Émissions des centrales thermiques - Lignes directrices nationales de la LCPE sur les émissions des centrales thermiques nouvelles - Document de travail
Décembre 2001
Les Lignes directrices révisées constituent être une partie importante de l'effort du gouvernement fédéral pour satisfaire aux exigences des standards pancanadiens relatifs aux particules (PM) et à l'ozone, approuvés par les ministres de l'environnement des gouvernements fédéral, provinciaux et territoriaux en juin 2000. En application de cet accord, les ministres se sont engagés à « voir à ce que les nouvelles installations et activités incorporent les meilleures technologies disponibles économiquement réalisables pour réduire les concentrations de PM et d'ozone » dans le cadre de leur engagement à « protéger les régions non polluées ».
Au cours des deux dernières décennies, les Lignes directrices ont joué le rôle de point de repère pour les propositions de l'industrie et les décisions des provinces relatives aux nouvelles centrales électriques. Cependant, elles sont maintenant périmées, compte tenu des progrès réalisés au cours de la dernière décennie ou plus dans les technologies de réduction des émissions de SOx, de NOx et de PM des centrales électriques qui brûlent des combustibles fossiles. Aux États-Unis, on construit de nouvelles centrales dont la performance en matière de protection de l'environnement est fortement améliorée, qui sont conformes aux normes nationales États-Unis visant les émissions et qui tiennent compte des évaluations des meilleurs technologies de limitation disponibles par les États.
Cet examen présente des informations concises sur la performance des meilleures technologies disponibles (MTD) économiquement réalisables. Ces informations portent notamment sur les teneurs des émissions de systèmes performants dont on a démontré la faisabilité économique par l'étude de leur application aux États-Unis et dans d'autres pays. (Pour plus d'informations, notamment des descriptions détaillées des technologies elles-mêmes, voir la bibliographie.) Basées sur ces informations, on présente une gamme d'exemples de limites proposées pour les émissions. Ce document de travail indique également les émissions pour lesquelles on peut envisager des limites plus rigoureuses. Le principal objectif de ces consultations est de faciliter l'établissement de limites d'émissions pour les Lignes directrices révisées, définies en fonction d'informations comme celles présentées dans ce document.
- 1. Modifications proposées
- 1.1 Généralités
- 1.2 Limites basées sur la production
- 1.3 Le SO2
- 1.3.1 Les National New Source Performance Standards (NSPS) des États-Unis
- 1.3.2 Exigences propres à l'installation des meilleures technologies de limitation disponibles (MTLD) des États-Unis
- 1.3.3 L'expérience canadienne
- 1.3.4 Limites d'émissions de SO2 proposées pour la révision des Lignes directrices de la LCPE
- 1.4 Les NOx
- 1.4.1 Les National New Source Performance Standards (NSPS) des États-Unis
- 1.4.2 Exigences propres à l'installation des meilleures technologies de limitation disponibles (MTLD) États-Unis
- 1.4.3 Autres exigences des États-Unis relatives aux NOx
- 1.4.4 Exigences relatives au NOx des pays de l'Europe
- 1.4.5 L'expérience canadienne
- 1.4.6 Limites d'émissions de NOx proposées pour la révision des Lignes directrices de la LCPE
- 1.5 Les particules
- 1.5.1 Les National New Source Performance Standards (NSPS) des États-Unis
- 1.5.2 Exigences propre à l'installation des meilleures technologies de limitation disponibles (MTLD) des États-Unis
- 1.5.3 L'expérience canadienne
- 1.5.4 Limites d'émissions des particules proposées pour la révision des Lignes directrices de la LCPE
- 2. Prochaines révisions des Lignes directrices de la LCPE
- 3. Références
- 4. Annexes
- 5. Bibliographie
Les modifications proposées des Lignes directrices de la LCPE sont notamment des limites sur les émissions de SO2, de NOx et de PM fondées sur des informations provenant des États-Unis, de l'Allemagne et d'autres pays de l'Europe occidentale concernant les exigences relatives aux émissions des centrales électriques, ainsi que sur les caractéristiques de performance démontrées des meilleures technologies disponibles (MTD) économiquement réalisable dans ces pays. Pour l'émission de permis aux nouvelles installations, les modifications proposées s'aligneront notamment sur les normes nationales des États-Unis, ainsi que sur les méthodes utilisées par les États pour sélectionner les meilleures technologies de limitation disponibles (MTLD).
Les différences entre les exigences relatives aux émissions d'un pays à l'autre sont à l'origine d'interprétations différentes pour les MTD, qu'on tente d'expliquer par des différences de qualité des combustibles. Pour la révision des Lignes directrices de la LCPE, on a proposé une gamme de limites d'émissions possibles qui reflètent celles d'autres pays. Le principal objectif des consultations sur la révision des Lignes directrices de la LCPE est la sélection de limites d'émissions appropriées à l'intérieur des gammes proposées, ou de limites plus rigoureuses, au besoin.
