Quel est le cycle de Rankine?

Le cycle Rankine est un terme décrivant un processus qui utilise la chaleur pour effectuer le travail.Il porte le nom de l'ingénieur et physicien écossais William John Macquorn Rankine.Généralement, la chaleur produit de la vapeur qui entraîne une turbine.Il est principalement utilisé pour produire de l'électricité, et en 2011, représente environ 80% de l'électricité utilisée dans le monde.

Le principe de base implique un fluide mdash;généralement de l'eau, mais appelée le liquide de travail et mdash;coulant dans une boucle fermée avec quatre composants principaux: une pompe, une chaudière, une turbine et un condenseur.Dans la chaudière, une source de chaleur externe convertit le liquide de travail liquide en vapeur qui entraîne la turbine et est ensuite condensée en liquide, qui est pompé dans la chaudière.La vapeur laisse la chaudière à haute température mdash;jusqu'à 1 000 deg; f (538 deg; c) mdash;et pression mdash;jusqu'à 4 500 psig (31 026,4 kpag) mdash;Et c'est l'expansion de ce gaz chaud à haute pression qui entraîne l'arbre de la turbine, produisant une rotation qui peut produire de l'électricité ou conduire un moteur.L'efficacité du cycle de Rankine peut atteindre environ 40%.

Ce processus est la base de la plupart des centrales électriques où le carburant est utilisé comme source de chaleur pour produire de l'électricité.Le carburant peut être du pétrole, du charbon, du gaz, de la biomasse ou du nucléaire;Étant donné que la source de chaleur est externe, tout ce qui peut générer une chaleur suffisante peut être utilisé.La technologie de cycle de Rankine à plus petite échelle peut également être utilisée pour exploiter la chaleur des déchets des centrales électriques traditionnelles.Par exemple, les centrales électriques à gaz à gaz utilisent des turbines de combustion qui génèrent des gaz d'échappement chauds car, contrairement aux turbines à cycle de Rankine, elles ne fonctionnent pas dans une boucle fermée.Il est possible de les combiner avec un générateur de cycle Rankine qui utilise le gaz chaud pour produire la vapeur, améliorant ainsi considérablement l'efficacité énergétique.

Les fluides autres que l'eau peuvent être utilisés dans un cycle de Rankine où ils offrent des avantages dans des applications particulières.Par exemple, les centrales électriques qui fonctionnent dans des conditions très froides peuvent nécessiter un fluide avec un point de congélation inférieur.Un certain nombre de fluides organiques ont été utilisés et le pentane a été utilisé avec succès dans un générateur de cycle Rankine qui exploite les gaz d'échappement chauds d'une centrale à gaz en tant que source de chaleur, comme décrit ci-dessus.Un processus qui utilise du liquide organique de cette manière est connu comme un cycle de rankine organique (ORC).

De nombreux projets d'énergie renouvelable utilisent la technologie ORC pour générer de la puissance.Il est souvent utilisé dans les centrales géothermiques, et ce système a été adapté pour être utilisé dans certaines centrales solaires, où la lumière du soleil est concentrée pour fournir la chaleur pour conduire le cycle.Les petits générateurs qui utilisent cette technologie sont devenus disponibles pour exploiter la chaleur des déchets à partir d'une variété de processus industriels.