absorption postcombustion à base d’amines est le processus de capture du carbone le plus abouti. Il se compose d’un absorbeur, où un solvant chimique capture le CO2 des gaz de combustion, et d’un stripper, où le solvant chimique est régénéré et le CO2 extrait. L’efficacité du processus dépend de la vitesse de circulation du solvant. Il existe un compromis entre l’efficacité de la capture du carbone et le coût de l’énergie nécessaire pour régénérer le solvant. Le défi consiste donc à atteindre le taux de capture du CO2 visé de la manière la plus efficace possible. L’article précise :

…La surveillance du pourcentage de capture à l’aide d’une analyse en ligne permet d’optimiser le processus par le biais d’un contrôle et d’une analyse multivariables. L’automatisation de la mesure de la concentration d’amine pauvre à l’aide de débitmètres massiques et de densimètres Coriolis permet de déterminer avec précision le taux de circulation du solvant, de sorte que l’efficacité de capture souhaitée puisse être atteinte au moindre coût.

J’explique ensuite qu’une fois le CO2 extrait de la source, il est généralement liquéfié sous compression à basse température et pompé dans un pipeline pour être stocké sous terre ou utilisé dans d’autres processus chimiques en aval. L’efficacité du processus de liquéfaction dépend de la fiabilité des mesures et du contrôle. L’article se poursuit :

…Les systèmes de contrôle offrant une intégration transparente des outils de visualisation des installations aident à maintenir une visibilité totale des actifs, tandis que les réseaux sans fil intelligents réduisent les coûts d’installation et permettent une surveillance continue afin de garantir une réponse rapide à tout problème susceptible de survenir.

Pour que le CO2 reste stable dans sa phase liquide en vue d’un transport sur de longues distances, il doit être maintenu sous une pression constante, ce qui nécessite des compresseurs à différents stades des pipelines. Il est important de maximiser la disponibilité des compresseurs, car les défaillances inattendues peuvent entraîner des interruptions de capacité, des dommages aux équipements, une maintenance excessive, une augmentation des coûts et des retards de programmation. J’explique que :

…Les vannes de contrôle anti-bélier et les solutions de vannes numériques optimisées garantissent un flux stable vers le compresseur, évitant les dommages et augmentant la durée de vie du compresseur, tandis que les vannes de sécurité de pression appropriées permettent un fonctionnement plus proche des points de consigne de pression optimaux et réduisent les émissions fugitives. Des technologies de détection omniprésentes et des analyses de données sont également disponibles pour assurer une surveillance continue de l’état et des performances des compresseurs.

Tout au long de la chaîne CSC, il existe des points critiques où une mesure précise, fiable et traçable du débit et de la densité du CO2 est vitale. Il est essentiel de connaître précisément la quantité de gaz que chaque émetteur injecte dans le réseau de gazoducs partagé, et pour toutes les parties d’avoir confiance dans les transactions financières basées sur ces mesures. Les entreprises doivent donc mettre en œuvre des solutions de mesure fiables, telles que des débitmètres massiques et des densimètres Coriolis très précis, capables de tolérer des pressions extrêmes, des températures basses et des variations importantes de densité.

Je poursuis en expliquant qu’un défi important dans les projets de CSC est de s’assurer que le CO2 capturé est transporté de manière sûre et fiable. La perte de confinement compromet l’objectif de la capture du CO2, et les fuites dues à la corrosion et à l’érosion des pipelines constituent donc une préoccupation majeure. L’article précise :

…La détection et la localisation en temps réel des fuites dans les pipelines permettent aux exploitants de résoudre les problèmes plus rapidement. Il est donc essentiel de mettre en place un système de surveillance qui offre une visibilité sur la corrosion et l’érosion des pipelines. Les solutions d’automatisation qui aident les exploitants à maintenir un processus sans fuite comprennent des capteurs à ultrasons sans fil qui permettent de surveiller en continu l’épaisseur de la paroi du pipeline, des solutions de surveillance et d’alarme en temps réel qui permettent d’identifier rapidement les fuites et les ruptures, ainsi que des vannes à haute performance offrant une étanchéité supérieure. En outre, les solutions logicielles peuvent regrouper des données disparates relatives à l’intégrité des pipelines et des actifs afin de faciliter l’identification des problèmes et d’effectuer une modélisation plus précise des risques.

Pour être autorisé à pénétrer dans un réseau de pipelines partagés, la composition du CO2 doit respecter certains paramètres relatifs aux niveaux d’impureté. La présence d’impuretés peut causer des dommages qui entraînent des fuites et des explosions dangereuses lorsque le fluide comprimé se transforme rapidement en gaz. Une mesure précise et fiable de la concentration et de la composition du CO2 et de ses impuretés est donc vitale. L’article se poursuit :

…Parmi les solutions d’automatisation avancées permettant de garantir l’intégrité du CO2, on trouve les analyseurs de gaz conventionnels en continu qui fournissent une analyse en temps réel de la composition du CO2 avec un degré de précision très élevé, permettant d’identifier plusieurs contaminants possibles, même à de très petites parties par million. En outre, les analyseurs de gaz basés sur la chromatographie ou la technologie laser à cascade quantique offrent des mesures spectroscopiques rapides et à haute résolution qui fournissent des données en temps quasi réel et des informations sur les tendances. Cette visibilité sur le processus permet à un émetteur de prendre rapidement des mesures si les niveaux d’impuretés dépassent les limites convenues.

Les entreprises peuvent mettre en œuvre un ensemble de travaux avancés préconçus, connu sous le nom de station d’intégrité du CO2, qui intègre une gamme de solutions d’automatisation pour garantir que les exigences en matière d’intégrité du CO2 sont respectées grâce à des mesures, une surveillance, une analyse et un contrôle précis et fiables. Outre les analyseurs de gaz en continu, les composants de base comprennent des débitmètres massiques et des densimètres Coriolis pour des mesures extrêmement précises et fiables ; des vannes d’arrêt d’urgence et des soupapes de sécurité pour protéger l’équipement ; et une unité terminale à distance ou un ordinateur de débit qui effectue les calculs de débit et envoie les données de l’équipement de l’ensemble du système de mesure à un point de contrôle central.

L’article conclut en expliquant que le succès des projets de stockage souterrain de CO2 dépend de l’évaluation précise et fiable de la capacité de stockage. On peut y lire ce qui suit :

…La nature très variable des formations géologiques souterraines et des caractéristiques des roches rend ces évaluations difficiles, mais les derniers logiciels d’exploration et de production, combinés aux solutions de jumelage numérique, fournissent une modélisation de simulation dynamique des environnements physiques, ce qui permet de cartographier et de mesurer avec précision les complexes de stockage souterrains.

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