IHI et GE Vernova inaugurent une installation d'essais de combustion d'ammoniac au Japon.

Vue d'ensemble de l'installation d'essais de combustion à grande échelle construite dans l'usine Aioi d'IHI. (Image : IHI)

IHI Corp. et GE Vernova ont achevé la construction d'une installation d'essais de combustion à grande échelle (LCT) à Hyogo, au Japon, dans le cadre de leur collaboration visant à développer une technologie de turbines à gaz décarbonée utilisant l'ammoniac comme combustible principal. Cette annonce marque une étape clé dans une collaboration pluriannuelle destinée à commercialiser des systèmes de production d'électricité alimentés à l'ammoniac d'ici la fin de la décennie.

Situé sur le site d'Aioi Works d'IHI, le nouveau site d'essais est spécialement conçu pour réaliser des essais de combustion à grande échelle dans les conditions de fonctionnement des turbines à gaz de classe F de GE Vernova. Il permet notamment de reproduire les pressions, températures et débits réels d'air et de carburant, paramètres essentiels à la validation des chambres de combustion de nouvelle génération .

Cette installation servira de plateforme pour le développement conjoint, conformément à une feuille de route technologique signée par les deux entreprises à l'horizon 2024. L'accord vise le déploiement d'un système de combustion fonctionnant exclusivement à l'ammoniac d'ici 2030. Les essais sur le nouveau site devraient débuter à l'été 2025, avec des prototypes de chambres de combustion à échelle réelle.

« Cette étape importante marque un progrès significatif dans la feuille de route technologique commune visant à parvenir à un système de combustion fonctionnant à 100 % à l'ammoniac d'ici 2030 », a déclaré Kensuke Yamamoto, directeur exécutif d'IHI et directeur général de son département Projets de la chaîne de valeur de l'ammoniac. « Le LCT sera un élément clé du projet d'IHI et de GE Vernova et témoigne de notre engagement à promouvoir l'ammoniac comme solution énergétique durable. »

L'ammoniac, qui ne contient pas de carbone, suscite un intérêt croissant en tant que carburant dérivé de l'hydrogène, capable de décarboner des secteurs difficiles à décarboner comme la production d'énergie thermique. Contrairement à l'hydrogène gazeux , l'ammoniac est plus facile à transporter et à stocker, et sa combustion, lorsqu'elle est correctement réalisée, permet de produire de l'énergie sans émettre de dioxyde de carbone.

IHI a déjà mis au point une turbine à gaz de 2 MW (modèle IM270) capable de fonctionner à l'ammoniac pur . L'entreprise ambitionne désormais d'adapter cette technologie aux turbines à gaz de grande taille grâce à sa collaboration avec GE Vernova et à sa nouvelle infrastructure d'essais.

Ce partenariat bénéficie également des synergies avec les activités de recherche sur la combustion de GE Vernova aux États-Unis. Le centre d'essais de combustion avancée de GE à Greenville, en Caroline du Sud, a joué un rôle clé dans le développement de turbines à gaz compatibles avec l'hydrogène et apportera son soutien au programme sur l'ammoniac par le partage de données et une expertise technique.

« Cette annonce marque le passage des études préliminaires sur la chaîne de valeur de l'ammoniac à la mise en œuvre concrète des technologies et des projets d'ingénierie », a déclaré Jeffrey Goldmeer, directeur principal de la stratégie technologique chez GE Vernova. « Notre objectif est de décarboner la production d'électricité en utilisant l'ammoniac comme combustible. Cela ouvre une nouvelle phase de collaboration entre GE Vernova et IHI, axée sur le développement de solutions de décarbonation qui préservent les investissements existants dans la production d'électricité. »

L’initiative LCT s’appuie sur un intérêt mondial croissant pour l’ammoniac en tant que carburant alternatif. Actuellement utilisé dans la production d’engrais et l’industrie chimique, l’ammoniac peut également servir de vecteur d’hydrogène. Son potentiel d’utilisation directe dans les turbines à gaz attire les investissements des entreprises de services publics, des fabricants de turbines et des ministères de l’Énergie en Asie et en Europe, notamment dans les pays aux ressources énergétiques nationales limitées.

Le Japon s'est imposé comme un chef de file de la recherche sur la combustion de l'ammoniac, sous l'impulsion de ses objectifs nationaux de décarbonation et de ses préoccupations en matière de sécurité énergétique. Le ministère de l'Économie, du Commerce et de l'Industrie (METI) a encouragé la co-combustion et la combustion complète de l'ammoniac dans les centrales thermiques dans le cadre de sa stratégie de transformation verte (GX). L'IHI a joué un rôle essentiel dans ces efforts nationaux, en menant des démonstrations de co-combustion de l'ammoniac dans des centrales au charbon et au gaz au cours des dernières années.

La nouvelle installation LCT s'inscrit dans une démarche plus globale visant à passer des essais en laboratoire à une validation opérationnelle. Elle devrait accélérer la commercialisation des turbines alimentées à l'ammoniac, déployables à l'échelle mondiale, notamment sur les marchés recherchant des solutions prêtes à l'emploi pour les infrastructures gazières existantes.

Cette collaboration vise également à aligner le développement des turbines à ammoniac sur les normes de sécurité, d'émissions et d'opérabilité, en abordant certains des principaux défis liés à la combustion de l'ammoniac, tels que la formation d'oxydes d'azote (NOx) et la stabilité de la flamme.

GE Vernova s'est engagée à développer une gamme de technologies permettant l'utilisation de carburants à faible teneur en carbone, voire sans carbone , dans les turbines à gaz, allant des mélanges d'hydrogène à la combustion intégrale d'ammoniac. Les turbines de classe F de l'entreprise, largement déployées dans le monde entier, constituent une candidate idéale pour une modernisation grâce à de nouvelles technologies de chambres de combustion, si les solutions à base d'ammoniac s'avèrent techniquement et commercialement viables.

« Ce projet s’inscrit dans notre stratégie globale de décarbonation du secteur de l’énergie, tout en tirant parti des infrastructures et des actifs existants », a ajouté Goldmeer. « La technologie de combustion de l’ammoniac pourrait constituer un outil essentiel pour concilier fiabilité énergétique et objectifs climatiques. »

IHI et GE Vernova affirment que l'installation LCT servira de plateforme non seulement pour le développement technique, mais aussi pour la collaboration industrielle, impliquant potentiellement d'autres acteurs de la chaîne d'approvisionnement de l'ammoniac, de la production et la logistique aux systèmes de sécurité et au soutien réglementaire.

En cas de succès, ces entreprises pourraient commercialiser d'ici 2030 un système de turbine à gaz alimenté à 100 % à l'ammoniac, offrant ainsi aux producteurs d'électricité un nouvel outil pour la transition vers des émissions nettes nulles sans abandonner la technologie éprouvée des turbines à gaz.