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Comment
ça marche ? |
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de la ressource et production d'énergie |
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La production d'énergie électrique
La production d'énergie mécanique
ou électrique s'obtient en faisant passer
la vapeur issue du sous-sol au travers d'une turbine à
vapeur. Ces applications concernent essentiellement les
champs géothermiques moyenne et haute énergie.
À l'intérieur du réservoir
géothermal il y a de l'eau sous forme
liquide ou vapeur ou encore un mélange de ces deux
phases. Un forage géothermique pourra produire
de la vapeur seule (dite vapeur sèche) ou un mélange
des deux phases liquide et vapeur (on parle alors de vapeur
humide). L'état du fluide dans le réservoir
dépend de la pression et de la température.
Leur valeur déterminera également son potentiel
énergétique (enthalpie). Selon la nature
et les propriétés du fluide arrivant en
surface, on utilise différents systèmes
pour produire de l'électricité.
Cycle indirect à condensation :
La vapeur en provenance du sous-sol n'est pas envoyée
directement dans la turbine, mais cède sa chaleur
à de l'eau douce par l'intermédiaire d'un
échangeur. Le caractère corrosif du fluide
nécessite la mise en place de deux circuits. C'est
sur ce principe qu'ont été expérimentées
les premières installations à Larderello
en Italie.
Cycle direct à contre-pression :
la vapeur, directement ou après séparation
d'avec la phase liquide, entraîne une turbine. À
sa sortie la vapeur est, soit envoyée à
l'atmosphère, soit dirigée vers un utilisateur
de chaleur situé à proximité. Dans
le deuxième cas, il s'agit de production combinée
de chaleur et d'électricité désignée
sous le vocable de cogénération.
Cycle direct à condensation :
dans ce cycle, la vapeur à la sortie de la turbine
est condensée et évacuée sous forme
liquide. Le rendement mécanique ou électrique
est ainsi amélioré.
Cycle à vaporisation :le fluide extrait, constitué
de vapeur et d'eau passe par un séparateur de phase,
la vapeur est dirigée vers l'étage haute
pression de la turbine ; l'eau est vaporisée par
abaissement de sa pression puis dirigée vers la
turbine à un étage inférieur.
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© BRGM im@gé
Vue aérienne de la centrale géothermique
de Bouillante (Guadeloupe) |
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© ADEME BRGM
Principe de fonctionnement de Bouillante
Voir en plus grand |
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Cycle à fluide binaire – cycle de Rankine
(ORC)
Contrairement aux cycles précédents, le
fluide géothermal est maintenu sous pression à
l'état liquide au moyen d'une pompe placée
dans le(s) puits. En surface, le fluide géothermal
est amené dans un échangeur de chaleur où
il cède une partie de son énergie à
un fluide volatil (alcane, HCFC...), appelé fluide
de travail, présentant la propriété
de se vaporiser à basse température. Le
fluide de travail ainsi vaporisé est ensuite détendu
dans une turbine couplée à un alternateur,
puis condensé au contact du circuit d'eau de refroidissement
d'un condenseur. Le liquide obtenu est alors renvoyé
à l'échangeur de chaleur, au moyen d'une
pompe, pour effectuer un nouveau cycle (vaporisation,
détente, condensation, pressurisation).
Le fluide de travail évolue donc en circuit fermé.
Le fluide géothermal est, quant à lui, rejeté
en surface ou réinjecté dans sa formation
d'origine après son passage dans l'échangeur
de chaleur et épuisement de son contenu énergétique.
Cette technologie est commercialement développée
depuis le début des années 1980.
Elle concerne des fluides géothermaux dont la température
se situe entre 90 °C et 150 °C. Elle est
limitée à de petites puissances (de l'ordre
de quelques centaines de kW à quelques MW) et est
particulièrement adaptée à l'alimentation
en électricité de zones isolées éloignées
des réseaux de distribution d'énergie électrique
telles que les zones insulaires ou les zones de montagne. |
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Exploitation de la ressource et production d'énergie
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