EP4350129B1 - Système de production d'énergie par cycle de rankine organique et cycle à absorption intégrés - Google Patents

Système de production d'énergie par cycle de rankine organique et cycle à absorption intégrés Download PDF

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EP4350129B1
EP4350129B1 EP23201246.8A EP23201246A EP4350129B1 EP 4350129 B1 EP4350129 B1 EP 4350129B1 EP 23201246 A EP23201246 A EP 23201246A EP 4350129 B1 EP4350129 B1 EP 4350129B1
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EP
European Patent Office
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cycle
condenser
evaporator
absorption
source
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EP23201246.8A
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EP4350129A1 (fr
EP4350129C0 (fr
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Hai Trieu Phan
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Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat à l'Énergie Atomique et Aux Énergies Alternatives
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/003—Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines condenser cooling circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/08—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours
    • F01K25/10—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for using special vapours the vapours being cold, e.g. ammonia, carbon dioxide, ether
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/02—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a liquid, e.g. brine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/04—Heat pumps of the sorption type

Definitions

  • the present invention relates to an energy production system combining an organic Rankine cycle and an absorption cycle.
  • the invention will find its application more particularly in an objective of energy recovery and optimization of the electrical production yields of an ORC cycle.
  • Fluidly connected or “fluidically connected” means when a line provides a connection through or in which a fluid circulates.
  • the system comprises an intermediate circuit 300 capable of receiving an intermediate fluid.
  • the intermediate circuit 300 is a fluid circulation loop, preferably in a closed circuit.
  • the intermediate circuit 300 is configured to ensure the thermal connection between the ORC cycle 100 and the absorption cycle 200.
  • the intermediate circuit 300 is intended to supply the ORC cycle 100 with heat rejected by the absorption cycle 200.
  • the heat rejected by the absorption cycle 200 by the absorber 202 and/or the condenser 204 is transmitted to the ORC cycle 100 by the intermediate circuit 300.
  • the heat is advantageously transmitted to the preheating device of the ORC cycle 100 and in particular to the first preheating exchanger 102.
  • the intermediate circuit 300 ensures the fluid circulation of the intermediate fluid successively in the absorber 202 and/or the condenser 204 and in the preheating device, more precisely in the first preheating exchanger 102.
  • the intermediate fluid enters the absorber 202 at a temperature of the order of 35°C and leaves it at a temperature of the order of 58°C.
  • the intermediate fluid enters the condenser 204 at this temperature and leaves it at a temperature of the order of 75°C.
  • the intermediate fluid circulates in the preheating device of the ORC cycle 100, in particular in the first preheating exchanger 102. Depending on the needs of the ORC cycle, the intermediate fluid transmits more or less heat to the ORC cycle 100.
  • the first intermediate exchanger 301 completes this thermal recovery.
  • a recovery fluid circulates in the first intermediate exchanger 301.
  • the recovery fluid may be a cooling source such as an air flow from a cooling tower or an air heater.
  • the recovery fluid is intended to supply a domestic hot water network. This arrangement makes it possible both to use all of the thermal energy rejected by the absorption cycle 200 and to ensure that the fluid intermediate can once again play its function as a cold source with the absorber 202 and/or the condenser 204.
  • the intermediate fluid is chosen from water or oil.
  • the intermediate circuit 300 comprises a fluid connection N arranged between the first intermediate exchanger 301 and the absorber 202 to ensure the circulation of the intermediate fluid from the outlet of the first intermediate exchanger 301 to, preferably directly, the inlet of the absorber 202.
  • the intermediate circuit comprises a fluid connection O arranged between the absorber 202 and the condenser 204 to ensure the circulation of the intermediate fluid from the outlet of the absorber 200 to, preferably directly, the inlet of the condenser 204.
  • the system comprises an additional thermal connection between the ORC cycle 100 and the absorption cycle 200.
