Une centrale électrique à énergie fossile produit de la vapeur en portant de l’eau à ébullition. Cette vapeur fait ensuite tourner une turbine qui produit elle-même de l’électricité grâce à un générateur. Apparemment simple, ce processus se révèle être plus ou moins efficace selon la manière dont la centrale électrique fonctionne.
Cela dépend, en effet, de nombreux paramètres qui peuvent être modifiés au niveau d’une telle installation. Il peut s’agir de la manière dont les différentes énergies fossiles sont combinées mais également de la façon dont on alimente la chaudière.
Le mode de chauffe et la production de vapeur peuvent varier. Par ailleurs, de nombreux paramètres peuvent être modifiés au niveau de la turbine et du générateur. Une centrale électrique ressemble, en quelque sorte, à un énorme poste de radio avec des douzaines de boutons qu’il faut ajuster au plus précis de façon à optimiser son fonctionnement.
De plus, l’ensemble du processus n’a rien de statique car il varie en fonction de la qualité du combustible et de la température extérieure. L’installation doit être paramétrée en fonction de ces variables et d’un certain nombre de contraintes. C’est approximativement toutes les heures, qu’il est nécessaire de modifier certains paramètres de façon à s’assurer que la centrale continue à fonctionner à son niveau optimum.
Seule une solution informatique basée sur un modèle mathématique peut permettre de déterminer, à tout moment, quels sont les paramètres concernés et quelle est la valeur de l’optimum. La société Algorithmica Technologies apporte une solution (OMEN) capable précisément de faire les deux, tout en communiquant les données de façon simple et pratique aux opérateurs.
| Générateur solaire, centrale électrique 1000 Wh avec 2 panneaux solaires 100 W | Centrale Électrique Portable 720 Wh avec Panneau Solaire 160 W |
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Sans modèle mathématique – ou avec un modèle ne permettant pas d’optimisation – point de salut car le personnel se trouve dans une situation fort délicate. Il doit dans ce cas, en effet, déterminer lui-même les réglages à effectuer alors même que plusieurs milliers de mesures sont enregistrées, seconde après seconde, au niveau de l’ensemble de l’installation et que des douzaines de paramètres sont susceptibles d’être modifiés. Cette tâche dépasse complètement l’être humain. De plus, les équipes d’exploitation tournant, il en est de même du contrôle opéré sur l’installation. Nul n’en a un contrôle complet dans la mesure où chaque opérateur « récupère » l’installation dans un état donné, en fonction de ce que son prédécesseur a choisi de faire. Au cours de ses huit heures de travail, une équipe aura tout juste le temps d’essayer d’amener l’installation à ce qu’elle suppose être son optimum avant que l’équipe suivante prenne le relais.
C’est la raison pour laquelle il est nécessaire de mettre en place une démarche qui soit constante dans le temps. Le fait d’être orientés par un ordinateur permet aux opérateurs d’acquérir une plus grande connaissance de l’installation et de renforcer leurs compétences. Ainsi, le rendement d’une centrale électrique est loin d’être aussi immuable que peut l’imaginer le grand public. Il est fonction des interventions des opérateurs et peut être augmentée de façon très importante, grâce au recours à l’intelligence artificielle analytique.
Résultat : Ce type de solutions permet d’obtenir un gain de productivité de l’ordre de 1% en moyenne, ce qui se traduit par plus d’électricité par tonne de combustible consommée, moins d’installations nécessaires globalement et, bien entendu, moins d’émissions de gaz à effet de serre.
pas de deuxième circuit utilisant un liquide bouillant à basse température comme l’amoniaque(en circuit fermé) pour récupérer un part significative d’énergie perdue de toutes ces centrales thermiques . La technique existe pourtant depuis longtemps notamment dans la production électrique sous basse énergie comme dans la géothermie moyenne température ou l’énergie thermique des mers. Il y a sûrement une raison mais laquelle ? Raison technique ? Coût d’investissement ? Simple inertie ?
A mon avis, c’est surtout du à des contraintes de rendement thermodynamique. Avec une centrale thermique (gaz, nucléaire, charbon, solaire, etc.) le rendement ne peut pas dépasser le rendement de Carnot ( = 1 – Tf/Tc, avec Tf = température de la source froide, qui refroidit le système ; Tc = température de la source chaude, ie : la chaudière, le réacteur). Si une centrale électrique a pour caractéristiques Tf = 20°C = 293 K et Tc = 500°C = 773 K, son rendement maximal sera de 1 – 293/773 = 62% Peu importe ce qui se passe à l’intérieur du système (un étage, deux étages) vous n’aurez jamais de rendement global supérieur à celui-ci, c’est mathématiquement impossible. Par contre, un découpage de la réaction en cascade permettrait peut-être de rendre les réactions plus proches d’une réaction idéale. Alors, on pourrait se rapprocher de ces 62%. La question se pose alors de savoir avec quoi on va faire ces cascades. On va multiplier les machines, donc exploser le coût de la centrale (et son impact environnemental, par la même occasion), on va probablement avoir des déperditions thermiques, mécaniques (on ne fait plus tourner un arbre, mais plusieurs). En fin de compte, notre solution risque de coûter bien trop cher par rapport aux économies réalisées. Je ne sais pas si des études ont été faites là-dessus, mais j’ai tout de même quelques calculs de coin de table, résumés ci-dessus. Cordialement.
A l’article ci-dessus je voudrais rajouter 2 points: 1) Centrale à Cycle Combiné non évoqué ci-dessus: Une centrale à cycle combiné généralement appelé CCGT (Combined Cycle Gas Turbine) est une centrale thermique qui associe 2 turbines : une turbine à gaz, et une turbine à vapeur. Chacune de ces turbines entraîne une génératrice qui produit de l’électricité : dynamo ou alternateur. On combine parfois 2 turbines gaz à 1 turbine vapeur…. 2) SNCC: Syst. Numérique de Contrôle Commande (mono ou multi-ordinateurs) Dans les installations modernes ce n’est pas/plus »l’Opérateur qui pilote seul le Process » mais le/les programme(s) de Contrôle-Commande véritable »scenario pensé » mis au point et programmés en amont dans le/les calculateurs se basant sur un ensemble de mesures & capteurs, des consignes, des programmes et algorithmes d’optimisation et d’intelligenceartificielle L’Opérateur ou les Opérateurs sont là en »garde-fou » et pour identifier des anomalies au moyen d’Alarmes et d’Alertes affichées par le/les calculateurs et pour remédier à des pannes matérielles sur des équipements ou appro matières… Ci-dessus décrit ce qui se faisait il y a 10 ou 15 ans ! Par contre on reste tributaire des réalités physiques citées par Umwelt… A+ Salutations Guydegif(91)
Ce cycle est utilisé depuis longtemps pour récupérer de l’énergie lorsque le différentiel thermique est trop faible. Le rendement maximun des centrales à vapeur est de 38 % , arriver à un rendement de 45 % donnerait à construire virtuellement 3 ou 4 centrales nucléaires . A 3 milliards d’euro la centrale je pense qu’il y a de quoi construire des centaines de turbines à amoniac
Pour pallier la peur ou hantise de l’amoniac pourquoi ne pas utiliser de l’isobutane ou autre »fluide de travail » permettant d’optimiser les résultats? Mis en oeuvre par le GEIE de Soultz sous Forêts…géothermie profonde, autre sujet du jour. A+ Salutations Guydegif(91)
Je souhaiterai avoir des pistes d’optimisation de la production electrique dans une centrale thermique utilisant de l’energie fossile( HFO et Gasoil).