Emplacement du projet : CanmetÉNERGIE à Ottawa
Durée : 2023-2028
Programme : Gestion du carbone
Description du projet
Le projet contribue à développer des outils pour mesurer en temps réel la pollution dans le secteur de l'énergie en mettant l’accent sur le méthane, le carbone noir et les composés volatils :
- Étude des composés volatils qui se répandent dans l’air à partir des réservoirs de stockage.
- Analyse du méthane libéré par les équipements, les réservoirs et les flux d’eau recyclée.
- Élaboration de méthodes pour mesurer le méthane, le dioxyde de carbone et d’autres composés provenant des puits et des réservoirs.
- Modélisation du carbone noir et d’autres polluants issus des torchères.
Les résultats obtenus fournissent, ainsi qu'aux décideurs politiques, des données fiables sur la pollution. L’objectif est de réduire de 75 % les émissions de méthane d'ici 2030, dans le cadre des travaux visant à atteindre la carboneutralité d'ici 2050.
Le projet est constitué de plusieurs sous-projets distincts, décrits ci-dessous.
Composés volatils dans les réservoirs de stockage
L’équipe améliore les méthodes de mesure des émissions provenant des réservoirs de stockage dans l'ensemble du secteur de l'énergie, en utilisant des outils et des méthodes de pointe mis au point dans nos laboratoires d'Ottawa en Ontario et de Devon en Alberta. Ces outils permettent de surveiller les émissions de composés organiques volatils (COV) des réservoirs dans des conditions réelles. Grâce à cette recherche, l’équipe est capable de construire de nouveaux modèles pour mieux estimer les émissions de COV des réservoirs de stockage à toit fixe.
Figure 1 : Réservoirs de stockage de liquides dotés d'instruments à CanmetÉNERGIE-Devon
Ce travail contribuera à améliorer la réglementation existante sur le contrôle des vapeurs dans les réservoirs de stockage d'énergie. Entre 2023 et 2025, l’équipe se concentrera sur la mise à jour du modèle AP-42 pour les émissions de COV provenant des réservoirs de stockage, en mesurant des facteurs tels que le renouvellement de l'air, la saturation de I'espace de tête, la température et les conditions météorologiques. Une surveillance continue sur quatre saisons permettra d'améliorer le modèle grâce à des données fiables sur les pertes de COV dues aux conditions météorologiques et à d'autres facteurs.
Entre 2025 et 2026, un inventaire national des émissions de COV provenant des réservoirs dans l'ensemble du pays. Cet inventaire couvrira les réservoirs dépourvus de technologies de contrôle des vapeurs, ajoutant ainsi de nouvelles données essentielles aux estimations nationales. L’équipe utilisera des images satellites et des bases de données publiques pour dénombrer les réservoirs et recueillir des données, et elle utilisera les données relatives aux conditions météorologiques, à la production et à l'activité pour produire des facteurs d'émission de COV précis et fournir des estimations nationales actualisées.
Méthane libéré par les équipements, y compris les réservoirs de stockage
L’équipe vise à développer une méthode simple et peu coûteuse pour mesurer le méthane libéré par les réservoirs de stockage, les évents de tubage et les flux de fluides sous pression. Cette méthode permettra d'élaborer des politiques efficaces de réduction des émissions dans le secteur de l'énergie.
En 2023-2025, elle étudiera comment différents liquides contenant des hydrocarbures retiennent le gaz naturel et réviserons les méthodes actuelles d'analyse des gaz dissous. Lorsque des gaz dissous s'échappent, on parle de « flashing ». Un laboratoire à petite échelle sera conçu à Ottawa afin de simuler l'évaporation de différents mélanges de fluides sous pression. Cette installation permettra de tester des méthodes de mesure des pertes de gaz dans des conditions contrôlées.
En 2024-2026, des consultations avec des experts de l'industrie permettront de réviser les types de séparateurs couramment utilisés au Canada. Nous nous pencherons sur les sources de gaz flash (gaz libéré lors des changements de pression) et sur les pratiques actuelles de manipulation de ce gaz. Nous effectuerons également des simulations pour guider nos essais en laboratoire et préparerons le système d'analyse du flash gas pour les expériences.
