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Méthodes avancées d'efficacité énergétique et de conversion. Le secteur continue d'optimiser et de concevoir des unités de turbines à vapeur supercritiques avancées. Ces unités peuvent atteindre une efficacité thermique remarquable supérieure à 50 % lorsqu'elles sont utilisées pour la production d'électricité. Cela signifie que, lorsque la pression de la vapeur principale est de 35,5 MPa et que la température d'entrée de la vapeur est de 631 °C, ces unités présentent un rendement supérieur à celui d'autres unités industrielles. Ces unités intègrent des conceptions aérodynamiques avancées ainsi que des profils d’aubes supersoniques à rendement accru. Ces conceptions améliorent à la fois l’écoulement de la vapeur et la conversion énergétique. En outre, ces unités utilisent des matériaux d’aubes en alliage de titane au lieu de l’acier traditionnel. Ces matériaux contribuent à résister aux fortes forces centrifuges engendrées par les vitesses de rotation élevées, ce qui favorise ainsi un meilleur taux d’utilisation de l’énergie. Dans les grands projets de production d’électricité, cet avantage en termes d’efficacité dépasse largement l’augmentation de la quantité de chaleur injectée, ce qui fait des turbines à vapeur le choix privilégié des grandes centrales électriques.
Fonctionnement stable et longévité
Toutes les turbines à vapeur présentent un avantage fondamental : leur durabilité et leurs performances stables. La conception avancée, ainsi que la qualité globale de la fabrication et de l'assemblage, sont essentielles pour relever le défi ultime : un fonctionnement continu et fiable à des charges élevées. Les aubes en forme d'arbre de Noël destinées aux fortes charges, ainsi que les capots amortisseurs à entretoises réglables, contribuent à la protection et à la sécurité des éléments opérationnels et des cœurs, même dans les conditions les plus défavorables de forte charge. L'Organisation internationale de normalisation (ISO) et les normes nationales applicables, telles que l'ISO 9001 et l'ISO 16675, contribuent à la qualité de production et à la maintenance des turbines à vapeur ; les normes résumées ci-dessus offrent une fiabilité pratique éprouvée, puisqu’il a été observé que de grandes turbines à vapeur assurent un fonctionnement continu et une production d’énergie (avec l’appui de périodes de maintenance planifiées) supérieure à cinq ans, les composants à haute vitesse de rotation ayant été conçus pour garantir une fiabilité opérationnelle de 122 MPa à 630 degrés pendant 100 000 cycles (il s’agit d’une exigence opérationnelle majeure pour une grande installation de production d’énergie). Ce niveau de fiabilité est hautement requis afin d’assurer un service ininterrompu pour la production d’énergie destinée aux procédés industriels et au maintien des opérations civiles quotidiennes d’une société.
Performance en matière de protection de l'environnement et d'émissions faibles en carbone
Les turbines à vapeur présentent de nombreux avantages en matière de production d'énergie respectueuse de l'environnement. Elles peuvent contribuer à la réalisation de l'objectif mondial de neutralité carbone. Grâce à l'utilisation d'une technologie avancée de vapeur ultra-supercritique, la combustion du charbon peut être réduite à 256,28 grammes/kWh. En outre, une unité d'un million de kW génère 945 000 tonnes/an de CO2 en moins tout en économisant 350 000 tonnes de charbon par rapport aux technologies plus anciennes. Pour la production d'électricité à partir des déchets thermiques industriels, les turbines à vapeur combinées à la technologie du dioxyde de carbone supercritique permettent d'augmenter de plus de 85 % l'efficacité d'utilisation des déchets thermiques. Des données suffisantes issues d'une variété d'activités industrielles permettent de déterminer les performances acceptées des turbines à vapeur. Ces dernières sont également conformes à la certification ISO 14001 relative à la gestion environnementale, ce qui permet aux solutions de production d'énergie à grande échelle de s'aligner davantage sur la promotion mondiale de la protection verte de l'environnement.
Turbines à vapeur et avantages économiques liés au cycle de vie complet
Lorsqu'on examine l'ensemble du cycle de vie des projets de production d'énergie à grande échelle, les turbines à vapeur exercent un impact coûts très positif. Cet impact positif s'explique par leur haut rendement thermique et leurs faibles taux de défaillance des équipements. À mesure que le rendement thermique augmente, la quantité de combustible consommée par une centrale électrique diminue, ce qui entraîne une réduction des coûts liés au combustible. En outre, comme elles nécessitent moins d'entretien, les coûts de réparation peuvent être plus faibles. Par ailleurs, on évite ainsi les conséquences économiquement désastreuses liées à une défaillance soudaine des équipements. À titre d'exemple, une unité combinée composée d'une chaudière à lit fluidisé circulant ultra-supercritique de 700 MW et d'une turbine à vapeur permet d'économiser environ 175 000 tonnes de charbon standard par an, ce qui peut avoir un impact significatif sur les coûts de combustible de la centrale électrique. Le secteur dispose également d'une chaîne de production et d'approvisionnement mature pour les turbines à vapeur. Dans une perspective positive, cette chaîne de production et d'approvisionnement repose sur une fabrication normalisée des composants et sur des réseaux mondiaux de services après-vente. Cela accélère la livraison des équipements et réduit les coûts opérationnels et de gestion associés à ces derniers. Grâce à leur longévité et à leur efficacité énergétique, les investisseurs dans de grandes centrales électriques peuvent rapidement rentabiliser leur investissement initial.
Grande flexibilité dans diverses situations
L’une des principales raisons pour lesquelles les turbines à vapeur sont largement utilisées dans le secteur de la production d’énergie est leur souplesse, qui leur permet de répondre aux besoins variables de la production d’électricité à grande échelle dans diverses situations. En plus de constituer l’élément principal des grandes centrales thermiques, elles peuvent également être intégrées à des systèmes nucléaires afin de fournir aux bases industrielles de la vapeur et de l’électricité sans émission de carbone, permettant ainsi une utilisation globale de l’énergie nucléaire. Dans le domaine de l’extraction énergétique dans le secteur minier, des installations industrielles et municipales à grande échelle, ainsi que des systèmes intégrés de turbines à vapeur à grande échelle au niveau municipal, les turbines à vapeur peuvent être configurées de manière souple afin de s’aligner sur les besoins réels en charge électrique et d’améliorer encore l’efficacité globale de la production d’électricité lorsqu’elles sont couplées à des groupes électrogènes fonctionnant au gaz. Le secteur a pu développer des systèmes de production et de service entièrement personnalisés afin de répondre aux besoins variables de production d’électricité dans différentes régions et de s’adapter aux besoins énergétiques des grands projets dans des régions culturelles et économiques variées, y compris la fourniture rapide de stocks et de systèmes de turbines à vapeur pour la production d’électricité sur mesure.