  • This additional thermal connection is in addition to the thermal connection provided by the intermediate circuit 300.
  • the system comprises a thermal connection between the second evaporator 205 of the absorption cycle 200 and the first condenser 106 of the ORC cycle 100.
  • the thermal connection is advantageously provided by a cold source 501 from the second evaporator 205 of the absorption cycle 200 to the first condenser 106 of the ORC cycle. This arrangement is particularly useful for ensuring a sufficiently low cold source temperature 501 at the first condenser 106 regardless of the climatic conditions.
  • the condenser 106 of the ORC cycle requires cooling to condense the steam leaving the expander 105.
  • the absorption cycle 200 therefore provides additional cooling through thermal coupling.
  • the second evaporator 205 of the absorption cycle 200 is used to cool the cold source 501 of the first condenser 106 of the ORC cycle 100.
  • a source to be cooled 500 circulates beforehand in the second evaporator 205 to ensure the evaporation of the working solution of the absorption cycle 200.
  • the heat source 500 transfers thermal energy to the absorption cycle 200 and emerges cooled from the second evaporator 205 in the form of a cold source 501.
  • the cold source 501 supplies the first condenser 106 to allow optimal condensation of the working fluid.
  • the system comprises a fluid connection P arranged to penetrate into the second evaporator 205 and ensure the entry of the first source to be cooled 500 into the second evaporator 205.
  • the system comprises a fluid connection Q arranged between the second evaporator 205 and the first condenser 106 to ensure the circulation of the cold source 501 from the outlet of the evaporator 205, preferably directly, to the inlet of the condenser 106.
  • the system comprises a fluid connection R ensuring the exit of the cold source 501 from the condenser 106.
  • the condenser 106 may comprise an additional cold source.
  • the source to be cooled 500 comes from a cooling circuit conventionally used for cooling an ORC cycle.
  • the source to be cooled 500 is chosen from an air flow coming from an air heater or a cooling tower.
  • the source to be cooled 500 and the recovery fluid 502 come from the same cooling circuit supplied by an air heater or a cooling tower.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE
  • La présente invention concerne un système de production d'énergie associant un cycle de Rankine organique et un cycle à absorption. L'invention trouvera plus particulièrement son application dans un objectif de récupération d'énergie et d'optimisation des rendements de production électrique d'un cycle ORC.
    • ETAT DE LA TECHNIQUE
  • Les systèmes de production d'électricité par cycles thermodynamiques sont largement connus. Notamment, les cycles Rankine organique (ORC) qui valorisent une source de chaleur, couramment une source de chaleur d'une température comprise entre 90°C et 200°C.
  • Ces systèmes ont besoin d'un refroidissement pour condenser la vapeur sortant de l'organe de détente (turbine). Ce refroidissement est généralement réalisé par un aérotherme ou une tour de refroidissement.
  • En été, lorsque l'ambiance est chaude, par exemple au-dessus de 35°C, la condensation en sortie de la turbine aura lieu à des hautes températures, par exemple jusqu'à 60°C, ce qui peut entrainer une perte significative de la production d'électricité.
  • On connait des systèmes qui intègrent un cycle de Rankine organique et un cycle à absorption comme notamment le document EP2447483 qui prévoit un échangeur thermique unique ayant pour rôle d'être à la fois le condenseur du cycle de Rankine et l'évaporateur du cycle à absorption et dont le désorbeur du cycle à absorption est alimenté par le cycle de Rankine.
  • Le document CN104236161A montre aussi un exemple d'un système intégrant un cycle de Rankine organique et un cycle à absorption.
  • Le document US2016/108763 montre un cycle Rankine et un cycle à absorption qui sont connectés par un circuit intermédiaire.
  • Ces solutions bien que permettant d'optimiser le refroidissement du cycle de Rankine génèrent un rejet de chaleur par la machine à absorption qui se fait dans l'air ambiant présentant ainsi sensiblement les mêmes problématiques. Il existe donc le besoin de proposer un système de production d'énergie dont le rendement est optimisé.