Le tableau 1.1-1 présente les limites d'émissions des Lignes directrices actuelles de la LCPE, ainsi que les gammes des limites d'émissions proposées pour les Lignes directrices révisées. Les nouvelles limites d'émissions proposées pour les lignes directrices de la LCPE sont en kilogrammes de polluant par mégawatt-heure d'énergie d'électrique nette produite (kg/MWh). Pour faciliter les comparaisons, on indique la limite équivalente, en nanogrammes par joule d'apport d'énergie (ng/J).
Les limites d'émissions de SO2 de la révision proposée des Lignes directrices de la LCPE sont semblables à celles des National New Source Performance Standards (NSPS) des États-Unis, qui constituent les exigences obligatoires minimales pour toutes les nouvelles installations. Ces limites d'émissions tiennent compte des diverses caractéristiques des combustibles, notamment de leur teneur en soufre, en imposant des réductions (en pourcentage) dans le cas des émissions non limitées. Il est proposé que les Lignes directrices révisées contiennent des dispositions semblables, mais il faudrait aussi envisager la possibilité de réductions et de limites encore plus rigoureuses visant les émissions maximales et minimales, fondées sur les exigences visant les nouvelles installations des États-Unis qui viennent de recevoir leur permis, ainsi que sur la performance en matières d'émissions des meilleures technologies actuellement disponibles.
Pour ce qui est des limites d'émissions des NOx et des particules, les valeurs de la partie supérieure de la gamme représente l'alignement avec les National New Source Performance Standards (NSPS) des États-Unis, qui constituent les exigences obligatoires minimales pour toutes les nouvelles installations. Les valeurs de la partie inférieure de cette gamme représentent les exigences de performance visant les nouvelles installations des États-Unis qui viennent de recevoir leur permis, qui sont fondées sur des évaluations propres au sites et remises à jour des meilleures technologies de limitation disponibles (MTLD), sélectionnées par les processus d'émission de permis des États. On devrait également envisager la possibilité d'établir des limites d'émissions encore plus basses, fondées sur la performance de limitation des émissions des meilleures technologies actuellement disponibles.
Polluant | Limites d'émissions (ng/J d'apport d'énergie) |
Limites d'émissions équivalentes (ng/J d'apport d'énergie) |
Limites proposées (kg/MWh d'énergie produite) |
SO2 | 258 (ou réduction de 90 %) | 50 - 5201 | 0,47 – 4,91 |
NOx | 170 (combustibles fossiles solides) 110 (combustibles fossiles liquides) 50 (combustibles fossiles gazeux) |
50 - 70 (tous les combustibles) |
0,47 – 0,66 (tous les combustibles) |
PM | 43 | 8 –13 | 0.075 -.12 |
Nota :
1. Comme les NSPS des États-Unis, les limites d'émissions de SO2 révisées proposées exigeront l'équivalent d'une réduction de 70 à 95 % pour les émissions non limitées et pour les émissions équivalentes maximales de 520 ng/J. On n'exigera aucune réduction pour les émissions équivalentes de moins de 50 ng/J.
Les limites d'émissions proposées pour les Lignes directrices révisées s'appliquent à tous les combustibles. Cela devrait élargir les options de limitation disponibles en faisant d'un choix de combustibles moins polluants un moyen pour l'atteinte des limites d'émissions. De façon générale, l'utilisation de combustibles moins polluants entraîne une réduction des émissions de tous les polluants, notamment des substances toxiques et du gaz carbonique (qui ne fait l'objet d'aucune limite d'émissions spécifique dans les Lignes directrices). Ceci conforme avec le principe de prévention de la pollution.
On prévoit que les Lignes directrices de la LCPE seront mises à jour plus souvent à l'avenir, de façon à tenir compte des développement récents en matière de protection de l'environnement, ainsi que des progrès technologiques radicaux qui redéfinissent la notion même de MTD. Au Canada, les divers paliers de gouvernement collaborent actuellement, dans le cadre du processus des standards pancanadiens du CCME, à l'établissement de normes d'émissions appropriées pour les émissions de mercure des centrales thermiques au charbon. Pendant ce temps, les organismes de réglementation des États-Unis préparent eux aussi des limites d'émissions pour le mercure. Bien qu'on n'ait pas encore établi de limites d'émissions pour les émissions de mercure du secteur de la production d'énergie électrique, les modifications proposées pour les Lignes directrices prévoient notamment une « déclaration d'intention » visant à les maintenir à jour en permanence.
