Thermoeconomic and environomic optimization of new or repowered natural gas combined cycle power plants.

Abstraction faite des centrales nucléaires qui sont régies par une série de facteurs qui lui sont propres, la plupart des autres technologies de conversion d'énergie peuvent être raisonnablement conçues et comparées sur la base de considérations essentiellement économiques et environnementales. Dans un contexte de concurrence et de préoccupations environnementales accrues, la prise en compte de tous ces éléments de façon simultanée et dès les premières phases de conception des systèmes énergétiques pourrait devenir un facteur majeur de compétitivité et/ou d'aide aux décideurs. Le présent rapport illustre la faisabilité d'une telle méthodologie de conception appliquée à des centrales thermiques avec ou sans cogénération, dans une gamme de puissance supérieure à quelques dizaines de MWel. La méthode proposée assure un couplage entre la modélisation thermodynamique, des fonctions de coûts de composants liés à leur performance et une internalisation des principaux coûts de pollution (réels ou fictifs). S'appuyant sur un inventaire de tous les composants susceptibles d'être considérés et sur une résolution par algorithmes génétiques (qui imitent la génétique pour identifier les meilleures configurations dans un espace de solution complexe), l'approche permet de réaliser des études de sensibilité complètes et précises sur toute la plage de variation des paramètres. Cette performance encore inimaginable il y a quelques années devient une réalité qui constitue un apport méthodologique substantiel tant à l'ingénieur qu'aux principaux décideurs. En tant que telle la méthode permet de répondre (pour une multitudes de cas de figures) à des questions telles que: - Quelle est l'influence de l'internalisation des coûts externes sur le choix de concept technologique dans la gamme de puissance donnée? - Pour une réduction donnée de la charge environnementale (par exemple réduction de CO2 de x%) quel est le moyen le plus économique d'y parvenir? (limité dans le cadre de ce rapport à des centrales de plusieurs dizaines de MW et plus) - Quelle est la meilleure solution de réaménagement de centrale? - Pour l'industrie du gaz, vaudrait-il mieux investir dans une centrale avancée au gaz avec substitution par des combustibles liquides lors de grands froids plutôt que d'accroître les investissements en facilités de stockage ? Les exemples d'application comprennent une nouvelle centrale à cogénération de 50 MWel/25MWth, une nouvelle centrale purement électrique de 300 MWel et le réaménagement d'une des deux tranches de la centrale thermique de Chavalon. Un des avantages de l'approche présentée est l'inhérente modularité de la formulation avec la possibilité d'optimiser à différents niveaux de prise des facteurs environnementaux ou de cycles de vie. Le potentiel existe pour un utilisateur industriel ou institutionnel de substituer ses propres modèles de coûts notamment. La méthode permet à terme d'introduire également les aspects complémentaires de disponibilité et d'investissements séquentiels dans le temps.