    • RESUME
  • Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation on prévoit un Système de production d'énergie comprenant : -un cycle de Rankine organique (ORC) comprenant une première boucle de circulation d'un premier fluide de travail comprenant un dispositif de préchauffage, un premier évaporateur, un expanseur, un premier condenseur et une première pompe, - un cycle à absorption comprenant une deuxième boucle de circulation d'une solution de travail comprenant un absorbeur, un générateur, un deuxième condenseur, une deuxième pompe et un deuxième évaporateur, caractérisé en ce que le système comprend un circuit intermédiaire apte à recevoir un fluide intermédiaire et assurant la connexion thermique du cycle ORC et du cycle à absorption et sur lequel sont agencés le deuxième condenseur et/ou l'absorbeur et le dispositif de préchauffage.
  • Le circuit intermédiaire permet de récupérer le rejet de chaleur en sortie des composants absorbeur et condenseur du cycle à absorption pour préchauffer le premier fluide de travail du cycle ORC, cela permet également d'assurer un refroidissement satisfaisant des composants absorbeur et condenseur du cycle à absorption quelques soit les conditions climatiques pour permettre un fonctionnement dans les meilleures conditions de rendement.
  • Selon un autre aspect ; l'invention concerne un procédé de production d'énergie par un système tel que décrit ci-dessus comprenant : - la production d'énergie électrique par l'expanseur du cycle ORC, - un rejet de chaleur par l'absorbeur et le deuxième condenseur du cycle à absorption, caractérisé en ce que la chaleur rejetée par l'absorbeur et/ou le deuxième condenseur du cycle à absorption est transmise au dispositif de préchauffage du cycle ORC par le circuit intermédiaire.
  • Le procédé permet ainsi d'utiliser les rejets de chaleur de la machine à absorption pour alimenter le cycle ORC. L'invention est définie par les caractéristiques des revendications indépendantes.
    • BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
  • Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée d'un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d'accompagnement suivants dans lesquels :
    La figure 1 représente l'architecture du système de production d'énergie selon un mode de réalisation de l'invention.
  • Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l'invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
    • DESCRIPTION DÉTAILLÉE
  • Avant d'entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l'invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
    • Selon un exemple, le circuit intermédiaire 300 comprend un premier échangeur thermique intermédiaire 300 assurant un transfert thermique entre le circuit intermédiaire 300 et un fluide de récupération 502. Selon le fonctionnement du cycle ORC, la récupération du rejet de chaleur des composants absorbeur et/ou condenseur du cycle à absorption pour préchauffer le premier fluide de travail du cycle ORC peut être totale ou partielle, dans ce dernier cas, le premier échangeur thermique intermédiaire permet de compléter le refroidissement du fluide intermédiaire circulant dans le circuit intermédiaire avant de récupérer à nouveau de la chaleur dans l'absorbeur et/ou le condenseur,
    • Selon un exemple, le fluide de récupération 502 est issu d'un aérotherme ou d'une tour de refroidissement,
    • Alternativement, le fluide de récupération 502 est destiné à alimenter un circuit d'eau chaude sanitaire,
    • Selon un exemple, le deuxième évaporateur 205 et le premier condenseur 106 sont connectés thermiquement de sorte que le deuxième évaporateur 205 transmette sa production de froid au premier condenseur 106 assurant la condensation du premier fluide de travail dans le premier condenseur 106,
    • Selon un exemple, le système comprend une source froide 501 assurant la connexion thermique du deuxième évaporateur 205 du cycle à absorption 200 vers le premier condenseur 106 du cycle ORC 100,
    • Selon un exemple, le cycle à absorption 200 comprend une source à refroidir 500 alimentant le deuxième évaporateur 205, et une source froide 500 en sortie du deuxième évaporateur 205 destinée à alimenter le premier condenseur 106,
    • Alternativement, le premier condenseur 106 et le deuxième évaporateur 205 sont mutualisés dans un échangeur thermique commun entre le cycle ORC 100 et le cycle à absorption 200. On entend par là que la fonction de premier condenseur et la fonction de deuxième évaporateur sont réalisées par un échangeur thermique commun au cycle ORC et au cycle à absorption, le système comprend un échangeur thermique unique agissant comme condenseur du cycle ORC et comme évaporateur du cycle à absorption.
