Cycle Rankine : Principe de base
Le cycle Rankine est un cycle thermodynamique utilisé dans les centrales thermiques pour produire de l’électricité. Il est basé sur la transformation de l’eau en vapeur puis en liquide à l’aide d’une chaudière et d’un condenseur. Le cycle Rankine est un cycle en boucle fermée, ce qui signifie que l’eau est réutilisée en continu.
Le cycle Rankine comporte quatre étapes principales : la compression, la vaporisation, l’expansion et la condensation. La première étape consiste à comprimer de l’eau liquide dans une chaudière pour augmenter sa pression et sa température. Ensuite, l’eau est vaporisée à haute température et haute pression, produisant de la vapeur qui est utilisée pour entraîner une turbine. La turbine convertit l’énergie cinétique de la vapeur en énergie mécanique, qui peut être utilisée pour produire de l’électricité. Enfin, la vapeur est refroidie et condensée en eau liquide dans un condenseur, puis renvoyée dans la chaudière pour un nouveau cycle.
Exemple de cycle Rankine : centrale thermique à vapeur
Une centrale thermique à vapeur est un exemple typique d’utilisation du cycle Rankine. Dans ce type de centrale, une chaudière brûle de la biomasse, du charbon, du gaz naturel ou du pétrole pour produire de la chaleur. Cette chaleur est ensuite utilisée pour chauffer de l’eau, qui se transforme en vapeur. La vapeur est utilisée pour entraîner une turbine, qui est reliée à un alternateur produisant de l’électricité. La vapeur est ensuite refroidie et condensée en eau liquide, qui est renvoyée dans la chaudière pour un nouveau cycle.
Les avantages du cycle Rankine
Le cycle Rankine présente plusieurs avantages par rapport à d’autres cycles thermodynamiques. Tout d’abord, il est relativement simple et robuste, ce qui signifie qu’il peut être utilisé dans une large gamme de situations. De plus, le cycle Rankine est très efficace, avec un rendement énergétique élevé qui peut atteindre jusqu’à 50%. Enfin, le cycle Rankine peut être utilisé avec une grande variété de sources de chaleur, y compris les combustibles fossiles, la biomasse, l’énergie solaire et géothermique.
Les inconvénients du cycle Rankine
Malgré ses nombreux avantages, le cycle Rankine présente également des inconvénients. Tout d’abord, il est relativement lent, avec un temps de réponse lent aux fluctuations de la demande électrique. De plus, le cycle Rankine nécessite souvent une grande quantité d’eau pour refroidir la vapeur dans le condenseur, ce qui peut poser des problèmes dans les régions où l’eau est rare. Enfin, le cycle Rankine produit souvent des émissions de gaz à effet de serre, en particulier lorsque des combustibles fossiles sont utilisés pour produire de la chaleur.
