Bibliographie & annexes
Présentation
English
RÉSUMÉ
Cet article présente sous un aspect théorique les centrales à cycle combiné, en détaillant la spécificité de l’association de deux cycles thermodynamiques. Les évolutions sur les turbines à combustion permettent un gain de rendement et une augmentation de capacité qui ont remis ces équipements au goût du jour. L'article se termine sur une présentation des configurations possibles, avec des considérations techniques et économiques.
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Jean-Marie MONTEIL : Ingénieur de l’école EDF-GDF - Ingénieur DPE - grade de Mastère - Ingénieur au Service études et projets thermiques et nucléaires
INTRODUCTION
Cet article ne présente pas une installation de centrale à cycle combiné en particulier, mais propose une découverte générale de cette filière de production d’énergie. Après quelques définitions, les aspects théoriques sont abordés afin de présenter la spécificité de l’association de deux cycles thermodynamiques (cycle de Joule et de Hirn). Le concept de centrale à cycle combiné n’est pas nouveau, mais les développements récents en matière de turbine à combustion ont généré des gains de rendement et des augmentations de puissance unitaire qui ont suscité des regains d’intérêt pour cette filière. Les précisions nécessaires à la compréhension de ces évolutions sont ensuite présentées notamment sur les plans de la théorie, de la technologie et de l’environnement. L’engouement pour ces installations peut également s’expliquer par leur aspect modulaire, c’est pourquoi les différentes configurations envisageables sont enfin abordées, ainsi que les critères de choix et d’insertion dans un parc d’exploitation. Les critères économiques, sur lesquels se fondent les choix en matière d’investissement au niveau d’un pays, sont aussi détaillés.
L’étude complète du sujet comprend les articles :
— BE 8 905 « Centrale à cycle combiné. Théorie, performances, modularité » (le présent article);
« Centrale à cycle combiné. Composants potentiels » ;
« Centrale à cycle combiné. Fonctionnement, exploitation, exemple ».
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Présentation
Approche théorique
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1. Définition
1.1 Définition normative
Définition extraite de la norme NF ISO 3977
« Système thermodynamique comportant deux ou plusieurs cycles de puissance, dont chacun utilise un fluide de travail différent. Les cycles mixtes vapeur/air (fluides de travail les plus communément utilisés) ont un rendement thermique augmenté du fait que les deux cycles sont complémentaires du point de vue thermodynamique : la chaleur rejetée par la turbine à gaz (cycle de Brayton) se trouve à une température telle qu’elle peut constituer la source d’énergie principale ou une source d’énergie complémentaire de la turbine à vapeur (cycle de Rankine).
Comme son nom l’indique, l’installation à cycle combiné réalise la combinaison de deux cycles thermodynamiques : elle associe le fonctionnement d’une turbine à combustion (cycle de Brayton ou de Joule) à celui d’une chaudière de récupération et d’une turbine à vapeur (cycle de Hirn). Il est identifié que 70 % de l’énergie thermique apportée dans des machines fonctionnant suivant le cycle de Brayton sont rejetés à l’échappement, d’où l’idée d’exploiter ce potentiel . Le cycle eau-vapeur qui récupère l’énergie peut avoir différentes finalités :
-
production d’électricité unique ;
-
production de vapeur pour un réseau de chauffage urbain ou à des fins industrielles ;
-
production conjointe de vapeur et d’électricité : cogénération.
Les turbines à combustion (TAC) sont communément appelées turbines à gaz, mais,...
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Définition
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COLISOMO (D.) - Combined cycles which improved efficiency. - Mechanical technology incorporated. Latham New York.
-
(2) - HARMEL (L.) - Cycles combinés à haut rendement. Les équipements de la partie vapeur. - Revue M Tijdschrift, vol. 24, no 4.
-
(3) - PAREN (J.), PARIETTI (C.) - * - Centrales à cycles combinés VEGA 109F. 3 pressions resurchauffe. Revue technique GEC ALSTOM no 4 (1991).
-
(4) - LALLEMAND (A. & M.) - Thermodynamique générale. - INSA Lyon, Département de génie énergétique, 3e année (1991).
-
(5) - VIVIER (L.) - Turbines à vapeur et à gaz. - Édition Albin Michel.
-
(6) - Les actions d’EDF pour l’environnement. - VERT Électrique hors série, no 1, oct. 1998.
- ...
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