Production d'électricité géothermique par vaporisation, binaire et hybride

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 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 (ORC) pour faire évaporer le fluide de travail (en général du pentane). Le mélange de saumure et 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 a une température d'évaporation 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 condensé. La pompe d'alimentation ferme la boucle et recommence le cycle.

Les fluides géothermiques contiennent des gaz incondensables entraînés (NCG) qui doivent être éliminés du process pour en augmenter l'efficacité. Les NCG sont éliminés du circuit par des éjecteurs à vapeur ou des pompes à vide. 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. La vapeur géothermique est proche de la saturation, voire humide.

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