    • Selon un exemple, le cycle ORC 200 comprend une première source de chaleur 400 alimentant le premier évaporateur 104 et dans lequel le cycle à absorption 200 comprend une deuxième source de chaleur 405 alimentant le générateur 203, la première source de chaleur 400 et la deuxième source de chaleur 405 étant connectées thermiquement,
    • Selon un exemple, le système comprend un deuxième échangeur thermique intermédiaire 404 configuré pour assurer la connexion thermique de la première source de chaleur 400 et la deuxième source de chaleur 405,
    • Avantageusement, le procédé comprend le transfert thermique de la production de froid du deuxième évaporateur 205 du cycle à absorption 200 au profit du premier condenseur 106 du cycle ORC 100.
  • Le procédé permet ainsi une intégration optimisée du cycle à absorption dans laquelle la condensation du premier fluide de travail dans le premier condenseur est optimisée par l'utilisation du froid produit par le cycle à absorption. Cette disposition est particulièrement utile pour assurer une condensation correcte dans le premier condenseur et cela d'autant plus quand les conditions climatiques, en été, ne fournissent pas une température d'air ambiant suffisamment basse.
  • L'amont et l'aval, l'entrée, la sortie, en un point donné sont pris en référence au sens de circulation du fluide.
  • On entend par « connecté fluidiquement » ou « en connexion fluidique », lorsqu'une ligne assure une connexion par ou dans laquelle circule un fluide.
  • L'expression « A fluidiquement connecté à B » ou encore « A fluidiquement raccordé à B » est synonyme de « A est en connexion fluidique avec B » et ne signifie pas nécessairement qu'il n'existe pas d'organe entre A et B. Ainsi, ces expressions s'entendent d'une connexion fluidique entre deux éléments, cette connexion pouvant ou non être directe. Cela signifie qu'il est possible qu'entre un premier élément et un deuxième élément qui sont fluidiquement connectés, un parcours d'un fluide existe par un ou des conduits, éventuellement un organe supplémentaire.
  • Les expressions «agencée sur» ou «sur» sont synonymes de « raccordé fluidiquement à ».
  • À l'inverse, le terme «fluidiquement connecté directement» s'entend d'une connexion fluidique directe entre deux éléments. Cela signifie qu'entre un premier élément et un deuxième élément qui sont fluidiquement connectés directement aucun autre élément n'est présent, autre qu'un conduit ou plusieurs conduits.
  • On entend par « A est connecté thermiquement à B» ou « A est en connexion thermique avec B» que de l'énergie thermique circule entre A et B avec un sans connexion fluidique.
  • On entend par chaud, froid, refroidi, réchauffé, une température relative par rapport à un autre point du système.
  • On entend par un paramètre "sensiblement égal/supérieur/inférieur à" ou "de l'ordre de" une valeur donnée, que ce paramètre est égal/supérieur/inférieur à la valeur donnée, à plus ou moins 10 % près, voire à plus ou moins 5 % près, de cette valeur.
  • L'usage de l'article indéfini " un " ou " une " pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes.
  • Les termes "premier", "deuxième" et "troisième", etc. sont utilisés simplement comme des étiquettes, et ne sont pas destinés à imposer des exigences numériques sur leurs objets.
  • Le système selon l'invention comprend un cycle organique de Rankine 100 et un cycle à absorption 200.
