Vue d'ensemble
Process hybride dans les centrales géothermiques
Fournisseur de solutions complètes pour les process géothermiques
Les centrales géothermiques hybrides associent deux process dans une même centrale afin d'optimiser l'exploitation de l'énergie : le process à vapeur de vaporisation, et le process binaire. La saumure chaude (170 °C - 260 °C) n'arrive pas à ébullition en raison de la pression au fond du puits. La saumure est pompée à la surface par des pompes de puits à plusieurs étages – la chute de pression cause la vaporisation de la saumure chaude. La vapeur est séparée de la saumure condensée par un séparateur. La vapeur séparée (5 – 10 bar, 150 – 220 °C) est lavée, séchée et utilisée pour propulser une turbine à vapeur. Dans les centrales hybrides, l'énergie résiduelle de la vapeur quittant la turbine est utilisée dans un cycle organique de Rankine pour faire évaporer le fluide de travail (en général du pentane). Le mélange de saumure et de condensat de vapeur est réinjecté dans le champ géothermique par des pompes haute pression. Le cycle organique de Rankine est un cycle fermé utilisant un fluide de travail (isopentane ou isobutane), qui ont une température d'ébullition plus basse que celle de l'eau. La boucle est séparée de la saumure par la conception de l'échangeur de chaleur du préchauffeur et de l'évaporateur. Le fluide de travail est d'abord préchauffé puis évaporé – le gaz (environ 20 bar à 150 °C) entraîne la turbine, produisant ainsi de l'électricité. Le gaz exploité (environ 4 bar à 75 °C) revient dans le condenseur sous forme de liquide. La pompe d'alimentation ferme la boucle et recommence le cycle.
La vapeur géothermique contient des gaz incondensables et est proche de la saturation, voire humide. Il est très difficile de la mesurer de façon fiable et précise. KROHNE dispose de solutions de mesure de débit spécialement conçues pour les conditions spécifiques de la vapeur, comprenant des débitmètres à tube Venturi OPTIBAR étalonnés d'usine, avec chambre annulaire préchauffée et cône de longueur droite amont en acier inox de qualité supérieure, et des sections d'étranglement, associés aux transmetteurs de pression différentielle OPTIBAR DB 7060 C et à d'autres composants, qui forment ensemble une solution de mesure de débit complète. En appliquant le système spécial pour gaz humide de KROHNE, selon le principe de ratio de perte de charge démontré par la pratique dans le secteur, il est possible de surveiller en direct les changements du process, par exemple les changements brusques d'humidité de la vapeur et le transfert de liquide vers la turbine à vapeur. Cet outil est un système puissant de surveillance d'intégrité de la centrale, qui améliore la sécurité du process et augmente la durée de vie de la turbine.
La saumure géothermique est chaude et corrosive : elle contient du H2S, de la silice et d'autres substances indésirables. Du vide peut être présent dans les conduites, ainsi que des températures élevées. KROHNE dispose de la technologie de mesure la mieux adaptée pour chaque point de mesure, grâce à des débitmètres électromagnétiques OPTIFLEX dédiés avec revêtement spécial qui offrent une faible diffusion et une grande résistance au vide. Le pentane, le butane et d'autres fluides à faible point d'ébullition sont utilisés comme fluides dans les centrales binaires et hybrides. Dans le cycle organique de Rankine, il est nécessaire de mesurer les débits et les niveaux pour un contrôle du process efficace et sûr. Les débitmètres massiques Coriolis OPTIMASS et les débitmètres à ultrasons OPTISONIC 3400 sont parfaitement adaptés à ces applications tel que le cycle de Rankine. Ces débitmètres fournissent également des informations supplémentaires sur le process, notamment sur la masse volumique du fluide pour le diagnostic du process. Le niveau de liquide peut être mesuré en utilisant directement les transmetteurs de niveau radar à ondes guidées OPTIFLEX 2200 ou des jauges de niveau bypass de type BM26 qui peuvent intégrer différentes technologies de capteurs de mesure et peuvent également être installées en configurations redondantes.