Réduction de la consommation d'eau pour le refroidissement des centrales thermiques

La participation des parties prenantes est un élément important du processus d’autorisation pour les centrales de production d’électricité, mais il est difficile d’extrapoler les implications pour un composant spécifique de la centrale. Les tours de refroidissement, qui peuvent mesurer plus de 50 m de haut, sont sans doute l'un des composants les plus visibles d'une plante, et il peut donc y avoir une opposition locale à l'impact esthétique négatif d'une tour imposante sur un paysage. Toutefois, des mesures d’atténuation et de compensation peuvent être mises en place, par exemple en concevant et en installant la plante afin de réduire au minimum la visibilité de ses infrastructures les plus importantes depuis les zones habitées voisines, ou en la criblant en plantant des arbres autour de la plante et/ou en construisant des collines artificielles (bermes de sol) qui se fondent dans le paysage naturel et bloquent la vue de la plante. Les communautés locales peuvent être directement indemnisées financièrement pour la perte de bien-être causée par les impacts esthétiques subis, ou d'autres actions compensatoires peuvent être entreprises, telles que la construction d'infrastructures socialement utiles telles que des parcs, des écoles, etc.

Étant donné que ces options réduisent les prélèvements d'eau d'un bassin, elles devraient être perçues favorablement par les parties prenantes qui dépendent des mêmes ressources en eau que les centrales électriques mettant en œuvre ces mesures. Les changements qui en résultent dans les droits d'utilisation de l'eau devraient être discutés entre toutes les parties prenantes et convenus avec elles et avec les autorités des bassins hydrographiques en conséquence.

Le refroidissement par tour de recirculation est environ 40% plus cher (USDOE, 2009) qu'un refroidissement par voie humide, et peut être appliqué lorsque la disponibilité de l'eau est limitée ou que l'impact de l'entraînement et de l'impact et les rejets thermiques doivent être réduits.

Les deux options de refroidissement à sec offrent une plus grande flexibilité dans l'emplacement des nouvelles centrales électriques, car elles deviennent indépendantes de la disponibilité d'une importante masse d'eau. L'inconvénient majeur de cette option réside dans ses coûts économiques. Avec les deux types de refroidissement à sec, le transfert de chaleur est nettement moins efficace qu’avec les options de refroidissement «humide», et nécessite donc des installations de refroidissement très grandes et mécaniquement complexes. Il en résulte des coûts plus élevés. Le fonctionnement d'un système de refroidissement à sec nécessite en fait 1-1,5% de la puissance générée par l'installation, contre 0,5% d'un système de recirculation et pratiquement zéro pour une fois. La physique de l'évaporation appliquée dans les tours de refroidissement humide permet en fait un transfert de chaleur plus efficace que celui de la vapeur ou de l'eau à l'air via des ailettes métalliques, et augmente ainsi toute l'efficacité technique et économique de l'installation. Notez que l'efficacité thermique et donc les conditions économiques d'exploitation varient en fonction des conditions climatiques de l'emplacement des installations, et peuvent être considérablement différentes à travers l'Europe.

Cela indique une deuxième limitation technique du refroidissement à sec: dans un climat chaud, l’air ambiant à des températures supérieures à 40 °C réduit considérablement le potentiel de refroidissement d’un système de refroidissement à sec, par rapport à un système «humide», qui fonde son potentiel sur des températures de bulbe humide beaucoup plus basses.

Une issue possible pourrait être un système hybride sec/récirculation. Le refroidissement à sec pourrait être utilisé en cas de pénurie d'eau et pourrait être associé à une utilisation limitée d'un système de tour de refroidissement à recirculation lorsque les températures culminent. Le système de refroidissement de la tour de recirculation peut également être utilisé pendant les périodes où il y a une abondance d'eau.

Les chiffres des coûts varient évidemment en fonction des conditions spécifiques de chaque usine. Cependant, en général US DOE (2009) rapporte que les systèmes de refroidissement à recirculation humide sont 40% plus chers que les systèmes de passage, tandis que les systèmes de refroidissement à sec sont trois à quatre fois plus chers qu'un système de refroidissement à recirculation humide. À l'heure actuelle, les systèmes de recirculation humide sont considérés comme la meilleure technologie disponible pour le refroidissement des centrales thermiques par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA), car ils minimisent l'impact sur les écosystèmes aquatiques tout en maintenant l'augmentation des coûts abordables.

Du côté positif, les systèmes de recirculation et les systèmes secs n'ont pratiquement aucune prise d'eau et aucun impact sur les écosystèmes aquatiques, ce qui peut au moins partiellement compenser les coûts d'investissement et d'exploitation supplémentaires, en particulier dans les conditions de pénurie d'eau provoquées par le changement climatique.

Le choix du système de refroidissement est un élément important de la conception d’une centrale électrique. Il est soumis aux procédures d'autorisation appliquées pour accorder l'autorisation de construire et d'exploiter des centrales électriques, qui varient d'un pays à l'autre. Étant donné que les systèmes de refroidissement à sec sont moins économes en énergie que les autres systèmes de refroidissement, ils occupent actuellement la dernière place dans l’ordre des meilleures technologies disponibles dans l’UE pour le refroidissement et sont surclassés par le refroidissement par tour de recirculation. Bien que l'utilisation du refroidissement à sec ne soit pas exclue, elle est limitée aux endroits où les ressources en eau sont très limitées ou qui ont des préoccupations environnementales particulières liées à l'utilisation de l'eau.

Pour les grandes unités, les implications en matière de sécurité concernant l'élimination de la chaleur de désintégration après un arrêt d'urgence avec perte d'énergie devraient également être prises en compte.

Les modifications aux accords d'utilisation de l'eau résultant de la réduction des besoins en eau des usines mettant en œuvre ces options devraient faire l'objet d'un accord officiel avec les autorités des bassins hydrographiques, sur la base de consultations avec toutes les parties prenantes concernées.

Pour les nouvelles installations, le délai de mise en œuvre est le même que pour les installations auxquelles elles appartiennent. Pour les rénovations, cela varie en fonction des technologies. Pour remplacer un système de transmission, une étude sur la modernisation des centrales côtières californiennes (Tetra Tech, 2008) indique un temps d’arrêt de la centrale (pour permettre l’installation et le raccordement du nouveau système de refroidissement) de six semaines comme estimation prudente pour les centrales fossiles, tandis que la modernisation du système de refroidissement des centrales nucléaires pourrait nécessiter jusqu’à 12 mois en raison de leur complexité technique.

La durée de vie est la même que celle de la centrale de production d’électricité à laquelle appartient la mesure spécifique. La durée de vie des centrales thermiques varie en fonction de la technologie: les centrales nucléaires, bien que leur durée de vie prévue soit généralement de 40 ans, peuvent continuer à fonctionner jusqu’à 70 ans (Scientific American, 2009), tandis que les centrales à combustibles fossiles varient entre 25 et 50 ans (centrales au gaz naturel et au charbon, respectivement).