Tout récemment encore, les limites d'émissions des Lignes directrices actuelles de la LCPE, tout comme celles des NSPS des États-Unis, étaient basées sur l'apport d'énergie. Plus exactement, ces limites étaient exprimées en émissions permissibles par unité d'apport de chaleur en nanogrammes par joule d'apport de chaleur (ng/J - Système international), ou en livres par million de BTU d'apport de chaleur (lb/MBTU - système anglais). En 1998, alors qu'on adoptait des limites d'émissions plus rigoureuses, on a changé les limites relatives aux NOx des NSPS des États-Unis au format basé sur l'énergie produite, afin de promouvoir l'efficacité énergétique et la prévention de la pollution. Au même moment la limite d'émission a été révisée pour être plus rigoureuse.
L'utilisation de limites d'émissions basées sur l'apport d'énergie n'encourage pas l'efficacité énergétique. Par exemple, pour produire une quantité donnée d'électricité, une installation à rendement médiocre a besoin d'un apport de chaleur supérieur à celui d'une autre plus efficace. Donc, pour une même limite fondée sur l'apport de chaleur, l'apport d'énergie plus élevée de la première crée de plus fortes émissions que la seconde.
Les modifications proposées pour les Lignes directrices prévoient le changement du format des limites d'émissions, qui seront basées sur l'énergie produite plutôt que sur l'apport de chaleur. Cette mesure favorisera les technologies et les opérations de production d'énergie les plus efficaces, ainsi que leur utilisation pour l'atteinte des limites d'émissions. L'un des avantages de l'utilisation de technologies plus efficaces sera une diminution de la consommation des combustibles avec, en corollaire, une diminution des émissions de tous les polluants, y compris les gaz à effet de serre.
Pour bien comprendre le processus d'élaboration des limites basées sur l'énergie produite, il faut être familier avec la notion de « consommation spécifique de chaleur » du système. Par définition, la « consommation spécifique de chaleur » est l'apport d'énergie (chaleur, exprimée en gigajoules) utilisé par le système pour produire une unité d'énergie électrique (mégawatt-heure, MWh). La consommation spécifique de chaleur (gigajoules par mégawatt-heure, GJ/MWh) est donc une mesure de l'efficacité du système.
Les limites d'émissions basées sur l'énergie produite proposée pour les Lignes directrices révisées sont fondées sur la performance démontrée des meilleures technologies disponibles économiquement réalisables. On convertit en limites fondées sur l'énergie produite les valeurs de performance de limitation des émissions, exprimées en grammes de polluants émis par gigajoule d'apport de chaleur (en g/GJ, ce qui équivaut à des nanogrammes par joule, ng/J) en multipliant ces valeurs par un facteur spécifique de consommation nette de chaleur de 9,4 gigajoules par mégawatt-heure (GJ/MWh), qui est représentatif des fortes efficacités économiquement possibles pour les centrales électriques au charbon pulvérisé.
limites basées sur l'énergie produite (kg/MWh) =
émissions (g/GJ) x 9,4 GJ/MWh x 1 000 g/kg
Dans le cas du SO2, les limites d'émissions des NSPS sont établies selon le type de combustible.
Dans le cas des combustibles solides, les limites d'émissions sont inférieures :
à un apport de chaleur de 520 ng/J et à 10 % de la concentration de combustion possible (réduction de 90 %),
ou
à 260 ng/J de l'apport de chaleur et à 30 % de la concentration de combustion possible (réduction de 70 %).
Pour les combustibles liquides ou gazeux, la limite des émissions est inférieure à :
340 ng/J de l'apport de chaleur et à une réduction 90 % par rapport aux valeurs des émissions non limitées,
ou
à 86 ng/J d'apport de chaleur.
Afin de démontrer ce que représente cette limite pour les chaudières au charbon et au mazout, on présente aux tableaux 1.3-1 et 1.3-2 les limites d'émissions pour divers taux d'émissions non limitées (en concentration de combustion possible).
