II-1.Définition de la
cogénération:
On appelle cogénération (ou encore
production combinée chaleur force), un système
dans lequel, en brûlant un combustible primaire, on produit
simultanément de l'énergie mécanique et de
l'énergie thermique. Le combustible primaire est
généralement un produit fossile commercialisé : charbon,
gaz naturel, GPL (gaz de pétrole liquéfié), fuel lourd ou
domestique ; il peut s'agir aussi de bois ou de biomasse, ou encore d'un
produit de récupération : biogaz, ordures
ménagères, déchets industriels, gaz fatals, etc.
L'énergie mécanique disponible
sur l'arbre de la machine motrice, est utilisée pour entraîner une
autre machine tournante (ventilateur, compresseur) ou le plus
fréquemment un alternateur qui fournit du courant électrique.
L'énergie thermique est disponible
soit directement, soit après transformation, sous la forme d'un fluide
caloporteur facilement utilisable : vapeur, eau chaude, eau surchauffée,
air chaud, etc.
II-2. Principe de la
cogénération
Le principe de la cogénération est contenu dans
son nom : elle consiste à produire, à partir d'une énergie
primaire combustible, deux énergies secondaires utilisables : une
énergie mécanique ou électrique et une énergie
thermique.
mcan qe c
Figure 2.7 : Principe de la
cogénération
II-3. Les types d'installations
Cogénération
Les principaux systèmes de cogénérations
sont classés en deux groupes :
Eergie
v' Technologies matures (Turbines à vapeur, Turbines
à gaz et Moteurs à combustion
thermique
interne).
v' Technologies nouvelles (Piles à combustible, Moteurs
Stirling, Micro turbines).
II-3-1. Turbine à vapeur:
Cette technique, réservée aux industriels
pouvant produire de grandes quantités de vapeur, permet de produire de
l'électricité lorsque de la vapeur est produite en
excédent, permettant de régulariser sa consommation, par
conversion énergétique. C'est aussi la principale technique
utilisée dans les grosses centrales électriques,
nucléaires ou à combustibles fossiles, pour convertir
l'énergie thermique du combustible en électricité.
La cogénération par turbine à vapeur
permet d'utiliser des sources d'énergie primaires variées, dont
entre autres les sources d'énergie diverses issues de la valorisation
des déchets de l'industrie, tels que les déchets de bois dans les
scieries, où les déchets végétaux de
l'agriculture.
Le cycle thermodynamique des turbines à vapeur est
basé sur le cycle de Rankine. A l'aide de la chaleur
dégagée par la combustion d'un combustible, on produit de la
vapeur à haute pression dans une chaudière. Cette vapeur
est ensuite dirigée vers une turbine, où en se détendant,
entraîne la turbine. Sortie de la turbine, la vapeur est condensée
et ramenée à la chaudière, où ce cycle recommence.
Dans ce cycle, la combustion est externe : c'est-à-dire qu'il n'y a pas
de contact direct entre le fluide process (vapeur) et le foyer. Ainsi le
combustible ne requiert pas de spécifications de qualités
précises et donc tout combustible peut être employé.
Figure 2.8 :
Cogénération par Turbine à
vapeur
t
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