Alimenter la transition énergétique avec des microturbines à gaz
Les turbines à gaz trouvent de nombreuses applications, des moteurs d’aéronefs aux générateurs d’électricité à grande échelle. Leur fonctionnement est relativement simple: en se dilatant dans la turbine, le gaz à haute pression et à haute température fait tourner une roue à aubes, générant ainsi de l’énergie pour actionner un compresseur interne et un générateur électrique externe. «Le potentiel des microturbines à gaz (MTG) suscite depuis peu un intérêt qui va croissant», explique Jafar Al-Zaili, membre du projet NextMGT(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et maître de conférences en énergie et propulsion à la City, University of London(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) au Royaume-Uni. «Nous parlons ici de tout ce qui est inférieur à 500 kW.» L’une des raisons est la capacité des MTG à soutenir des systèmes énergétiques distribués. L’idée est qu’au lieu de disposer d’une centrale électrique centralisée, des unités électriques plus petites pourraient mieux fournir de l’énergie, et de la chaleur, au plus près des utilisateurs finaux. Cette proximité réduirait les pertes liées à la distribution et permettrait de produire électricité et énergie thermique de manière simultanée, ce que l’on appelle la cogénération. Qui plus est, leur taille compacte et leur flexibilité opérationnelle facilitent des cycles de démarrage et d’arrêt rapides, réduisant ainsi les temps de réponse entre les fluctuations de la demande et la production d’électricité.
Faire avancer la technologie des MTG et identifier les opportunités
Le projet NextMGT, qui était soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), entendait faire progresser la technologie des MTG et identifier les opportunités de mise sur le marché. Un problème se pose toutefois: les MTG sont coûteuses en raison des économies d’échelle. Le projet s’est donc attaché à aborder les lacunes économiques autant que les points forts technologiques. Il a, pour ce faire, rassemblé 15 chercheurs en début de carrière (CDC) pour étudier les MTG sous différents angles. Certains d’entre eux ont étudié la possibilité d’intégrer les MTG au stockage de l’énergie, tandis que d’autres se sont penchés sur la combustion, les émissions et les considérations environnementales. Les CDC ont également examiné de potentielles solutions pour les petits équipements et l’intégration de composants innovants. Ils se sont également penchés sur la gestion de la propriété intellectuelle et la commercialisation. «La recherche en modélisation économique, la politique et la réglementation ont été au cœur de ce projet», fait remarquer Jafar Al-Zaili. «Nous voulions vraiment déterminer comment améliorer la pénétration de cette technologie sur le marché.»
Un solide réseau de formation universitaire et industrielle
L’une des principales conclusions de ce travail est qu’il y a de la place sur le marché pour les MTG. La demande pour cette technologie dépendra toutefois des politiques et du déroulement de la transition vers la décarbonisation de notre économie. «Nous avons également progressé sur le plan technique, notamment en ce qui concerne la combustion de carburants alternatifs», ajoute Jafar Al-Zaili. «Les turbines à gaz se prêtent plutôt bien à ce genre de choses, car elles sont très flexibles.» Le volet formation du projet constitue une autre réussite importante. Les 15 CDC ont bénéficié du solide réseau de formation qui les entourait dans les différentes institutions et entreprises qu’ils ont rejointes. Ils ont obtenu leur doctorat et ont ensuite travaillé dans le monde universitaire et dans l’industrie.
Le potentiel de l’hydrogène et de l’IA
NextMGT a ouvert de nouvelles pistes de recherche et a incité l’équipe du projet à se porter candidate à un projet de formation de suivi. En cas de succès, les principaux thèmes de recherche seront probablement influencés par l’évolution des priorités politiques. L’hydrogène, par exemple, occupe une place très importante. Les MGT sont naturellement bien adaptés à la combustion de l’hydrogène, qui peut être exploitée comme vecteur énergétique articulant la future chaîne d’approvisionnement en énergie. L’IA serait probablement un autre domaine d’intérêt, qui offre un énorme potentiel d’amélioration des performances des systèmes. «Il s’agira probablement de deux domaines prioritaires à l’avenir», conclut Jafar Al-Zaili.