Émissions de SO2 non limitées (ng/J d'apport de chaleur) |
Limites d'émissions de SO2 des NSPS (ng/J d'apport de chaleur) |
Réduction réelle (%) | Valeur de la réglementation utilisée pour le calcul de la limite |
6 000 | 520 | 91 | 520 ng/J |
5 000 | 500 | 90 | réduction de 90 % |
4 000 | 400 | 90 | réduction de 90 % |
3 000 | 300 | 90 | réduction de 90 % |
2 000 | 260 | 87 | 260 ng/J |
1 500 | 260 | 82 | 260 ng/J |
1 000 | 260 | 74 | 260 ng/J |
750 | 225 | 70 | réduction de 70 % |
500 | 150 | 70 | réduction de 70 % |
Émissions de SO2 non limitées (ng/J d'apport de chaleur) |
Limites d'émissions de SO2 des NSPS (ng/J d'apport de chaleur) |
Réduction réelle (%) | Valeur de la réglementation utilisée pour le calcul de la limite |
4 000 | 340 | 92 | 340 ng/J |
3 000 | 300 | 90 | réduction de 90 % |
2 000 | 200 | 90 | réduction de 90 % |
1 000 | 100 | 90 | réduction de 90 % |
750 | 86 | 89 | 86 ng/J |
500 | 86 | 83 | 86 ng/J |
250 | 86 | 66 | 86 ng/J |
Le tableau 1.3-3 démonte les conséquences de l'application, dans le contexte canadien, d'exigences équivalentes à celles des NSPS aux États-Unis, en indiquant les limites d'émissions qui s'appliqueraient aux nouvelles installations brûlant à peu près la même gamme de charbons que les centrales électriques du Canada.
% de soufre dans le charbon | Valeur supérieure de chaleur de combustion du charbon
|
ÉmissionsdeSO2 nonlimitées (ng/J d'apport de chaleur) |
Limites d'émissionsdeSO2 des NSPS (ng/J d'apport de chaleur) |
Réduction réelle(%) | Valeur de la réglementation utilisée pour le calcul de la limite |
7 | 25 | 5 600 | 520 | 91 | 520 ng/J |
3.5 | 20 | 3 500 | 350 | 90 | réduction de 90 % |
3.5 | 25 | 2 800 | 280 | 90 | réduction de 90 % |
2.0 | 25 | 1 600 | 260 | 84 | 260 ng/J |
2.0 | 30 | 1 333 | 260 | 80 | 260 ng/J |
1.0 | 18 | 1 111 | 260 | 77 | 260 ng/J |
0.3 | 18 | 333 | 100 | 70 | réduction de 70 % |
0.2 | 18 | 222 | 67 | 70 | réduction de 70 % |
0.2 | 22 | 182 | 55 | 70 | réduction de 70 % |
Le tableau 1.3-4 présente des informations sur les limites d'émissions de SO2 imposées aux centrales électrique qui ont obtenu leur permis dernièrement au États-Unis. Ces informations, qui proviennent d'une base de données étatsunienne sur les installations qui ont reçu leur permis conformément aux dispositions des NSR (RACTR/BACT/LEAR Clearinghouse - RBLC), indiquent que les limites d'émissions de SO2 sont beaucoup plus faibles que celles qui auraient résulté de l'application des NSPS , dans tous les cas (valeurs estimées par Environnement Canada).
Installation | Puissance (MW) | Année d'obtention du permis | Limite hypothétique des émissions SO2 si on appliquait les NSPS1 (ng/J d'apport de chaleur) |
Limite des émissions permises pour le SO2 (ng/J d'apport de chaleur) |
Technologie de limitation2 |
Partenaires de la centrale de Two Elk | 250 | 2000 | 220 | 66 | APC |
Kansas City Power et Light, Hawthorn, unité 5 | 500 | 1999 | 260 | 52 | DGC, procédé sec Combustible à faible teneur en S |
Wygen, Unité 1 | 80 | 1996 | 260 | 90 | Laveur de gaz en circulation, procédé sec |
Partenariat Mon Valley Énergie Ltd. | 85 | 1995 | 260 | 107 | APS |
SEI Birchwood Inc. | 195 | 1993 | 215 | 43 | APC |
Crown Vista | 2 de 180 | 1993 | 260 | 77 | APS |
Blackhills Power and Light | 80 | 1992 | 260 | 90 | Laveur de gaz en circulation, par voie sèche |
South Carolina Electric & Gas Co., Unités 1, 2 et 3 | 3 de 385 | 1992 | 260 | unité 1 : 108 unités 2 et 3 : 73 | APS |
Orlando Utilities Commission, Stanton Energy Centre, Unité 2 | 430 | 1991 | 260 | 107 | DGC, par voie humide |
Roanoke Valley | 150 | 1991 | 260 | 92 | DGC à la chaux, par voie sèche |
Keystone Cogeneration | 185 | 1991 | 260 | 69 | APS |
Old Dominion | 360 | 1991 | 215 | 43 | DGC |
Notas :
1. Calculé par Environnement Canada, selon les données de la RBLC.
2. APC = Absorption par pulvérisation de chaux
APS = Absorbeur par pulvérisation et séchage
DGC = Désulfuration des gaz de carneau
La centrale de Belledune du Nouveau-Brunswick (en service depuis 1993) a été conçue pour brûler du charbon d'une teneur moyenne en soufre de 3,9 %, ce qui devrait donner des émissions non limitées de SO2 de 2 600 ng/J d'apport de chaleur. Cette installation, qui comporte une unité de désulfuration des gaz de carneau (DGC) par voie humide, atteint un taux d'élimination du soufre de 90 %, avec des émissions de 260 ng/J.