  • Le système comprend un cycle organique de Rankine 100 (Organic Rankine Cycle, ORC, en anglais) également dénommé dans la suite cycle de Rankine 100, qui permet notamment de produire une puissance mécanique à partir d'une source chaude à basse ou moyenne température. Le cycle de Rankine 100 permet de valoriser l'énergie thermique en transformant l'énergie thermique en énergie mécanique. À titre d'exemple, l'énergie thermique est issue de l'industrie de transformation (métallurgie, chimie, papeterie...) avec les rejets thermiques à basse température, du transport avec moteur thermique dans lequel on a des besoins de chaleur : automobile, bateau, ou du solaire à concentration, ou de la biomasse ou de la géothermie.
  • Selon un mode de réalisation de l'invention, le cycle de Rankine 100 comprend un expanseur 105 et une première pompe 107 agencés en série avec un premier évaporateur 104 et un premier condenseur 106 et avantageusement selon l'invention un dispositif de préchauffage. Le cycle de Rankine 100 comprend une première boucle de circulation 101 destinée à recevoir un fluide de travail. Avantageusement, la première boucle de circulation 101 assure la connexion fluidique des constituants du cycle de Rankine 100 de sorte que le fluide de travail les traverse préférentiellement successivement dans l'ordre si après, le dispositif de préchauffage, plus précisément le premier échangeur de préchauffage 102 puis le deuxième échangeur de préchauffage 103, le premier évaporateur 104, l'expanseur 105, le premier condenseur 106 et la première pompe 107, puis à nouveau le dispositif de préchauffage. La boucle de circulation 101 est avantageusement un circuit fermé.
  • Le cycle de Rankine 100 comprend avantageusement un fluide de travail. Le fluide de travail peut être un fluide pur. Selon un mode de réalisation, le fluide de travail est un mélange de fluides, au moins deux fluides, voire plus. Le fluide de travail est de préférence organique. Le fluide de travail est par exemple le fluide R1233 zd.
  • Selon un aspect de l'invention, le cycle de Rankine 100 comprend un dispositif de préchauffage. Selon une possibilité, le dispositif de préchauffage comprend au moins un premier échangeur de préchauffage 102. Préférentiellement, le dispositif de préchauffage comprend un deuxième échangeur de préchauffage 103. Le premier échangeur de préchauffage 102 et éventuellement le deuxième échangeur de préchauffage 103 sont des échangeurs thermiques agencés sur la première boucle de circulation 101 du cycle de Rankine 100. Le dispositif de préchauffage est configuré pour chauffer le fluide de travail jusqu'à la température de vaporisation c'est-à-dire en d'autres termes jusqu'à l'apparition de la première bulle de vapeur. Le fluide de travail entre dans le dispositif de préchauffage à l'état liquide comprimé et ressort en début d'état diphasique (liquide-vapeur).
  • Avantageusement, le dispositif de préchauffage est connecté fluidiquement à la première pompe 107 et au premier évaporateur 104. Préférentiellement, la première boucle de circulation 101 comprend une connexion fluidique D agencée entre la première pompe 107 et le premier échangeur thermique 102 et permettant l'entrée du fluide de travail dans le premier échangeur de préchauffage 102, préférentiellement directement, depuis la sortie de la première pompe 107.
  • Selon le mode de réalisation illustré en figure 1, la première boucle de circulation 101 comprend une connexion fluidique E agencée entre le premier échangeur de préchauffage 102 et le deuxième échangeur de préchauffage 103 et permettant l'entrée du fluide de travail dans le deuxième échangeur de préchauffage 103, préférentiellement directement, depuis la sortie du premier échangeur de préchauffage 102. Suivant ce mode de réalisation, la première boucle de circulation 101 comprend une connexion fluidique F agencée entre le deuxième échangeur de préchauffage 103 et le premier évaporateur 104 et permettant la sortie du fluide de travail hors dispositif de préchauffage, préférentiellement directement, vers le premier évaporateur 104. Dans le cas, non représentée où le dispositif de préchauffage comprend uniquement le premier échangeur de préchauffage 102, c'est celui-ci qui est en connexion fluidique avec le premier évaporateur 104 pour assurer, préférentiellement directement, l'entrée du fluide de travail dans le premier évaporateur 104, depuis la sortie du dispositif de préchauffage.
