Bois énergie

Cogénération biomasse

Turbine à vapeur

Schéma de principe

Schéma de la turbine à vapeur

Principe

La turbine à vapeur est sans doute la technologie la plus employée actuellement pour la production électrique à partir de biomasse. Elle est cependant réservée à des installations de forte puissance (supérieures au mégawatt). Elle fonctionne selon le cycle de Rankine et nécessite la mise en œuvre de chaudières produisant de la vapeur à haute pression. Cette technologie est ancienne et bien maîtrisée. Une installation de cogénération biomasse mettant en oeuvre une turbine à vapeur comporte les éléments suivants :

  • Un foyer de combustion de la biomasse qui fournit la chaleur nécessaire au procédé,
  • Un évaporateur qui fournit de la vapeur à haute pression (quelques dizaines de bar),
  • Une turbine qui détend la vapeur et dont l’arbre produit le travail moteur,
  • Un alternateur qui fournit l'électricité,
  • Un condenseur qui permet, grâce à une source froide (l’eau de retour d’un réseau de chauffage urbain, par exemple), de condenser totalement la vapeur,
  • Une pompe qui redonne au fluide la pression qu’il avait à l’amont de la turbine.

La turbine à vapeur peut être soit à contre-pression, soit à condensation. Dans le dernier cas, l’essentiel de l’énergie disponible sur la vapeur est employée, mais le rendement de détente isentropique n’est que de 60 % environ, alors qu’il est de 90 % en détente monophasique (c’est-à-dire dans le cas de la turbine à contre-pression). Le rendement électrique de la turbine dépend de sa taille. Les valeurs de rendement couramment admises sont données dans le tableau ci-dessous.

Type de turboalternateur Puissance (kWe) Rendement (%)
Contre-pression 500 – 1 50012 – 14
1 500 – 5 00012 – 15
5 000 – 10 00015 – 20
Condensation 500 – 1 50015 – 20
1 500 – 10 00020 - 25

Avantages / Inconvénients

La turbine à vapeur est une technologie éprouvée, fiable et qui offre la possibilité d'utiliser tout type de combustible. Cependant, les coûts d'investissements sont assez élevés et ce type de système reste très encombrant. Enfin, la turbine à vapeur possède un faible rendement électrique à petite puissance ce qui en fait un système peu rentable pour les petites installations de cogénération à partir de biomasse.







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