Lors d'audiences récentes de l'Alberta Energy and Utilities Board (EUB) destinées à examiner sa proposition d'ajout d'un troisième générateur au charbon à la centrale électrique de Genesee, EPCOR s'est engagée librement à atteindre l'objectif de réduction des émissions de SO2, fixé à 78 ng/J. Selon la teneur en soufre du charbon brûlé à cette époque, cela devrait entraîner une réduction des émissions d'environ 70 %. La technologie de limitation prévue est un procédé de désulfuration des gaz de carneau (DGC) par pulvérisation.
Il est proposé que les limites d'émissions de SO2 révisées soient au moins aussi rigoureuses que celles des NSPS des États-Unis pour les combustibles solides, et qu'elles s'appliquent à tous les combustibles. Compte tenu des très faibles émissions possibles avec certains combustibles peu polluants, on propose ci-dessous un seuil plus bas, cequi ne nécessitera pas d'autres réductions des émissions.
Si on examine les limites d'émissions appliquées par le biais de déterminations des MTLD propres au site aux États-Unis, on voit qu'il faut envisager également la possibilité d'utiliser des limites d'émissions de SO2 plus rigoureuses que celles des NSPS, par exemple celles comprises dans la gamme de valeurs présentées ci-dessous :
Pour le dioxyde de soufre : Tous les générateurs doivent satisfaire aux limites relatives aux émissions (en kilogrammes par mégawatt-heure d'énergie nette produite - kg/MWh), calculées en multipliant un taux d'émission de référence (en nanogrammes par joule de d'énergie produite - ng/J), par le taux de référence de consommation spécifique nette de chaleur de 9,4 gigajoules par mégawatt-heure (GJ/MWh).
Le taux d'émissions de référence déterminé pour chaque installation devrait être inférieur ou égal :
à [400-520] ng/J d'apport de chaleur et à [5-10] % du taux des émissions non limitées (réduction de [90-95] %), ou
à [200-260] ng/J d'apport de chaleur et à [20-30] % du taux des émissions non limitées ([réduction de 70-80] %), ou
à 50 nanogrammes par joule.
On doit calculer le taux des émissions non limitées de dioxyde de soufre en divisant la concentration du soufre du combustible (% S) par la valeur supérieure de la chaleur de combustion du combustible (mégajoules par kilogramme, MJ/kg) et par le rapport entre le poids moléculaire du dioxyde de soufre et celui du soufre (SO2/S = 64/32 = 2).
Par exemple : pour un combustible à 2 % S et à la valeur supérieure de la chaleur de combustion de 25 MJ/kg, on calcule le taux d'émissions non limitées comme ci-dessous :
(0.02) / (25 MJ/kg) x (2 SO2/1 S) x (1 MJ/106 J) x (1012 ng/kg) = 1 600 ng/J
Le tableau 1.3-5 illustre les conséquences, pour les nouvelles installations brûlant à peu près la même gamme de charbons que les centrales électriques du Canada, des nouvelles limites d'émissions proposées pour le SO2, par rapport aux limites d'émissions actuelles des lignes directrices, en termes de taux d'émissions basés sur l'apport d'énergie. Ce tableau indique que les principales conséquences des nouvelles limites d'émissions de SO2 proposées sont la limitation des émissions à [400-520] ng/J pour les combustibles à très forte teneur en soufre, et l'application d'une nouvelle réduction minimale de [70-80] % pour les émissions de plus de 50 ng/J.
%de soufre dans le charbon | Chaleur de combustion plus élevée du combustible (MJ/kg) |
Émissions de SO2 non limitées ( ng/J d'apport de chaleur) |
Limite pour les émissions de SO2 Lignes directrices de laLCPE (ng/J d'apport de chaleur) |
Nouvelles limites proposées pour les émissions de SO2 Les moins rigoureuses (ng/J d'apport de chaleur) |
Nouvelles limites proposées pour les émissions de SO2 Les plus rigoureuses (ng/J d'apport de chaleur) |
7 | 25 | 5 600 | 560 | 520 | 280 |
3,5 | 20 | 3 500 | 350 | 350 | 200 |
3,5 | 25 | 2 800 | 280 | 280 | 200 |
2,0 | 25 | 1 600 | 258 | 260 | 200 |
2,.0 | 30 | 1 333 | 258 | 260 | 200 |
1,0 | 18 | 1 111 | 258 | 260 | 200 |
0,3 | 18 | 333 | 258 | 100 | 67 |
0,2 | 18 | 222 | 258 | 67 | 50 |
0,2 | 22 | 182 | 258 | 55 | 50 |
On a révisé les NSPS des États-Unis pour le NOx en 1998, et elles équivalent à apport de chaleur de 65 ng/J pour la combustion des combustibles solides, liquides ou gazeux. Dans le cadre de cette réglementation, on exprime actuellement les limites des normes en apport de chaleur pour tenir compte de l'efficacité énergétique, soit 1,6 lb/MWh d'énergie brute produite. Il s'agit de l'exigence obligatoire minimale qui s'applique à toutes les nouvelles installations des États-Unis.
