La production d’énergie géothermique
Comprendre la production d’énergie géothermique
En tant qu’ingénieur en énergie renouvelable, votre mission est de réaliser une série de calculs pour déterminer la performance de la centrale géothermique de Geothera. Vous avez accès à des données clés sur les opérations de la centrale, et vous devez utiliser ces informations pour évaluer son efficacité énergétique.
Pour comprendre l’Extraction de Chaleur en Géothermie, cliquez sur le lien.
Données Fournies :
- Température de la source géothermique : 150°C
- Débit du fluide géothermique : 75 kg/s
- Efficacité de la centrale : 15%
- Capacité calorifique spécifique de l’eau (utilisée comme fluide de travail) : 4,18 kJ/kg·K
- Température de sortie du fluide après avoir généré de l’énergie : 100°C
Questions :
1. Calculez la quantité de chaleur extraite par le fluide géothermique.
2. Déterminez la quantité d’énergie électrique produite par la centrale.
3. Estimez l’énergie totale que la centrale peut produire en une journée.
Correction : production d’énergie géothermique
1. Calcul de la quantité de chaleur extraite par le fluide géothermique
La quantité de chaleur extraite (\( \dot{Q} \)) dépend de la variation de température du fluide (\( \Delta T \)), de sa masse débit (\( \dot{m} \)) et de sa capacité calorifique spécifique (\( c_p \)).
La formule utilisée est :
\[ \dot{Q} = \dot{m} \times c_p \times \Delta T \]
Données
- Température de la source : 150°C
- Température de sortie du fluide : 100°C
- Débit du fluide géothermique : 75 kg/s
- Capacité calorifique spécifique de l’eau : 4,18 kJ/kg·K
- \( \Delta T = 150°C – 100°C = 50 \, \text{K} \)
Calcul
Substituons les valeurs dans la formule :
\[ \dot{Q} = 75 \, \text{kg/s} \times 4,18 \, \text{kJ/kg·K} \times 50 \, \text{K} \] \[ \dot{Q} = 75 \times 4,18 \times 50 \] \[ \dot{Q} = 15\,675 \, \text{kJ/s} \]
Sachant que 1 kJ/s équivaut à 1 kW, la puissance thermique extraite est de :
\[ 15\,675 \, \text{kW} \quad \text{ou} \quad 15,675 \, \text{MW} \]
2. Détermination de la quantité d’énergie électrique produite par la centrale
L’énergie électrique produite (\( P_{\text{élec}} \)) est obtenue en appliquant le rendement (\( \eta \)) de la centrale à la puissance thermique extraite.
La formule est :
\[ P_{\text{élec}} = \eta \times \dot{Q} \]
Données
- Efficacité (rendement) de la centrale : 15% = 0,15
- Puissance thermique extraite : 15,675 MW
Calcul
En substituant les valeurs :
\[ P_{\text{élec}} = 0,15 \times 15,675 \, \text{MW} \] \[ P_{\text{élec}} = 2,35125 \, \text{MW} \]
La centrale produit donc environ 2,35 MW d’énergie électrique.
3. Estimation de l’énergie totale produite en une journée
Pour obtenir l’énergie totale produite sur une journée, il faut multiplier la puissance électrique produite par le temps de fonctionnement (en heures).
La formule est :
\[ E_{\text{total}} = P_{\text{élec}} \times t \]
Données
- Puissance électrique produite : 2,35125 MW
- Durée : 24 heures
Calcul
Substituons les valeurs :
\[ E_{\text{total}} = 2,35125 \, \text{MW} \times 24 \, \text{heures} \] \[ E_{\text{total}} = 56,43 \, \text{MWh} \]
La centrale produit donc environ 56,43 MWh d’énergie électrique par jour.
Récapitulatif des résultats
- Chaleur extraite : 15 675 kW (15,675 MW)
- Puissance électrique produite : 2,35 MW
- Énergie totale par jour : 56,43 MWh
Production d’énergie géothermique
D’autres exercices d’énergie rénouvelable :
0 commentaires