Le revêtement des condenseurs des centrales électriques pourrait réduire 460 millions de tonnes de CO2 par an

Il faudra du temps pour se débarrasser des combustibles fossiles. Il reste donc important de trouver des moyens de rendre la production d’énergie plus efficace. Des scientifiques de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign ont développé un nouveau revêtement pour les tuyaux des condenseurs de vapeur qui, s'il était largement déployé, pourrait potentiellement ajouter plus que l'équivalent d'une Russie en énergie supplémentaire par an.

De nombreux types de production d’électricité fonctionnent selon le cycle de la vapeur. Essentiellement, une source d'énergie – qu'il s'agisse de la combustion de combustibles fossiles ou de la fission nucléaire – est utilisée pour chauffer l'eau dans une chaudière afin de produire de la vapeur, qui est ensuite canalisée pour faire tourner une turbine produisant de l'électricité. La vapeur est ensuite collectée dans un condenseur pour récupérer l'eau afin de poursuivre le cycle.

Les chercheurs de la nouvelle étude ont cherché à améliorer l'efficacité du transfert de chaleur des tuyaux du condenseur. Ils ont développé un revêtement en carbone fluoré de type diamant (F-DLC), un matériau hydrophobe ou hydrofuge. Lorsque la vapeur se condense sur les tuyaux revêtus, elle ne forme plus une fine pellicule mais se transforme beaucoup plus facilement en gouttelettes. Cela l'aide à s'écouler plus rapidement, permettant à plus de vapeur d'entrer en contact avec le tuyau plus tôt.

Lors de leurs tests, l'équipe a démontré que le revêtement augmentait les propriétés de transfert de chaleur du tuyau d'un facteur 20, ce qui entraînait une augmentation globale de l'efficacité de 2 %. Cela peut sembler peu, mais selon leurs calculs, si toutes les centrales électriques au charbon et au gaz naturel étaient 2 % plus efficaces, les émissions mondiales de CO2 diminueraient de 460 millions de tonnes par an, et 2 000 milliards de gallons d'eau de refroidissement seraient consommés. économisés et 1 000 TWh d’électricité supplémentaires seraient produits. C'est plus que ce que la Russie consomme en un an.

"Il est remarquable que nous puissions y parvenir avec le F-DLC, quelque chose qui utilise uniquement du carbone, du fluorène et un peu de silicium", a déclaré Muhammad Hoque, auteur principal de l'étude. "Et il peut recouvrir pratiquement tous les métaux courants, notamment le cuivre, le bronze, l'aluminium et le titane."

Il est important de noter que les revêtements ont été testés en termes de durabilité pendant 1 095 jours et ont constaté qu'ils conservaient leur fonction tout au long de cette période. Ils l’ont également fait après avoir été rayés 5 000 fois lors d’un test d’abrasion.

Selon l'équipe, la prochaine étape consistera à tester les performances du revêtement dans des conditions industrielles réelles pendant six mois. Même si des questions subsistent quant à la manière dont un tel revêtement pourrait être largement utilisé, même quelques plantes seulement qui l’adopteraient devraient commencer à faire une différence. Des revêtements similaires ont été réalisés à partir de matériaux comme le graphène, avec des résultats similaires.

"Si tout se passe bien, nous espérons montrer à tous qu'il s'agit d'une solution efficace et économiquement viable", a déclaré Nenad Miljkovic, chercheur principal du projet. "Nous voulons que notre solution soit adoptée, car, même si le développement des énergies renouvelables devrait absolument être une priorité, cela vaut toujours la peine de continuer à améliorer ce que nous avons actuellement.

La recherche a été publiée dans la revue Nature Communications.

Source : Université de l'Illinois Urbana-Champaign