Le tableau 1.4-1 présente des informations sur les limites d'émissions de NOx imposées aux centrales électrique qui ont obtenu leur permis dernièrement au États-Unis. Ces informations, qui proviennent d'une base de données étatsunienne sur les installations qui ont reçu leur permis conformément aux dispositions des NSR (RACTR/BACT/LEAR Clearinghouse - RBLC), indiquent que les limites d'émissions de NOx sont équivalentes ou plus faibles que celles des NSPS.
Installation | Puissance (MW) | Année d'obtention du permis | Limite des émissions de NOx ( ng/J d'apport de chaleur) |
Technologie de limitation1 |
Partenaires de la centrale de Two Elk | 250 | 2 000 | 58 | RCS |
Kansas City Power and Light, Hawthorn, unité 5 | 500 | 1999 | 34 (moy. de 30 jours) 52 (moy. de 24 h) |
RCS |
Partenariat de Mon Valley Energy Ltd. | 85 | 1995 | 65 | CFEN/RCS |
SEI Birchwood Inc. | 195 | 1993 | 65 | RCS |
Nota :
1. RCS = Réduction catalytique sélective
CFEN = Chaudière à faible émissions de NOx
La gamme des performances de réduction des émissions présentée au tableau 1.4-1 est vraisemblablement prudente par rapport aux possibilités des MTD, parce que, tout récemment encore, elle est basée sur des permis attribués à des installations. Selon des fonctionnaires des organismes de protection de l'environnement des États, la performance actuelle des installations plus récentes, et, dans certains cas, la performance prévue par des promoteurs pour des nouvelles installations, sont bien meilleures que celles qui étaient requises pour l'attribution des permis tout récemment encore. Pour cette raison, il est peu probable qu'on autorise l'exploitation des nouvelles installations dont les émissions de NOx dépassent 43 ng/J.
Aux États-Unis, on s'est engagé à moderniser les installations de RCS de 130 unités de manière à satisfaire aux exigences du State Implementation Plan (SIP) visant les NOx. Leur production totale est de 74 713 MW, soit 78 % de celle des unités de la région visées par le Plan, dont environ 80 % brûlent du charbon. Ces unités devraient limiter leurs émissions de NOx à 65 ng/J (ou moins) d'apport de chaleur (Bradley and Assoc., 2001).
On présente au tableau 1.4-2 les limites d'émissions de NOx de plusieurs pays de l'Europe (Task Force on the Evaluation Abatement of Options/Techniques for Nitrogen Oxides, 1999). Ces limites s'appliquent aux nouvelles chaudières à grande capacité du secteur de l'énergie. Dans la réglementation, ces limites sont souvent exprimées en mg NOx/Nm3, mais on les a converties en ng/J d'apport de chaleur pour faciliter les comparaisons. En Allemagne, on compte plus de 140 centrales électriques dont les chaudières utilisent la technologie de la réduction catalytique sélective (RCS) afin de satisfaire aux normes de performance visant les émissions.
Pays | Capacité de la Chaudière | Combustible | Limites d'émission (ng/J d'apport de chaleur)3 | |
Autriche | > 50 MWtherm. | solide | 200 (6 % O2) | 75 |
liquide | 100 (3 % O2) | 29 | ||
gazeux | 100 (3 % O2) | 29 | ||
Allemagne | > 300 MWtherm. | solide | 200 (6 % O2) CFS1 | 75 |
liquide | 150 (3 % O2) | 44 | ||
gazeux | 100 (3 % O2) | 28 | ||
Suède | > 500 MWtherm. | tous | - | 30 |
Suisse | > 300 MWtherm. | solide | 200 (7 % O2) | 80 |
liquide | 120 - 1502 (3 % O2) | 35 - 44 | ||
gazeux | 80 - 1102 (3 % O2) | 23 - 32 |
Notes :
1. CFS : Chaudière à fond sec
2. Selon la température du caloporteur.
3. Calculs de conversion dans l'annexe A.
Ontario Power Generation (OPG) prévoit moderniser les procédés de RCS de deux unités de sa centrale thermique de Nanticoke, ainsi que de deux autres unités de sa centrale actuelle de Lambton. Ces travaux, qui devraient permettre à OPG de satisfaire aux limites provinciales visant les émissions de NOx, ne sont pas destinés à l'atteinte de limites d'émissions spécifiques.
