Centrale géothermique à cycle binaire
Centrale géothermique où la saumure chaude chauffe un fluide de travail distinct, à bas point d’ébullition, qui entraîne la turbine : on peut ainsi produire à partir de ressources d’environ 100 à 180 °C.
Dans une centrale binaire, le fluide géothermal ne touche jamais la turbine. Il traverse un échangeur où il vaporise un fluide de travail secondaire, en général un composé organique comme l’isopentane, l’isobutane, le n-pentane ou un fluide frigorigène (cycle organique de Rankine, ORC), ou un mélange ammoniac-eau (cycle de Kalina). La vapeur entraîne une turbine, se condense dans des condenseurs à air ou à eau, puis repart vers l’échangeur grâce à une pompe. La saumure refroidie est réinjectée dans le réservoir.
Avantages :
- Fonctionne à des températures modérées (environ 100–180°C), bien plus répandues dans le monde que les ressources au-delà de 200°C qu’exige la vapeur flash
- Boucle fermée, sans émission directe notable de CO2 ni de H2S, puisque les gaz incondensables restent dissous dans la saumure réinjectée
- Unités modulaires de 1–30 MW
La contrepartie est un rendement faible, limité par le petit écart de température :
Les consommations auxiliaires des pompes de saumure et des ventilateurs des aéroréfrigérants peuvent absorber 15–30 % de la production brute, davantage par temps chaud, quand les condenseurs à air perdent en efficacité.
Le binaire est aujourd’hui la technologie la plus répandue en nombre d’unités et le type dominant pour les nouvelles centrales aux États-Unis (Nevada), en Türkiye, en Allemagne (bassin de la molasse bavaroise) et dans les projets de géothermie stimulée (EGS). Les centrales géothermiques atteignent en général des facteurs de charge de 70–90 %. La technologie ORC sert aussi à valoriser la chaleur fatale industrielle, la biomasse et l’énergie thermique des mers (OTEC).
Termes associés
Tous les termes →- Gradient géothermique
Augmentation de la température avec la profondeur dans la croûte terrestre, d’environ 25 à 30 °C par kilomètre en moyenne loin des limites de plaques tectoniques.
- Géothermie stimulée (EGS)
Réservoir géothermique créé en stimulant une roche chaude peu perméable, le plus souvent par fracturation hydraulique ou cisaillement, pour faire circuler de l’eau entre des puits pour en extraire la chaleur.
- Facteur de charge
Rapport entre l’énergie réellement produite par une centrale sur une période et celle qu’elle aurait produite en fonctionnant à pleine puissance nominale pendant toute cette période.
- ETM (énergie thermique des mers, OTEC)
Production d’électricité à partir de l’écart de température entre l’eau de surface chaude des tropiques et l’eau froide des profondeurs, en général de 20 à 25 °C, à l’aide d’un cycle thermodynamique.
- Cogénération (CHP)
Production simultanée d’électricité et de chaleur utile à partir d’un même combustible, avec un rendement global de 75 à 90 %, contre environ 35 à 60 % pour une centrale qui ne produit que de l’électricité.