TECHNOLOGIES ÉMERGENTES — Piles à combustible à carbonate fondu

Les technologies de pointe sont essentielles pour réduire les émissions de gaz à effet de serre à l’échelle mondiale, et les entreprises de l’Alliance nouvelles voies peuvent s’appuyer sur une longue expérience de partenariats et d’investissements de classe mondiale en matière de recherche et développement (R et D). 

Depuis plus d’une décennie, une grande partie de ce travail de collaboration pour créer un avenir durable a été coordonnée par la Canada’s Oil Sands Innovation Alliance (COSIA), qui est maintenant la branche innovation de l’Alliance nouvelles voies.

Notre série sur les technologies émergentes se penche sur certains des travaux réalisés par la COSIA et les six entreprises membres de l’Alliance nouvelles voies.

Cet article s’intéresse aux piles à combustible à carbonate fondu (MCFC) :

Une technologie révolutionnaire pour réduire les émissions

La réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) dans les sables bitumineux est l’un des principaux enjeux des membres de l’Alliance nouvelles voies, qui explorent plusieurs voies pour rapprocher l’industrie de son objectif de carboneutralité d’ici 2050. Les piles à combustible à carbonate fondu (MCFC) pourraient constituer une véritable avancée. Il s’agit d’un type de pile à combustible qui fonctionne à haute température pour produire de l’électricité, de la chaleur et de l’eau. On s’attend à ce qu’elles puissent réduire les émissions de plus de 70 % en matière d’exploitation des sables bitumineux.

L’avantage des piles MCFC est qu’elles peuvent être configurées pour capter le dioxyde de carbone (CO₂) des unités de traitement alimentées au gaz naturel et, en même temps, produire de l’électricité qui pourrait être utilisée sur place ou revendue au réseau électrique. Elles sont très efficaces, fonctionnent silencieusement et comportent peu de pièces mobiles. Et elles ne génèrent aucune nouvelle émission de gaz à effet de serre.

Les piles MCFC existent depuis des années

Les piles MCFC sont utilisées commercialement pour produire de l’électricité depuis des années, et leur adaptation pour capter le CO₂ a donné de bons résultats lors des essais en laboratoire. Aujourd’hui, Canadian Natural, entreprise membre de l’Alliance nouvelles voies, dirige un projet pilote commercial à son usine de valorisation de Scotford, qui fait partie du projet des sables bitumineux de l’Athabasca*, pour voir si les piles MCFC tiennent leurs promesses sur le terrain. Ce projet pilote d’un an permettra de produire 600 kilowatts d’électricité tout en captant et en stockant 22 tonnes de CO₂ par jour.

« Le captage et la séquestration du CO₂ sont essentiels pour atteindre la carboneutralité dans le cadre de nos activités, mais les technologies commerciales nécessitent une quantité importante d’énergie et de frais », déclare Simon Davies, vice-président Technologie et innovation de Canadian Natural. « La consommation d’énergie est le vrai défi et, pour le relever, nous avons considéré les piles à combustible à carbonate fondu comme une solution qui pourrait changer la donne. »

Un projet unique en son genre

L’objectif de ce projet de piles MCFC — le premier du genre dans le monde — est de démontrer que les piles MCFC peuvent produire de l’électricité de manière sûre et fiable, tout en captant jusqu’à 90 % du CO₂ d’un flux de gaz de combustion selon les normes requises. « Le projet démontre que le Canada est un acteur de premier plan dans le domaine de l’innovation en matière de technologies propres », ajoute M. Davies.

Le projet pilote de piles MCFC est financé en partie par Emissions Reduction Alberta et le Réseau d’innovation pour les ressources propres (RIRP). Les membres de l’Alliance nouvelles voies Cenovus Energy et Suncor Énergie sont également des partenaires du projet, tout comme la société FuelCell Energy, qui conçoit, fabrique, exploite et entretient des centrales à piles à combustible dans le monde entier.

Avantages pour l’environnement

L’eau produite par le procédé de piles à combustible MCFC peut être captée et utilisée dans les installations de sables bitumineux, remplaçant ainsi d’autres sources d’eau d’appoint. Le CO₂ capté peut être utilisé dans les opérations de récupération assistée du pétrole (RAP) qui extraient les quantités résiduelles de bitume des puits déjà passés par les étapes primaire et secondaire de récupération du pétrole. L’électricité produite peut être utilisée par d’autres industries. Avec ces nombreux avantages environnementaux, tout le monde est gagnant.

Comment fonctionnent les piles MCFC?

Les piles à combustible convertissent l’énergie du combustible en chaleur et en électricité par un processus électrochimique. Elles fonctionnent comme des batteries, mais ne s’épuisent pas et ne doivent pas être rechargées. La pile à combustible se compose de deux électrodes — une électrode négative (anode) et une électrode positive (cathode) — prises en sandwich autour d’une couche de sels de carbonate fondu.

Les gaz de combustion de l’installation — une source importante d’émissions — passent à travers la pile à combustible qui filtre le CO₂. Les gaz de combustion sont poussés à travers une membrane, avec du gaz naturel et de l’oxygène, dans une pile à combustible à l’état solide qui condense le CO₂ présent dans le flux de gaz de combustion, captant ainsi le carbone et créant un courant électrique.

Au total, l’Alliance nouvelles voies développe et déploie plus de 70 technologies émergentes pour favoriser le développement durable des sables bitumineux et soutenir les efforts du Canada pour atteindre ses objectifs en matière d’émissions.

Pour en savoir plus sur le plan de l’Alliance nouvelles voies, cliquez ici.

* Projet des sables bitumineux de l’Athabasca (propriété majoritaire de Canadian Natural à 70 %, Chevron Canada à 20 % et Shell Canada à 10 %).

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