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Lorsqu’un gaz se détend à travers une turbine, il entraîne la roue et ressort à température et pression plus basses qu’à l’entrée. Une grande quantité de l’énergie récupérée à l’aide d’une telle turbine de détente est en fait l’énergie échangée par le gaz au cours de son processus de détente isentropique. Par conséquent, le fait de transférer la chaleur disponible à un fluide de travail, qui passe ensuite à travers une turbine pour entraîner un générateur, produira de l’électricité. Considérant ces faits, n’importe quelle source de haute température peut être considérée comme une source d’énergie électrique potentielle.
Applications
Geothermie
Imaginez l'énorme potentiel énergétique, non exploité, de la terre : 0,1 % seulement de notre globe est à une température inférieure à 100°C.
Un Km³ de granit à une température de 200°C refroidi de 20°C fournit environ 10 MW de puissance électrique pendant une période de 20 ans.
Un km3 d'eau géothermique chaude à 180°C refroidie à 100°C fournit environ 7 MW de puissance électrique pendant une période de 250 ans. |
Exprimé différemment : une puissance installée de 1 MW suffit à l’alimentation électrique de 2500 résidences chaque année.
L'eau géothermique est utilisée depuis les Romains, principalement pour les bains, mais actuellement c'est aussi un moyen de produire de l'électricité même avec des sources à basse température d'environ 100°C.
On pompe l'eau chaude provenant d'une source aquifère. Cette source naturelle de chaleur est utilisée pour vaporiser un mélange de fluides approprié dont le point d'ébullition est inférieur à 100°C. La vapeur est ensuite détendue à travers une turbine radiale qui entraîne une génératrice et fournit de l'électricité au réseau. La vapeur basse pression est ensuite condensée avec une source froide existante (de l'eau froide ou l'air ambiant) et le fluide est renvoyé à l'évaporateur pour recommencer le cycle.
L'eau géothermique chaude qui a été refroidie par le cycle peut être utilisée pour un réseau de chauffage urbain puis renvoyée en profondeur.
La technologie Cryostar des turbines radiales à haut rendement répond parfaitement aux besoins de cette application. Au contraire des turbines axiales, le rendement du détendeur Cryostar peut atteindre 90 % ou même davantage !
Grâce à des outils mis au point en interne, les ingénieurs Cryostar ont la possibilité d'optimiser le processus (essentiellement au niveau du fluide de travail et de la pression) et la turbine pour proposer au client un choix optimal qui tienne compte du coût et de la puissance récupérée.
Chaleur perdue
Une installation binaire dite à « conversion de chaleur perdue » est tout à fait comparable à une installation binaire géothermique, par conséquent l'énergie thermique provient d'une source de chaleur non exploitée (en général 100°C à 400°C) par exemple une boucle d'huile thermique dans une installation industrielle, une usine sidérurgique, une cimenterie, une verrerie, etc. Grâce à un cycle binaire à boucle fermée, le mélange de fluides sélectionnés se détend à l'intérieur de la turbine Cryostar pour produire 1 à 12 MW d'électricité propre.
Pour estimer le potentiel de récupération d’énergie, appliquez la formule empirique suivante :
Sources possibles :
Chaudières à biomasse
Moteurs à Biogaz
Chaleur résiduelle des industries
Chaleur solaire
Gaz brûlés des carburants |
Dans un système classique de récupération de chaleur par cycle organique de Rankine (ORC), le gaz d’échappement évapore directement un fluide de travail organique dans un échangeur thermique, ou par le biais d’un circuit intermédiaire d’ huile thermique ou d’eau sous pression. Le fluide de travail quitte l’évaporateur sous forme de vapeur surchauffée et pénètre la turbine de détente, dont l’arbre, couplé à un générateur, produit de l’électricité. Lorsque le fluide quitte la turbine, un régénérateur récupère un peu de sa chaleur résiduelle pour préchauffer le Liquidee entrant. Le fluide de travail pénètre ensuite le condenseur. Le Liquidee saturé résultant est réinjecté par pompage puis préchauffé par le régénérateur avant de retourner dans l’évaporateur une fois de plus.
Solaire
Les ingénieurs utilisent des réflecteurs paraboliques courbes pour concentrer les rayons solaires sur un récepteur. Grâce à cette technologie, l’énergie solaire réchauffe le fluide de transfert à travers le tube d’absorption de chaleur à pratiquement 400°C. Il ne reste plus qu’à transférer cette énergie thermique au fluide de travail d’une boucle ORC pour que l’unité génératrice de la turbine de détente puisse produire de l’électricité.
Solutions
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 Turbogénérateur mono-étagé avec paliers à huile
- Puissance restituée : de 500 kW à 15 MW
- Vitesse : de 6 000 rpm à 33 000 rpm |
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Turbogénérateur multi-étagé avec paliers à huile
- Puissance restituée : de 500 kW à 15 MW
- Vitesse : de 6 000 rpm à 33 000 rpm |
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Cycles ORC complets
non seulement nous produisons des turbogénérateurs fortement rentables, mais nous pouvons également fournir un système binaire à circuit fermé complet. |
Références
Pays |
Puissance |
| Allemagne |
3.3 MW |
| France |
1.5 MW |
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