On présente au tableau 1.4-3 une gamme de limites d'émissions de NOx proposées pour la révision des Lignes directrices de la LCPE. Cette gamme tient compte d'interprétations différentes des MTD. Les valeurs de la partie supérieure de la gamme représentent l'alignement approximatif avec les National New Source Performance Standards (NSPS) des États-Unis. Selon les données ci-dessus, ces limites d'émissions sont prudentes du fait qu'elles deviennent de plus en plus la norme pour mesurer la performance des unités modernisées, dont la conformité représente un plus grand défi que celle des nouvelles unités. De plus, les limites imposées aux nouvelles unités des États-Unis qui ont reçu leur permis dernièrement sont plus rigoureuses. Par ailleurs, les valeurs de la partie inférieure de cette gamme représentent les exigences de performance basées sur les MTLD, qui s'appliquent aux nouvelles installations des États-Unis qui viennent de recevoir leur permis. Toutefois, on note que, dans le cas des nouvelles installations qui seront construites au États-Unis, les limites des émissions de NOx devraient être encore plus rigoureuses que les valeurs de la partie inférieure de la gamme.
Polluant | Gamme des Limites d'émissions de NOx proposées pour la révision des Lignes directrices | |
Valeur équivalente (ng/J d'apport de chaleur) |
(kg/MWh d'énergie produite) | |
NOx | 50 – 70 | 0,47 – 0,66 |
La limite des NSPS des États-Unis pour les particules est de 13 ng/J d'apport de chaleur pour la combustion des combustibles solides, liquides ou gazeux. Cette valeur est l'exigence obligatoire minimale qui s'applique à toutes les nouvelles installations des États-Unis
Le tableau 1.5-1 présente des informations sur les limites d'émissions de Particules (PM) imposées aux centrales électrique qui ont obtenu leur permis dernièrement au États-Unis. Ces informations, qui proviennent d'une base de données étatsunienne sur les installations qui ont reçu leur permis conformément aux dispositions des NSR (RACTR/BACT/LEAR Clearinghouse - RBLC), indiquent que les limites d'émissions de Particules(PM) sont plus faibles que celles des NSPS, dans tous les cas.
Installation | Puissance (MW) |
Année d'obtention du permis | Limite des émissions de PM (ng/J d'apport de chaleur) |
Technique de limitation1 |
Partenaires de la centrale de Two Elk | 250 | 2 000 | 8 | filtres en tissu |
Kansas City Power and Light, Hawthorn, unité 5 | 500 | 1999 | 8 (PM10) | filtres en tissu |
Wygen, unité 1 | 80 | 1996 | 9 | PE |
Partenariat Mon Valley Energy Ltd. | 85 | 1995 | 8 (PM10) | filtres en tissu |
SEI Birchwood Inc. | 195 | 1993 | 9, 8 (PM10) | filtres en tissu |
Crown Vista | 2 de 180 | 1993 | 8 | filtres en tissu |
Blackhills Power and Light | 80 | 1992 | 9 | PE |
South Carolina Electric & Gas Co., unités 1, 2 et 3 | 3 de 385 | 1992 | 9, 8 (PM10) | filtres en tissu |
Orlando Utilities Commission, Stanton Energy Center, unité 2 | 430 | 1991 | 9 (PM/PM10) | PE |
Roanoke Valley | 150 | 1991 | 9 | filtres en tissu |
Keystone Cogeneration | 185 | 1991 | 8 | filtres en tissu |
Old Dominion | 360 | 1991 | 9 | filtres en tissu |
Maple Street Powerhouse, unité 2 | 30 | 1991 | 9 | filtres en tissu |
Hadson Power 13 | (30 228 lb/h, charbon) | 1990 | 9 | filtres en tissu |
Nota : 1. PE : Précipitateur électrostatique
On présente au tableau 1.5-2 la performance de limitation des émissions de particules prévues par les promoteurs des trois nouvelles centrales thermiques au charbon pour lesquelles ils ont demandé un permis en Alberta. Pour atteindre les objectifs de limitation des particules, on a choisi des filtres en tissus pour les trois unités comme technique de limitation.
