Généralités sur les ORC

ENERTIME, bureau d'études spécialiste de l'ingénierie de Centrale Biomasse ou de Chaufferie Biomasse, vous assiste dans la conception de votre projet de production d'électricité, de chaleur ou de cogénération par biomasse. Grâce aux technologies utilisées par Enertime (cycle organique de Rankine en particulier), produire électricité et ou chaleur par de la biomasse est aujourd'hui tres rentable sur des installations de taille moyenne (rendements élevés pour des investissements réduits). Vous voulez en savoir plus ? Contactez nous ou au + 33 1 75 43 15 40

ORC est l’acronyme d’ « Organic Rankine Cycle » en anglais, ce qui donne en français « Cycle Organique de Rankine » ou "Cycle Organique Rankine". La technologie des Cycles Organiques de Rankine (ORC) est très proche de la technologie utilisée dans les cycles vapeur (Cycle de Rankine) : un fluide de travail est chauffé et vaporisé grâce à une source de chaleur. La vapeur est ensuite détendue dans une turbine pour produire de l’électricité. Le fluide est ensuite condensé pour fermer le cycle thermodynamique. La différence entre les cycles classiques (cycle carnot) et les cycles organiques réside dans le choix du fluide de travail : dans les ORC, l’eau est remplacée par un fluide organique, ce qui améliorer le rendement du cycle.

Général Un module ORC reproduit à petite échelle le circuit eau/vapeur dans une centrale thermique à vapeur qui fonctionnent sur le même principe du cycle de Rankine mais avec de la vapeur d’eau et non pas un fluide organique. Ce module comprend un évaporateur destiné à récupérer l’énergie à la source chaude du cycle thermodynamique, une turbine accouplée à un alternateur qui transforme l’énergie thermique en énergie mécanique puis électrique et un condenseur destiné à condenser le fluide à la source froide qui est ramené dans l’évaporateur pour boucler le cycle de Rankine.
Quelle que soit la source de chaleur utilisée, un cycle ORC est composé de 3 boucles:

• La boucle thermiqueUne source de chaleur permet de chauffer un fluide thermique, typiquement de l’huile minérale ou synthétique. Cette huile possède l’avantage de rester à l’état liquide à haute température et sous des pressions faibles. Ce circuit permet de transférer l’énergie thermique de la source chaude à l’évaporateur du module ORC. Pour certaines applications l’huile peut être remplacée par de l’eau. Enfin à des températures plus basse, ce circuit de fluide caloporteur peut être évité et l’échange entre l’évaporateur du module ORC et la source chaude peut être direct.
• Le Module ORCLa vapeur organique produite dans l’évaporateur est détendue dans la turbine pour produire de l’électricité thermique. Après cette détente, le fluide organique est toujours à l’état de vapeur : il n’y aucune condensation dans la turbine ORC car les fluides utilisés ont la propriété d’être « séchant ». Cette propriété permet d’éviter l’apparition de gouttelettes entrainant une érosion de la turbine ORC et ainsi réduit les coûts de maintenance. De plus il est possible de récupérer une partie de l’énergie thermique de cette vapeur et d’augmenter ainsi le rendement du cycle en préchauffant le fluide organique venant du condenseur à travers un échangeur de chaleur appelé « récupérateur ». A la sortie du récupérateur la vapeur passe alors dans un condenseur. Le fluide organique alors en phase liquide est ensuite comprimé pour fermer le circuit.
• Circuit de refroidissement Un circuit de refroidissement est nécessaire pour condenser le fluide organique dans un module ORC. La température du circuit de refroidissement est une donnée critique pour l’efficacité de l’installation : plus elle est basse meilleure est le rendement. La technologie de refroidissement est aussi un paramètre important : un système de condensation à air (tour sèche) consomme plus d’électricité qu’un système utilisant de l’eau (tour humide ou circuit d’eau ouvert). La disponibilité en eau du site d’implantation est également un élément important à considérer dans le choix du type de système de refroidissement.

Les turbines utilisées pour transformer l’énergie thermique du fluide en énergie mécanique sont de deux types : turbines axiales ou turbines radiales. Le choix de la technologie pour la turbine ORC dépend de plusieurs paramètres (plage de températures et de pressions pour le fluide organique, type de réseau électrique alimenté, diagramme de charge…) et influe très fortement sur le design (détente sur un ou plusieurs étages, installation d’un cycle de rankine en cascade…), les performances (fonctionnement à charge partielle,…) et bien sûr le coût de l’installation. C’est une des raisons pour lesquelles les modules ORC sont toujours conçus pour des applications spécifiques (géothermie, biomasse, solaire, récupération de chaleur).

Pour ces différentes raisons, à capacité comparable, un module ORC avec fluide organique offrira un meilleur rendement qu'une machine thermodynamique classique donc offrira un prix de revient de l'électricité ou de la chaleur produite inférieure à une installation traditionnelle.

Vous recherchez des informations sur l'énergie biomasse et l'usage de module orc avec fluide organique pour produire de l'électricité ou de la chaleur ? Enertime est à votre disposition pour répondre à vos questions et vous suivre dans votre projet de développement d'énergie biomasse. Contactez nous au 01 75 43 15 40 ou par notre formulaire de contact.