Consommation spécifique de chaleur (heat rate)
Énergie de combustible consommée par une centrale thermique pour chaque kWh d’électricité produit ; l’inverse du rendement, généralement en BTU/kWh ou en kJ/kWh.
Le heat rate mesure le rendement d’une centrale thermique dans l’autre sens : combien de chaleur de combustible faut-il par unité d’électricité ? Plus il est bas, mieux c’est. C’est l’indicateur standard de l’industrie électrique américaine et des garanties de performance des centrales, et la donnée de base pour calculer le coût du combustible par MWh.
Heat rate (BTU/kWh) = 3,412 / η
Exemple : 6,400 BTU/kWh → 3,412 / 6,400 = 53.3% (PCS)
Coût du combustible (USD/MWh) = heat rate (MMBtu/MWh) x prix du combustible (USD/MMBtu)
Valeurs typiques à pleine charge (US EIA, sur PCS) :
- CCGT moderne : 6 200–6 800 BTU/kWh (50–55 % sur PCS, 56–62 % sur PCI)
- Moyenne du parc américain de cycles combinés gaz : environ 7 500 BTU/kWh
- Turbines à gaz à cycle ouvert : 9 500–11 500 BTU/kWh
- Centrales vapeur au charbon : 9 500–10 500 BTU/kWh (moyenne du parc environ 10 000 ; supercritique environ 8 700)
- Nucléaire : environ 10 400 BTU/kWh en équivalent thermique (rendement de 33 %)
Le heat rate augmente (se dégrade) à charge partielle, pendant les démarrages et par forte chaleur ambiante, ce qui pénalise les centrales qui modulent pour équilibrer les renouvelables variables. Il faut préciser s’il s’agit de production brute ou nette (après consommation des auxiliaires) et d’une base PCS ou PCI ; voir pouvoir calorifique.
Termes associés
Tous les termes →- Pouvoir calorifique (PCS / PCI)
Chaleur dégagée par la combustion complète d’une quantité unitaire de combustible ; le pouvoir calorifique supérieur inclut la chaleur de condensation de la vapeur d’eau, l’inférieur l’exclut.
- Centrale à cycle combiné gaz (CCGT)
Centrale qui fait tourner une turbine à gaz et utilise ses gaz d’échappement chauds pour produire de la vapeur alimentant une seconde turbine, à vapeur, avec un rendement électrique de 55 à 64 %.
- MMBtu
Un million de British thermal units (1,05506 GJ, 293,07 kWh) ; l’unité de prix de référence du gaz naturel et du GNL aux États-Unis et en Asie.
- BTU (British thermal unit)
Unité de chaleur traditionnelle, correspondant à peu près à l’énergie nécessaire pour élever d’un degré Fahrenheit la température d’une livre d’eau ; 1 BTU (IT) = 1 055,06 J.
- Turbine à combustion à cycle ouvert (TAC, OCGT)
Turbine à gaz à cycle simple qui rejette directement ses gaz chauds dans l’atmosphère : un rendement plus faible (33 à 42 %) en échange d’un démarrage rapide et d’un faible coût d’investissement ; elle sert surtout en pointe.
- 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.