Amélioration de l'efficacité de turbines à gaz dans l'industrie gazière en utilisant des réfrigérateurs à absorption actionnés par de la chaleur résiduelle

Abstract

Les climats chauds, accentués par le réchauffement climatique, réduisent l'efficacité énergétique des installations industrielles qui utilisent des turbines à gaz pour la production d'électricité, telles que les usines de transformation du gaz naturel (UTGNs). Un dispositif de récupération de la chaleur des gaz d'échappement de turbines par des réfrigérateurs d'absorption de bromure de lithium (H2O-LiBr) de simple effet, est thermo-économiquement évalué pour le refroidissement de l'air d'admission de turbines à gaz. La performance du système proposé, intégré dans une UTGN au Moyen-Orient, est comparée à celle des refroidisseurs évaporatifs conventionnels et des réfrigérateurs à compression de vapeur. Dans des conditions climatiques extrêmes représentant l'été dans le golfe Persique, trois réfrigérateurs d'absorption activés par la vapeur produite en récupérant 17 MW de chaleur d'échappement de turbines à gaz, pourraient fournir 12,3 MW de refroidissement et réduire la température d'admission de l'air à 10°C. Dans les mêmes conditions ambiantes, des refroidisseurs évaporatifs fourniraient une capacité de refroidissement de seulement 2,3 MW, et consommeraient 0,8 kg/s d'eau déminéralisée. Des réfrigérateurs à compression de vapeur exigeraient 2,7 MW d'énergie électrique supplémentaire pour fournir la même quantité de refroidissement que les réfrigérateurs d'absorption. L'électricité supplémentaire produite due au refroidissement d'air d'admission par réfrigération d'absorption est de 5264 MWh par an, comparé à 1774 MWh pour le refroidissement par évaporation. Le dispositif proposé permettrait non seulement de remplir les charges de refroidissement de l'air d'admission de turbine à gaz tout au long de l'année, mais fournirait également du refroidissement pour d'autre procédés de traitement du gaz naturel durant les périodes de charge hors pointe. La période d’amortissement économique du dispositif proposé varie de 1,3 à 3,4 ans sur la base des prix locaux actuels et futurs de l’eau et de l’électricité. La stratégie proposée réduirait la consommation de gaz naturel pour la production d'électricité dans les UTGNs au Moyen-Orient, permettant de réserver la production de gaz pour l’exportation, tout en réduisant les coûts de production et les émissions associées