La production d’électricité est essentielle pour le développement de la société, mais elle représente également un grand défi environnemental, en raison de l’utilisation intensive de l’eau et de l’émission de gaz à effet de serre.
Pour relever ce défi, des solutions innovantes sont nécessaires pour accroître les performances et l’efficacité des centrales thermiques tout en minimisant leur impact sur l’environnement.
L’une de ces solutions est le cycle hygroscopique, une technologie créée par Francisco Javier Rubio Serrano, actuellement directeur de l’ingénierie chez IMASA Energía, et développée par l’entreprise IMASA, INGENIERÍA y PROYECTOS, S.A.
Ce cycle thermodynamique représente une évolution par rapport au cycle de Rankine, car il permet d’utiliser des composés hygroscopiques pour améliorer la condensation de la vapeur à la sortie de la turbine. En absorbant la vapeur d’eau, ces composés élèvent la température de condensation à une pression constante, ce qui améliore l’efficacité du processus en réduisant considérablement le sous-refroidissement. L’utilisation d’un absorbeur de vapeur et de fluides de refroidissement à air sec permet d’éviter le recours à l’eau de refroidissement et de réduire la consommation d’électricité.
Le cycle hygroscopique utilise les mêmes additifs chimiques qu’un cycle à vapeur conventionnel, tels que les stabilisateurs de pH, les inhibiteurs de corrosion et les piégeurs d’oxygène, qui possèdent déjà des propriétés hygroscopiques, de sorte qu’il n’est pas nécessaire de modifier les additifs existants.
Cycle hygroscopique et cycle de Rankine : sont-ils identiques ?
Le cycle hygroscopique présente plusieurs similitudes avec le cycle de Rankine, mais se distingue surtout par sa capacité à apporter des améliorations similaires à celles du cycle conventionnel. Il est ainsi possible d’atteindre des performances encore plus élevées que celles du cycle de Rankine, grâce à de meilleures conditions de refroidissement, influencées par l’utilisation de divers composés hygroscopiques.
Avantages du cycle hygroscopique
Ce cycle présente un certain nombre d’avantages significatifs, tant du point de vue environnemental que du point de vue opérationnel :
- Il élimine l’utilisation d’eau de refroidissement, ce qui permet d’économiser les ressources et de réduire la pollution. Il évite également les problèmes liés aux tours de refroidissement, tels que les déversements et les produits chimiques.
- Une plus grande liberté d’implantation, puisqu’elle ne nécessite pas de consommation d’eau de refroidissement, elle permet une plus grande liberté dans l’implantation de l’usine.
- Il permet de travailler avec des pressions de condensation très basses, ce qui améliore le rendement électrique net d’un cycle de Rankine. Ainsi, l’énergie de la vapeur sortant de la turbine est exploitée au maximum.
- Il réduit les coûts d’exploitation et de maintenance en simplifiant la conception des installations et en utilisant des composés hygroscopiques qui protègent le cycle de la corrosion, du pH et de l’encrassement.
- Il offre une flexibilité opérationnelle maximale, car il s’adapte aux conditions ambiantes et aux besoins de l’usine. Il permet également d’intégrer des améliorations au cycle de Rankine, telles que la surchauffe, le réchauffage, la régénération ou les conditions supercritiques.
- Réduction de l’impact sonore par rapport aux technologies actuelles
- Il permet le refroidissement à sec dans des environnements où la température est supérieure à 40 °C, ce qui constitue une avancée pour la production d’énergie dans les zones arides ou en manque d’eau.
Elle élimine également les impacts visuels, tels que les panaches, et s’aligne sur les objectifs de la COP21 et de la COP23 en matière d’atténuation du changement climatique.
Applications du cycle hygroscopique
Le cycle hygroscopique se distingue par sa polyvalence, offrant des applications clés dans le domaine de la production d’énergie et de l’optimisation des processus industriels.
Les domaines dans lesquels ce cycle a le plus d’impact sont les suivants :
- Production d’électricité :
- Centrales thermoélectriques.
- Solaire thermique.
- Plantes à biomasse.
- Centrales nucléaires.
- Cycles combinés.
- L’énergie géothermique.
- Cogénérations.
- Condensation de la vapeur d’eau.
Il peut être mis en œuvre tant dans les nouvelles constructions que dans les usines existantes, offrant une amélioration substantielle de la compétitivité en réduisant les coûts de production dans chacun de ces domaines.
Conclusion
La mise en œuvre du cycle hygroscopique permet d’économiser l’eau de refroidissement, d’accroître l’efficacité, de réduire les coûts de maintenance et d’éliminer les panaches de fumée. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour des projets auparavant irréalisables, grâce à des améliorations techniques, économiques et environnementales, facilitant leur réussite et contribuant à l’expansion de la production d’électricité d’une manière plus efficace et durable.
