Comment fonctionne la tour de refroidissement dans une centrale électrique

Comment fonctionne une tour de refroidissement dans une centrale électrique

Dans une centrale thermique (charbon, gaz, nucléaire, biomasse), la fonction principale de la tour de refroidissement est d’ évacuer la chaleur perdue du  de la centrale condenseur et de la rejeter en toute sécurité dans l’atmosphère.

Elle ne  manipule pas de matières radioactives (dans les centrales nucléaires, la tour de refroidissement refroidit uniquement l'eau propre du côté secondaire).

1. Source de chaleur : cycle de turbine à vapeur

Une centrale électrique produit de l'électricité grâce au cycle de Rankine :

1. La chaudière/générateur de vapeur produit de la vapeur à haute pression.

2. La vapeur fait tourner une turbine  pour produire de l’électricité.

3. La vapeur utilisée (basse pression) doit être condensée en eau  pour que le cycle puisse se répéter.

Pour condenser la vapeur, l'installation a besoin de quelque chose de froid → une alimentation en eau de refroidissement.

2. Le condenseur (là où la chaleur quitte la vapeur)

A l'intérieur du condenseur :

* La vapeur d'échappement de la turbine s'écoule autour des tubes.

* L'eau de refroidissement  circule à l'intérieur de ces tubes.

* La vapeur se condense en eau  après avoir déversé sa chaleur dans l'eau de refroidissement.

Résultat:

L'eau de refroidissement devient chaude et doit être refroidie → c'est le travail de la tour de refroidissement.

3. Tour de refroidissement (rejet de chaleur vers l'atmosphère)

Une tour de refroidissement élimine la chaleur par refroidissement par évaporation , tout comme la sueur s'évapore de la peau.

Étapes à l'intérieur de la tour :

(A) L'eau chaude entre par le haut

L'eau du condenseur arrive   chaude   (souvent autour de 30-40°C / 86-104°F).

(B) L'eau coule vers le bas

Les buses pulvérisent l'eau chaude sur le support de remplissage,  ce qui augmente la surface.

(C) L’air se déplace vers le haut

Deux types de tours :

Tirage naturel (les immenses tours hyperboliques) → l'air chaud monte tout seul.

Tirage mécanique (ventilateurs industriels) → les ventilateurs tirent/poussent l'air.

Au fur et à mesure que l'air monte, une petite partie de l'eau s'évapore , éliminant la chaleur de l'eau restante.

(D) L'eau refroidie s'accumule dans le bassin

Après avoir perdu de la chaleur, l'eau s'accumule au fond à environ :

~20-30°C (68-86°F)

(E) Les pompes renvoient l'eau refroidie au condenseur

4. Tours de refroidissement hyperboliques à tirage naturel (les grandes emblématiques)

Ces tours s'appuient sur :

* L'air chaud et humide monte naturellement

* Leur forme hyperbolique  qui accélère le flux d'air ascendant

* Pas de ventilateurs → très économe en énergie pour les grandes centrales électriques

La visible fumée  du haut n'est que de la vapeur d'eau , PAS de la fumée ou des radiations.