Améliorer le rendement d’une centrale thermique : quels critères prendre en compte ?
Le rendement d’une centrale thermique évalue le rapport entre l’énergie électrique produite et l’énergie du combustible consommé. Il s’exprime en pourcentage. Plus il est élevé, moins il faut de combustible pour produire une quantité donnée d’électricité – ce qui permet la réduction des émissions de gaz à effet de serre et des coûts d’exploitation.
Plusieurs facteurs peuvent contribuer à améliorer le rendement d’une centrale thermique :
Des facteurs techniques, comme :
- L’utilisation de combustibles plus efficaces (gaz naturel, par exemple) ;
- L’augmentation des températures et des pressions de fonctionnement ;
- L’utilisation de cycles combinés ;
- La récupération de la chaleur fatale.
Des facteurs opérationnels, tels que :
- L’optimisation de la combustion ;
- La maintenance préventive ;
- L’exploitation optimale (paramètres, simulation…)
Rendement d’une centrale thermique à gaz
En général, le rendement d’une centrale thermique à gaz est compris entre 30 et 40%. La température de combustion lui impose une limite. Toutefois, il peut être influencé positivement par :
- L’utilisation de turbines à gaz à cycle ouvert ou à cycle combiné ;
- L’utilisation de combustibles plus efficaces ;
- L’optimisation de la combustion.
Rendement d’une centrale thermique à charbon
Une centrale thermique à charbon offre généralement un rendement entre 35 et 45%. Ce rendement est principalement limité par la qualité du charbon : composition, mode de combustion. Cependant, ces facteurs peuvent l’améliorer :
- L’utilisation de charbon de qualité supérieure ;
- L’augmentation des températures et des pressions de fonctionnement ;
- L’utilisation de cycles combinés.
Rendement d’une centrale thermique cycle combiné
Supérieur à celui des autres types de centrales, le rendement d’une centrale thermique à cycle combiné peut atteindre 60%. Voici les facteurs qui peuvent influencer le rendement :
- L’utilisation de turbines à gaz à cycle ouvert ou à cycle combiné ;
- L’utilisation de combustibles plus efficaces ;
- L’optimisation de la combustion.
Que faire pour améliorer le rendement d’une centrale thermique
Pour améliorer le rendement d’une centrale thermique à gaz, à charbon ou à cycle combiné, plusieurs pistes peuvent être explorées :
Combustibles plus efficaces
Les combustibles plus efficaces, comme le gaz naturel ou le charbon de qualité, ont une plus grande densité énergétique : ils peuvent donc libérer plus d’énergie à partir d’une quantité donnée de combustible.
Augmentation des températures et des pressions de fonctionnement
La température et la pression de la vapeur sont des facteurs importants dans le rendement d’une turbine à vapeur. En augmentant ces paramètres, il est possible d’extraire plus d’énergie de la vapeur. Cependant, cela suppose des investissements importants en équipements.
Récupération de la chaleur fatale
Rejetée par la centrale après la production d’électricité, la chaleur fatale peut être récupérée pour produire de la vapeur ou de l’eau chaude. Cela permet de réduire la consommation de combustible et d’améliorer le rendement de la centrale thermique.
Optimisation de la combustion
Pour éviter les pertes de chaleur qui peuvent être entraînées par le processus complexe de la combustion, il faut songer à
- La mesure et la régulation de la composition des gaz de combustion ;
- La mesure et la régulation de la température des gaz de combustion ;
- L’utilisation de technologies de combustion plus avancées.
Maintenance préventive
La maintenance préventive permet de réduire les pannes et les arrêts de production. Elle peut être réalisée par :
- Des inspections et des réparations régulières des équipements ;
- L’utilisation de techniques de maintenance conditionnelles ;
- L’utilisation de technologies de maintenance prédictive.
Exploitation optimale
Elle permet de maximiser le rendement en fonction des conditions de fonctionnement et peut être réalisée par :
- La gestion fine des paramètres de la centrale ;
- L’utilisation de modèles de simulation.
De quel équipement a-t-on besoin pour améliorer le rendement d’une centrale thermique ?
Il existe plusieurs équipements qui peuvent être utilisés pour améliorer le rendement d’une centrale thermique au charbon, au gaz ou à cycle combiné :
- Les équipements de combustion ;
- Les équipements de récupération de chaleur ;
- Les équipements de contrôle et de surveillance ;
- Les équipements d’automatisation.
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