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RÉSUMÉ
Cet article est consacré à la production d’électricité par des turbines couramment appelées « turbines à gaz », car alimentées par des gaz issus d’une combustion. Sont abordés tout à tour le cycle thermodynamique de ces turbines, le rendement de leurs composants et leurs évolutions technologiques. L’étude de leur impact environnemental n’est pas oubliée, ainsi que leur sûreté de fonctionnement et l’endommagement de leurs pièces.
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-
Jacques MAUNAND : Expert Turbine à Gaz chez EDF R&D
INTRODUCTION
D’un point de vue terminologique, la dénomination officielle des turbines à gaz est en français « turbines à combustion » dont l’abréviation est TAC. La dénomination scientifiquement exacte est « turbine à gaz de combustion » puisque ce sont les gaz issus d’une combustion qui fournissent l’énergie à la turbine. Il est donc compréhensible qu’une turbine à gaz puisse être alimentée avec des combustibles liquides. Dans cet article sont employées la dénomination d’usage courant « turbine à gaz » et l’abréviation « TAC » pour désigner cette technologie.
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Cycle thermodynamique d’une turbine à gaz
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7. Couplage au réseau
La qualité du réseau sur lequel débite l’alternateur de la turbine est un facteur important dans la disponibilité des turbines à gaz. En effet, certains réseaux sont soumis à des modifications brutales de la puissance demandée qui se traduisent par des variations de la fréquence électrique : sur un réseau isolé comme une île par exemple, le déclenchement d’un moyen de production peut conduire à une baisse de fréquence jusqu’à 47,5 Hz. Or naturellement, en régime stabilisé, une turbine à gaz qui a sa vitesse de rotation réduite, produit moins de puissance alors qu’il lui en est demandé plus : la régulation de la turbine à gaz doit alors compenser sans introduire de déclenchement.
Face à une perturbation du réseau, le gestionnaire de réseau peut spécifier trois types de réaction d’une turbine à gaz :
—[nbsp ]maintenir la puissance produite ou obtenir la puissance maximale sans déclenchement ;
—[nbsp ]venir en support au réseau par la production d’une réserve de puissance ;
la turbine à gaz doit pouvoir fournir +/ – 7 % de sa puissance en 2 min à partir de la puissance nominale.
—[nbsp ]passer en mode « îlotage » de la turbine à gaz par son isolement du réseau (souvent sous la responsabilité de l’exploitant) si la fréquence demandée est trop basse (entre 47 et 48,5 Hz selon les turbines). La turbine restera néanmoins disponible pour soutenir le réseau dans la phase de remise en service normal en fournissant la quantité d’électricité nécessaire en local : cela fait souvent l’objet d’une spécification d’achat (îlotage) qui est aisément testée.
lors du « Black out italien de 2003 », certains sites industriels ont continué à être alimentés par la centrale locale qui s’était déconnectée du réseau.
La réaction d’une turbine à gaz à une telle sollicitation est très dépendante des détails de la régulation comme par exemple un contrôle de la température des fumées ou de la puissance produite et des temporisations introduites par ailleurs dans les diverses boucles de calcul du régulateur.
À titre indicatif, si l’on se place dans le premier cas pour une turbine qui...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - GIRAUD (M.), SILET (J.) - Turbines à gaz aéronautiques et terrestres. - B 4 410 Machines hydrauliques et thermiques, nov. 1992.
-
(2) - LORANCHET (Y.) - Mise en œuvre des turbines à gaz dans l’industrie. - B 4 425 Machines hydrauliques et thermiques, nov. 1992.
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(3) - GE Gas turbine Design Philosophy. - GER 3434 D. http://www.gepower.com
-
(4) - GE Gas Turbine performance Characteristics. - GER 3567 H. http://www.gepower.com
-
(5) - Heavy Duty gas Turbine Operating and maintenance Considerations. - GER 3620 J. http://www.gepower.com
-
(6) - * - http://www.sudoc.abes.fr
-
...
NORMES
-
Turbine à gaz – Essais de réception - ISO 2314 - 1989
-
- ISO 2314 - 1989/Cor 1 : 1997
-
pour des installations de puissance à cycle combiné - ISO 2314 - 1989/Amd 1 : 1997
-
Turbines à gaz – Spécifications pour l’acquisition – Partie 1 : Introductions générales et définitions - ISO 3977-1 - 1997
-
Turbines à gaz – Spécifications pour l’acquisition – Partie 2 : Conditions normales de référence et caractéristiques - ISO 3977-2 - 1997
-
Turbines à gaz – Spécifications pour l’acquisition – Partie 3 : Exigences de conception - ISO 3977-3 - 2004
-
Turbines à gaz – Spécifications pour l’acquisition – Partie 4 : Carburants et environnement - ISO 3977-4 - 2002
-
...
ANNEXES
ORAP basée créée par l’EPRI (Electric Power Research Institute http://www.epri.com gérée par SPS (Strategic Power System. Inc) http://www.spsinc.com
NERC North American Electric Rehability Concil http://www.nerc.com
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