INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : CENTRALES THERMIQUES
1. Turbine à gaz
1.1 Principe
1.2 Cycle idéal de Brayton
1.3 Cycle réel de Brayton
2. Turbine à vapeur
2.1 Principe
2.2 Cycle idéal de Rankine
3. Centrale à cycle combiné
3.1 Principe
3.2 Chaudière de récupération (HRSG)
3.3 Diagramme T-Q d’une chaudière de récupération
4.4 Rendement du cycle combiné
Références bibliographiques
CHAPITRE II : CENTRALES THERMIQUES SOLAIRES
1. Quelques notions sur les centrales à concentration solaire
2. Fluides caloporteurs
2.1 Température maximale du fluide caloporteur
3. Collecteurs solaires
3.1 Collecteurs cylindro-paraboliques
3.2 Collecteur de Fresnel
3.3 Tour centrale
3.4 Miroir parabolique (Dish-Stirling)
4. Schémas thermodynamiques d’intégration d’énergie solaire
4.1 Centrale solaire avec stockage thermique
4.2 Centrale solaire hybride
4.3 Système solaire intégré dans une centrale à cycle combiné
Références bibliographiques
CHAPITRE III : ANALYSE EXERGÉTIQUE
1. Analyse exergétique
1.1 Principe
1.2 Exergie du travail et exergie de la chaleur
1.3 Destruction d’exergie
1.4 Formes d’exergie
1.4.1 Exergie physique
1.4.2 Exergie chimique
1.5 Bilan d’exergie
1.6 Rendement exergétique
1.6.1 Turbine
1.6.2 Échangeur de chaleur
1.6.3. Compresseur
1.6.4 Chambre de combustion
2. Simulation thermodynamique
2.1 Cycle-Tempo
2.2 Principe de la simulation thermodynamique
Références bibliographiques
CHAPITRE IV : LA CENTRALE HYBRIDE DE HASSI R’MEL
1. Site d’implantation
2 . Description de la centrale de Hassi R’Mel
2.1 Bloc de puissance
2.2 Champ solaire
2.3 Générateur Solaire de Vapeur (GSV)
Références bibliographiques
CHAPITRE V : RESULTATS ET DISCUSSION
1. Rendement exergétique
2. Destruction d’exergie
3. Effets du rayonnement solaire et de la température ambiante sur les performances de la centrale
3.1 Effet du rayonnement solaire
3.2 Effet de la température de l’air ambiant
CONCLUSION
Chapitre I Centrales thermiques
Analyse thermodynamique
Dans ce chapitre on donne les principes thermodynamiques de la conversion de l’énergie solaire en électricité.
La production de l’électricité solaire thermique se fait par l’intégration d’un champ solaire dans une centrale thermique conventionnelle, à savoir, turbine à gaz, turbine à vapeur, ou centrale à cycle combiné.
1. Turbine à gaz
1.1 Principe
Une turbine à gaz est une installation thermique dont le rôle est de produire de l’énergie électrique à partir de la combustion d’un hydrocarbure (fuel, gaz,…). La turbine à gaz est le plus souvent à cycle ouvert et à combustion interne, Figure I-1. Dans ce genre d’installations l’échappement de la turbine à gaz se fait directement dans l’atmosphère. Si l’échappement de la turbine à gaz se fait vers une Chaudière de Récupération (HRSG) et si la vapeur produite sert au fonctionnement d’une turbine à vapeur, on parle alors de centrale à cycle combiné. Lorsque la vapeur est utilisée pour d’autres processus, au lieu de la turbine à vapeur, on utilise le terme de cogénération (production d’électricité et de vapeur) pour décrire cette installation.
Le cycle thermodynamique selon lequel fonctionne une turbine à gaz est appelé cycle de Brayton. Les quatre phases du cycle de Brayton sont représentées sur Figure I-2 par un schéma température-enthalpie (T-H). Le schéma T-H est un moyen commode pour illustrer et analyser le comportement d’une centrale. La température (T) est placée sur l’axe vertical et l’enthalpie (H) sur l’axe horizontal. L’enthalpie est la propriété des corps à transformer l’énergie disponible en travail.
Le schéma T-H permet l’analyse des cycles thermodynamiques parce qu’il indique la quantité de chaleur nécessaire pour réaliser un processus durant un cycle. Si on représente chaque processus par une courbe sur le schéma T-H, la zone située sous la courbe est la quantité de chaleur requise pour réaliser ce processus.
Chaque processus du cycle de Brayton peut être tracé sur le schéma T-H de la Figure I-2. Le premier processus est celui de la compression de l’air dans le compresseur qui est représentée par la ligne 1-2. La compression de l’air est accompagnée d’une augmentation de la température et de la pression ce qui cause une augmentation correspondante d’enthalpie. Au fur et à mesure du travail exercé sur l’air, ce dernier emmagasine l’énergie sous forme de température et de pression.
La puissance (l’énergie) nécessaire à ce travail provient de la turbine qui est directement couplée au compresseur de la turbine à gaz par un arbre commun.
Le deuxième processus, représenté par la ligne 2-3, consiste à ajouter de la chaleur au cycle, à pression constante, en brûlant du combustible. La température du gaz résultant de la combustion s’élève fortement par rapport à la température de l’air en sortie du compresseur. Le troisième processus, représenté par la ligne 3-4, correspond à la détente et au refroidissement du gaz qui traverse la turbine. L’énergie du gaz chaud sous pression est utilisée pour effectuer le travail. Le dernier processus du cycle de Brayton, représenté par la ligne 4-1, est le refroidissement du gaz chaud qui s’échappe dans l’atmosphère. Le gaz se mélange à l’air ambiant et sa température diminue.
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