Entre 2025 et 2027, nous mènerons des expériences pour vérifier les méthodes actuelles de mesure du flash gas. Nous testerons des dispositifs abordables pour voir s'ils fonctionnent aussi bien que les méthodes actuelles et nous évaluerons les outils de mesure du gaz en temps réel.
En 2027-2028, nous examinerons des facteurs supplémentaires, comme le gaz absorbé par les liquides recyclés ou la manière dont les séparateurs retiennent le gaz en raison des effets de vortex. Nous travaillerons également à la publication de nos résultats au cours de cette période.
L’emplacement source des gaz émis
Notre objectif est d'améliorer les méthodes de mesure des émissions de méthane, de CO2 et de COV en temps réel. Ces émissions proviennent de sources de petite taille ou dispersées, qui sont difficiles à détecter avec les méthodes de sondage actuelles. Nous nous emploierons à élaborer des outils flexibles pour mesurer ces gaz dans les puits et les réservoirs, mais nous les concevrons aussi pour les adapter à d'autres sources.
Pour ce faire, nous vérifierons trois méthodes : les sondes souterraines, les chambres à flux au niveau du sol et les capteurs atmosphériques. Nous voulons comprendre comment ces méthodes travaillent ensemble pour trouver et mesurer les émissions en temps réel.
En 2023-2024, nous examinerons les recherches sur ces techniques et rassemblerons l'équipement nécessaire, notamment des sondes, des chambres à flux, un mât à covariance de Foucault (eddy covariance mast) et un spectromètre. Nous mettrons également en place un site extérieur contrôlé pour tester ces méthodes en toute sécurité. Ce site nous permettra de simuler des émissions de gaz à différents niveaux : en surface, juste sous la surface et à quelques mètres sous terre. Une fois le projet approuvé, nous construirons le site et commencerons à le tester d'ici la fin de l'année 2023 ou 2024.
En 2025-2026, nous commencerons à tester nos méthodes sur le site de dissémination contrôlée. En recueillant des données sur les conditions météorologiques, les mesures au sol et dans l'air, nous ajusterons et finaliserons la méthode pour une utilisation sur le terrain.
En 2027-2028, nous effectuerons des essais sur le terrain sur des sites à travers le Canada. Nous nous concentrerons sur les puits et les réservoirs du Québec et du sud-ouest de l'Ontario, et nous envisagerons des options en Saskatchewan et en Alberta. À la fin du projet, nous partagerons nos résultats et nos méthodes avec des équipes de scientifiques et des organismes de réglementation. Ces informations permettront d'améliorer les modèles d'émissions de méthane, de CO2 et de COV et d'éclairer les politiques et les recherches futures.
Émission de polluants climatiques à courte durée de vie provenant des torchères
Le Canada s'est engagé à mettre fin au brûlage à la torche systématique sur les sites pétroliers. En 2023-2025, nous utiliserons la soufflerie à couche limites (boundary layer wind tunnel) de l'université de Western Ontario. Nous travaillerons également avec des universités canadiennes par l'intermédiaire du réseau FlareNet. Notre objectif est de recueillir des données pour faire appliquer les nouvelles réglementations contre le brûlage à la torche.
Au cours de cette période, nous mesurerons le carbone noir, les COV, le dégagement de chaleur et les profils de flamme. Cela nous aidera à comprendre l'impact des opérations actuelles de torchage au Canada. Nos résultats appuieront de nouveaux modèles pour les émissions de carbone noir et de COV provenant des torchères. Ces données permettront également d'améliorer les estimations nationales de ces émissions. Nous achèverons les étapes de sécurité et d'ingénierie nécessaires à la réalisation de ces tests, y compris le travail avec l'installation pour introduire en toute sécurité de faibles niveaux de benzène pour des tests réalistes.
Nous partagerons les principales données de recherche avec Environnement et Changement climatique Canada (ECCC). Nous publierons également nos conclusions sur les émissions des torchères afin d'orienter les politiques et les pratiques de l'industrie.