Le froid par absorption, une solution écoénergétique pour la liquéfaction du gaz naturel et de l’hydrogène

Les usines de production de gaz naturel et d’hydrogène sont généralement situées loin des lieux de leur exploitation. La liquéfaction du gaz offre une solution pour le stockage et le transport sur de longues distances. Ainsi, une fois liquéfié et refroidi à environ -161 °C, le gaz naturel voit son volume réduit d’un facteur de 10 à 600 (selon la pression de fonctionnement en phase gazeuse) et il est possible de le stocker dans de grands réservoirs non pressurisés, économes en espace et bien isolés ^[1]. Cependant, les procédés de liquéfaction conventionnels font appel à des technologies frigorifiques à compression fonctionnant à l’électricité, qui impliquent une forte consommation d’énergie et peuvent entraîner d’importantes émissions de dioxyde de carbone. 

 

Un article de synthèse publié dans la revue Energies examine le froid par absorption comme solution alternative écoénergétique pour les procédés de liquéfaction du gaz naturel et de l’hydrogène ^[2]. Ses auteurs ont analysé les progrès réalisés dans la production de froid par absorption en matière de couples de fluides actifs, de configurations de cycle, ainsi que de transferts de chaleur et de masse au niveau des principaux composants. 

 

Les résultats de l’étude montrent que : 

• Alimenté par la chaleur résiduelle de processus industriels ou par de l’énergie thermique renouvelable, le cycle frigorifique à absorption peut être intégré aux procédés conventionnels de liquéfaction de gaz naturel, notamment en cascade, par détente du gaz ou utilisant un mélange de frigorigènes (SMR, C3MR ou DMR). En fournissant des températures de pré-refroidissement d’environ -13 à -54 °C, il permet de réduire la consommation d’électricité spécifique et les émissions de CO₂ respectivement de 10 à 38 % et de 10 à 36 %. 
• Lorsqu’il est intégré à des procédés conventionnels de liquéfaction de l’hydrogène, tels que les cycles de Linde-Hampson, Claude ou Joule-Brayton, le cycle frigorifique à absorption peut fournir des températures de pré-refroidissement comprises entre 9 et -59 °C environ. Cela permet de réduire la consommation d’électricité spécifique et les émissions de CO₂ respectivement de 2 à 24 % et de 5 à 24 %. 

 

Cet article de synthèse peut être consulté en accès libre dans la revue Energies ou dans FRIDOC. 

  

 

 

Sources 

[1] Le gaz naturel liquéfié : une industrie cryogénique essentielle au cœur de la transition énergétique. 53e Note d'information sur les technologies du froid. https://iifiir.org/fr/fridoc/le-gaz-naturel-liquefie-une-industrie-cryogenique-essentielle-au-147200  

[2] Wang L, He L, He Y. Review on Absorption Refrigeration Technology and Its Potential in Energy-Saving and Carbon Emission Reduction in Natural Gas and Hydrogen Liquefaction. Energies. 2024; 17(14):3427. https://doi.org/10.3390/en17143427