Historique
La turbine à gaz a été inventée en 1791 par le Britannique John Barber. Sa supériorité technique et économique par rapport aux machines à vapeur à piston a été reconnue dès le 19e siècle. Toutefois l?insuffisance des connaissances sur les matériaux interdisaient à l?époque de concrétiser les espoirs placés en elle. Il a en effet fallu attendre 1904 pour que Franz Stolze développe à Berlin une turbine à gaz capable de fonctionner, mais ne délivrant encore aucune puissance utile.
Le développement de la turbine à gaz doit beaucoup également à un certain nombre d?entreprises et pionniers suisses de renom. Notamment à la société BBC [Alstom (Suisse) S.A. aujourd?hui], qui, lors de l?exposition nationale organisée à Zurich en 1939, a présenté la première turbine à gaz commercialisable du monde. Avec une puissance électrique de 4 MW et un rendement de 17,4%, cette turbine avait fait fureur à l?époque et n?a terminé sa vie qu?en 2002, à Neuchâtel, comme groupe électrogène.
Les turbines à gaz ont un rapport puissance/masse moins élevé que les autres moteurs à combustion. C?est pourquoi elles ne sont plus utilisées aujourd?hui uniquement dans la production d?énergie et l?industrie mais aussi dans l?aéronautique et la navigation (pour l?entraînement des hélicoptères, avions et bateaux) ainsi que dans les stations de pompage et de compression des oléuducs et des gazoducs.
L?idée de combiner deux voire plusieurs cycles au sein d?une même centrale afin d?exploiter les rejets thermiques n?est pas nouvelle. Elle a en effet souvent été proposée dans la littérature, et ce toujours dans l?optique d?un gain de rendement par rapport au cycle simple. Néanmois, le cycle combiné à gaz est le seul cycle combiné à avoir effectivement percé. D?abord pour des raisons ayant trait à l?exploitation et à l?environnement. Et ensuite parce qu?il a nécessité peu de travail de développement, étant donné qu?il se compose d?éléments déjà éprouvés dans les centrales à gaz à cycle simple avant son introduction.
La première centrale combinée à gaz a été construite en 1958, dans la ville autrichienne de Korneuburg, par l?entreprise suisse BBC [Alstom (Suisse) S.A. aujourd?hui]. Cette centrale présentait une puissance de 75 MW et un rendement de 32,5%, ce qui était un record absolu pour l?époque.
Les turbines à gaz sont ancrées dans la tradition de la Suisse. Mais elles font aussi partie de son présent et de son avenir énergétiques: une étude réalisée par l?Office fédéral de l?énergie sur la production thermique d?électricité a révélé que les centrales à gaz à cycle simple utilisées dans l?industrie représentaient en 2007 une puissance électrique installée d?environ 37 MW, et les centrales à cycle combiné une puissance de 65 MW; et comme le démontre l?installation combinée en cours de construction à Monthey (55 MW), les grandes entreprises industrielles vont continuer de miser sur les centrales combinées à gaz pour leur approvisionnement en électricité et en chaleur.
Une centrale à gaz est actuellement en exploitation à Beznau. D?une puissance de 54 MW, cette centrale est une installation à cycle simple et ne possède donc pas de turbine à vapeur. Elle est utilisée comme centrale de réserve.
- Photo: 1939 à l'essai à Baden, une turbine à gaz de Brown Boveri pour EW Neuchâchtel. Électrique nette: 400 kW
Perspectives
La technologie des centrales combinées à gaz s?est développée à une vitesse fulgurante ces dernières décennies. Si bien que l?on trouve aujourd?hui sur le marché des installations flirtant avec les 400 MW de puissance et les 58% de rendement! Or ces dispositifs modernes préfigurent l?avenir en matière d?économicité, d?écocompatibilité et d?efficience.
Conscients de l?importance jouée par l?accessibilité de l?énergie électrique dans le maintien des niveaux de vie et le développement social, nombre de pays à travers le monde sont en train d?expérimenter des centrales combinées à gaz modernes de haute efficience, ou exploitent même déjà ce type d?installations, dans l?optique de fiabiliser leur approvisionnement en électricité.
La Suisse doit elle aussi construire des centrales combinées à gaz de nouvelle génération pour pouvoir fermer les installations les plus anciennes, les plus polluantes et les plus inefficaces de son parc de centrales et de chaudières à vapeur. Elle pourra ainsi réduire sa consommation de combustible et améliorer sensiblement son bilan climatique.
Les centrales combinées à gaz sont en outre indispensables à l?équilibre de la production énergétique. Grâce à leur grande flexibilité d?exploitation, elles offrent en effet les capacités de réserve nécessaires pour ajuster en permanence l?offre à la demande effective et éviter les déficits de production. Elles contribuent ainsi de façon essentielle à sécuriser et fiabiliser l?approvisionnement en électricité. Ce qui n?est pas le cas des centrales exploitant les nouvelles énergies renouvelables. Même si elles possèdent un certain potentiel de développement, ces centrales ont une production qui varie fortement en fonction des conditions météorologiques. Elles ne peuvent donc pas assurer un approvisionnement absolument constant. Et malgré la fiabilité croissante des prévisions météo, leur gestion reste trop difficile et aléatoire.