Introduction
Les centrales géothermiques binaires sont l'un des trois principaux types de centrales géothermiques utilisées commercialement, les deux autres étant le type à détente et le type à vapeur sèche.
Contrairement aux deux autres types, les centrales binaires peuvent produire de l'électricité à partir de géofluide à une température beaucoup plus basse, aussi basse que 57°C. Le nombre de ressources dominées par l'eau accessibles à <150°C est bien plus grand que >150°C, ce qui signifie que les centrales binaires ont un potentiel beaucoup plus grand pour des applications plus larges que les deux autres types de centrales géothermiques. Les coûts d'installation initiaux pour les centrales binaires sont également plus bas, car il n'est pas nécessaire de forer aussi profondément pour atteindre le géofluide à une température adéquate; le forage représente généralement 30 à 50 % du coût total de construction d'une centrale géothermique.
Les centrales binaires bénéficient de coûts de maintenance des turbines plus bas car le fluide de travail n'est pas corrosif et ne provoque pas de dépôts. Les centrales géothermiques utilisant la méthode de génération à vapeur sèche ou à détente souffriront de dépôts, de corrosion et de problèmes associés aux gaz non condensables (GNC), mais ces problèmes ont un impact moindre sur les centrales binaires.
Un autre avantage des centrales binaires est la capacité d'être déployées sous forme de modules. Il n'est pas rare de voir des centrales de 0,5 à 2 MW expédiées, installées et mises en service, dans un délai court (jours ou semaines).
Fonctionnement
Le géofluide est pompé depuis un réservoir souterrain dominé par l'eau vers un échangeur de chaleur en surface. L'échangeur de chaleur transfère la chaleur du géofluide au fluide de travail (généralement à base d'hydrocarbures).
Le géofluide chauffe le fluide de travail au-delà de son point d'ébullition et le transforme en vapeur. Le géofluide est ensuite renvoyé au réservoir souterrain via la ligne d'injection. La vapeur du fluide de travail est dirigée vers une turbine à cycle organique de Rankine (ORC) où elle entraîne la rotation de la turbine.
La rotation de la turbine entraîne également un générateur AC qui est couplé à la turbine sur un arbre commun; l'électricité est ainsi produite par le générateur. Une fois que le fluide de travail est évacué de la turbine, il est condensé de nouveau en liquide à l'aide d'un condenseur. Il est nécessaire de condenser le fluide de travail afin qu'il puisse être pompé de nouveau vers l'échangeur de chaleur et que le processus puisse être répété.
Des tours de refroidissement sont utilisées pour refroidir la vapeur du fluide de travail et la condenser de nouveau en liquide. La chaleur de la tour de refroidissement est dissipée dans l'air, ou, évacuée vers une source d'eau telle qu'une rivière ou un lac. En général, des ventilateurs axiaux à tirage induit ou forcé sont utilisés et ceux-ci sont installés sous forme modulaire en tant que cellules de refroidissement.
Composants du Système
Ce modèle 3D montre tous les composants majeurs associés à une centrale géothermique binaire idéalisée, ceux-ci incluent :
- Puits de Production
- Puits d'Injection
- Échangeur de Chaleur
- Turbine à Cycle Organique de Rankine (ORC)
- Générateur AC
- Tour de Refroidissement
Ressources Supplémentaires
https://geothermal-energy-journal.springeropen.com/articles/10.1186/s40517-017-0074-z
https://www.energy.gov/eere/geothermal/electricity-generation