  • Avantageusement, selon l'invention, le premier échangeur de préchauffage 102 est thermiquement couplé au circuit intermédiaire 300 jouant le rôle de source de chaleur.
  • Dans le mode de réalisation comprenant le deuxième échangeur de préchauffage 103, celui-ci est thermiquement couplé à une source de chaleur. Selon une possibilité préférée, la source de chaleur est préférentiellement la première source de chaleur 400 qui peut avoir déjà traversée le premier évaporateur 104.
  • Le cycle de Rankine comprend également un premier évaporateur 104. Le premier évaporateur 104 est un échangeur thermique agencé sur la première boucle de circulation 101 de cycle de Rankine 100. Le premier évaporateur 104 est configuré pour évaporer complètement le fluide de travail. Préférentiellement, le fluide de travail ressort légèrement surchauffé de sorte à ne pas envoyer à l'expanseur 105 des gouttelettes de liquide.
  • Le premier évaporateur 104 est thermiquement couplé à une source de chaleur 400. Le premier évaporateur 104 comprend une entrée et une sortie de source de chaleur 400 permettant l'apport de chaleur nécessaire à la surchauffe du fluide de travail. À titre d'exemple, la température de la source de chaleur 400 est inférieure à 200 °C.
  • Avantageusement, le premier évaporateur 104 est connecté fluidiquement au dispositif de préchauffage et à l'expanseur 105. La première boucle de circulation 101 comprend une connexion fluidique F agencée entre le dispositif de préchauffage, plus précisément le deuxième échangeur de préchauffage 103, et le premier évaporateur 104 permettant l'entrée du fluide de travail dans le premier évaporateur 104, préférentiellement directement, depuis le dispositif de préchauffage, plus précisément depuis la sortie du deuxième échangeur de préchauffage 103. La première boucle de circulation 101 comprend une connexion fluidique A agencée entre le premier évaporateur 104 et l'expanseur 105 permettant l'entrée du fluide de travail dans l'expanseur 105, préférentiellement directement, depuis la sortie du premier évaporateur 104. Préférentiellement, l'entrée du premier évaporateur 104 est connectée fluidiquement à la sortie du dispositif de préchauffage et la sortie du premier évaporateur 104 est connectée fluidiquement à l'entrée de l'expanseur 105.
  • Le cycle de Rankine comprend également un expanseur 105 tel que par exemple une machine volumétrique de détente ou une turbine. Cet expanseur 105 permet de détendre le fluide de travail et de produire une énergie mécanique à partir de cette détente. Le fluide de travail entre dans l'expanseur 105 sous forme de vapeur comprimée haute pression et ressort de l'expanseur 105 sous forme de vapeur détendue basse pression. Dans un mode de réalisation, cette énergie est récupérée sur un arbre tournant. Cette énergie mécanique peut ensuite être récupérée sous forme électrique au niveau d'un l'alternateur situé sur ledit arbre tournant ou d'un compresseur ou d'une pompe permettant l'utilisation de l'énergie mécanique directement. L'expanseur 105 est par exemple dérivé d'une machine volumétrique de détente conventionnelle de l'industrie frigorifique, d'autres turbomachines ou machines volumétriques spécifiques seront plus cependant plus efficaces.
  • L'expanseur 103 est connecté fluidiquement au premier évaporateur 104 et au premier condenseur 106. La première boucle de circulation 101 comprend une connexion fluidique B agencée entre l'expanseur 105 et le premier condenseur 106, permettant l'entrée du fluide de travail dans le premier condenseur 106, préférentiellement directement, depuis la sortie de l'expanseur 105. Préférentiellement, l'entrée de l'expanseur 105 est connectée fluidiquement à la sortie du premier évaporateur 104 et la sortie de l'expanseur 105 est connectée fluidiquement à l'entrée du premier condenseur 106.
