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Centrales à cycle combiné : qu'est-ce que c'est, comment elles fonctionnent et leurs avantages

Centrales à cycle combiné : qu'est-ce que c'est, comment elles fonctionnent et leurs avantages

Une centrale à cycle combiné est une centrale électrique qui utilise à la fois des turbines à gaz et des turbines à vapeur pour produire de l'électricité. La centrale à cycle combiné utilise la chaleur générée par la combustion du gaz naturel ou du pétrole pour générer de l'énergie mécanique dans une turbine à gaz. L'énergie mécanique est convertie en électricité par un générateur.

La chaleur résiduelle de la combustion du gaz est ensuite utilisée pour produire de la vapeur dans une chaudière et alimenter une deuxième turbine à vapeur. L'énergie mécanique générée par la turbine à vapeur est également convertie en électricité par un autre générateur.

L'utilisation conjointe des deux turbines permet de tirer le meilleur parti de l'énergie générée par la combustion du combustible, augmentant ainsi l'efficacité énergétique de l'installation.

Comment fonctionne une centrale à cycle combiné ?

Les centrales électriques à cycle combiné sont une technologie de production d'électricité qui combine deux cycles thermodynamiques différents : le cycle de Brayton et le cycle de Rankine.

cycle brayton

Le cycle de Brayton est utilisé dans la première étape du processus de production d'électricité dans une centrale à cycle combiné. Dans ce cycle, le gaz naturel est brûlé dans une turbine à gaz pour produire de l'énergie cinétique qui est ensuite transformée en énergie électrique par un générateur.

Cycle de Rankine

Dans le cycle de Rankine, qui est utilisé dans la deuxième étape du processus de production d'électricité, la chaleur des gaz sortant de la turbine à gaz est dirigée vers une chaudière de récupération de chaleur. La chaleur récupérée est utilisée pour générer de la vapeur qui entraîne une turbine à vapeur reliée à un autre générateur électrique.

Avantages d'une centrale thermoélectrique à cycle combiné

Parmi les avantages d'une centrale à cycle combiné, on distingue :

  • Efficacité énergétique élevée : en utilisant deux cycles thermodynamiques différents, ces centrales électriques peuvent exploiter plus de 60 % de l'énergie du gaz naturel brûlé, contre 30 à 40 % dans une centrale thermique conventionnelle.

  • Moins d'émission de gaz polluants : du fait de leur plus grande efficacité énergétique, ces centrales émettent moins de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre de la chambre de combustion par unité d'énergie produite que les centrales thermiques conventionnelles.

Comparaison avec d'autres types de plantes

Les différences entre ces deux types de plantes peuvent se résumer en ces trois points :

  1. Les centrales électriques à cycle combiné sont beaucoup plus efficaces que les centrales électriques conventionnelles. Par conséquent, le coût par kilowatt produit est inférieur.

  2. Les centrales à cycle combiné émettent également moins de gaz polluants que les centrales conventionnelles par unité d'énergie produite.

  3. Les centrales électriques à cycle combiné ont également une plus grande flexibilité opérationnelle que les autres centrales thermiques et peuvent s'adapter rapidement aux changements de la demande énergétique.

Comparaison avec une centrale solaire thermique

Par rapport à une centrale solaire thermique, les centrales à cycle combiné peuvent fonctionner de manière plus régulière et plus fiable qu'une centrale solaire thermique. Les centrales à cycle combiné ne dépendent pas de la disponibilité du rayonnement solaire, de sorte que la production d'électricité ne dépend pas du temps ou de l'heure de la journée.

En termes d'efficacité énergétique, les centrales à cycle combiné sont plus efficaces en termes de conversion d'énergie que les centrales solaires thermiques. L'efficacité d'une centrale solaire est d'environ 25% alors que celle d'un cycle combiné est de 50-60%.

En revanche, les centrales à cycle combiné émettent des gaz à effet de serre pendant leur fonctionnement, tandis que l'énergie solaire est une énergie propre sans émission de gaz.

Une autre caractéristique différentielle est que les centrales solaires ne dépendent d'aucun combustible primaire, tandis que les centrales à cycle combiné doivent brûler des combustibles fossiles.

Impact environnemental

L'impact environnemental de ce type de centrale est le suivant :

  • Émission de gaz polluants : ces usines émettent de grandes quantités de dioxyde de carbone et d'autres gaz polluants tels que les oxydes d'azote et le dioxyde de soufre. Les émissions de CO2 peuvent avoir des effets négatifs sur la qualité de l'air et la santé humaine.

  • Consommation d'eau : une centrale à cycle combiné a besoin de grandes quantités d'eau pour son fonctionnement, principalement pour refroidir la vapeur qui entraîne les turbines.

  • Déchets solides : Les centrales à cycle combiné génèrent des déchets solides, liquides et gazeux, qui doivent être correctement gérés.

  • L'impact visuel : l'impact visuel d'une centrale à cycle combiné dépendra de sa localisation et de sa conception.

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Date de Publication: 20 avril 2023
Dernière Révision: 20 avril 2023