Installation | Limite d'émissions proposées pour les PM | Technique de limitation |
(ng/J d'apport de chaleur) | ||
Keephills 3 et 4 | 13 | filtres en tissu |
Genessee 3 | 8,6 | filtres en tissu |
On présente au tableau 1.5-3 une gamme de limites d'émissions des PM proposées pour la révision des Lignes directrices de la LCPE. Cette gamme tient compte d'interprétations différentes des MTD. Les valeurs de la partie supérieure de la gamme représentent l'alignement avec les NSPS des États-Unis, et celles de la partie inférieure, les exigences de performance basées sur les MTLD, appliquées aux nouvelles installations des États-Unis qui ont reçu leur permis récemment.
Polluant | Plage des Limites d'émissions des particules proposées pour la révision des Lignes directrices | |
Valeur équivalente (ng/J d'apport de chaleur) |
(kg/MWh d'énergie produite) | |
PM | 8 – 13 | 0,075 – 0,12 |
La vaste gamme de substances émises par les centrales électriques alimentées en combustibles fossiles peut jouer un rôle important pour la limitation du smog, des pluies acides, des substances toxiques et du changement climatique. Au cours des toutes dernières années, les progrès scientifiques touchant ces questions ont été suivis par une augmentation rapide et marquée de la sensibilisation à l'importance de la prévention et de la limitation des émissions des secteur de la production d'électricité, ainsi que par des améliorations, au niveau de l'efficacité et de la réduction des coûts, des technologies requises pour la prévention et la limitation des émissions. On sait depuis longtemps que la construction de nouvelles installations moins polluantes est une solution moins coûteuse que la modernisation d'installations existantes pour la prévention de la pollution.
Tous ces facteurs montrent assez bien l'importance de la mise à jour permanente des Lignes directrices relatives aux émissions de la LCPE, étant donné que des nouveaux développements en protection de l'environnement et des progrès technologiques radicaux entraînent la redéfinition de la notion de MTD. Par exemple, les diverses administrations canadiennes collaborent actuellement au processus des standards pancanadiens de la CCME, afin d'établir des limites pour les émissions de mercure des centrales électriques au charbon. Pendant ce temps, les organismes de réglementation des États-Unis travaillent eux aussi à l'élaboration de limites d'émissions pour le mercure. Lorsqu'on aura établi ces limites pour le secteur de la production d'électricité, il sera opportun de les incorporer aux Lignes directrices sur les émissions de la LCPE, afin de présenter une image plus complète, mieux intégrée et plus à jour des limites d'émissions de plusieurs polluants qui s'appliquent aux nouvelles installations.
Il est important que toutes les parties reconnaissent que les Lignes directrices de la LCPE ne sont pas statiques et qu'elles en tiennent compte pour la planification des nouvelles installations. Il est donc proposé que les révisions des Lignes directrices sur les émissions de la LCPE comportent une « déclaration d'intention » visant à les maintenir à jour en permanence.
Bradley, M.J. and Associates, communication personnelle, octobre 2001.
EPCOR. Genesee Generating Station, Phase 3, EUB/Alberta Environmental Application, juin 2001.
Golder Associates. Screening document for the Installation of Selective Catalytic Reduction System for NOx Control at Lambton and Nanticoke Generating Stations, Ontario Power Generation, novembre 2000
Ontario Power Generation, communication personnelle, septembre 2001.
RACT/BACT/LAER Clearinghounse (RBLC). http://www.epa.gov/ttn/catc/rblc/htm/welcome.html.
Staudt, J.E. Status Report on NOx control Technologies and cost Effectiveness for Utility Boilers. Northeast States for Coordinated Air Use Management (NESCAUM) and Mid-Atlantic Regional Air Management Association (MARAMA), 1998.
Task Force on the Assessment of Abatement Options/Techniques for Nitrogen Oxides, Draft Background Document: Limit Values for NOx Emissions. French- German Institute for Environmental Research, Université de Karlsruhe, Allemagne, 31 mai 1999.
Annexe A - Conversion des limites d'émissions des mg/Nm3 aux ng/J d'apport de chaleur
où
E = limite des émissions (ng/J d'apport de chaleur)
Cd = concentration de polluant à l'état sec (mg/Nm3, à l'état sec)
Fd = facteur F (Nm3/MJ, à l'état sec), selon le combustible
(tableau A - 1)
O2,d = concentration d'O2 (%, vol./vol., à l'état sec)
Combustible | Facteur F (Nm3/MJ, à l'état sec) |
Charbon | 0,267 |
Mazout | 0,251 |
Gaz | 0,247 |
Alberta Research Council (ARC). 2001. Technical Advice on Air Pollution Control
Technologies for Coal-Fired Power Plants. Climate Change Technologies, Alberta
Research Council, Inc. (http:\\www3.gov.ab.ca/env/air/reports/ARC_Report.pdf)
AMEC. 2001. Annotated Survey of Selected Cost Estimates for Multi-Pollutant
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