  • Le cycle de Rankine 100 comprend également un premier condenseur 106. Le premier condenseur 106 est un échangeur thermique agencé sur la première boucle de circulation 101 du cycle de Rankine 100. Le premier condenseur 106 est configuré pour refroidir le fluide de travail. Le fluide de travail entre dans le condenseur 106 à l'état de vapeur détendue basse pression et ressort à l'état liquide, préférentiellement sous-refroidi pour éviter les risques de cavitation dans la pompe.
  • Le premier condenseur 106 est thermiquement couplé à une source froide 501 permettant de refroidir le fluide de travail pour le condenser, voire le sous-refroidir. Lors de ce refroidissement, la température de rosée est atteinte. Le refroidissement s'accompagne dès lors du phénomène de condensation. La source froide 501 est avantageusement issue du cycle à absorption décrit ci-après. La source froide 501 apporte le froid produit par l'évaporateur du cycle à absorption au premier condenseur 106 du cycle de Rankin e100.
  • Avantageusement, le premier condenseur 106 est connecté fluidiquement à l'expanseur 105 et à la première pompe 107. La première boucle de circulation 101 comprend une connexion fluidique C agencée entre le premier condenseur 106 et la première pompe 107 permettant l'entrée du fluide de travail dans la première pompe 107, préférentiellement directement, depuis la sortie du premier condenseur 106. Préférentiellement, l'entrée du condenseur 106 est connectée fluidiquement à la sortie de l'expanseur 105 et la sortie du premier condenseur 106 est connectée fluidiquement à l'entrée de la première pompe 107.
  • Le cycle de Rankine 100 comprend également une première pompe 107. De préférence, elle permet au fluide de travail d'être comprimé. Le fluide de travail pénètre au niveau de la première pompe 107 à l'état liquide et ressort l'état liquide comprimée haute pression. La première pompe 107 nécessite un apport d'énergie, classiquement sous forme d'électricité pour mettre en mouvement le fluide de travail.
  • Avantageusement, la première pompe 107 est connectée fluidiquement au premier condenseur 106 et au dispositif de préchauffage, plus préférentiellement au premier échangeur de préchauffage 102. La première boucle de circulation 101 comprend une connexion fluidique D agencée entre la première pompe 107 et le dispositif de préchauffage et plus précisément avec le premier échangeur de préchauffage 102 permettant l'entrée du fluide de travail dans le dispositif de préchauffage, préférentiellement directement, depuis la sortie de la première pompe 107. Préférentiellement, l'entrée de la première pompe 107 est connectée fluidiquement à la sortie du premier condenseur 106 et la sortie de la première pompe 107 est connectée fluidiquement à l'entrée du dispositif de préchauffage, plus précisément l'entrée du premier échangeur de préchauffage 102.
  • La première source de chaleur 400 pénètre dans le premier évaporateur 104 pour apporter de l'énergie assurant la vaporisation du fluide de travail. Selon un mode de réalisation préféré, la première source de chaleur 400 forme au moins partiellement et préférentiellement totalement la source de chaleur alimentant le deuxième échangeur de préchauffage 103. À titre d'exemple, la source de chaleur 400 pénètre dans le premier évaporateur 104 à une température de l'ordre de 200°C et ressort du deuxième échangeur de préchauffage 103 à une température de l'ordre de 90 °C.
  • Le système selon l'invention comprend également un cycle à absorption 200.
  • Un cycle à absorption utilise des couples réfrigérant/sorbant présentant de fortes affinités afin de remplacer la compression de vapeur des machines traditionnelles de type pompe à chaleur. Cette solution présente de faibles consommations électriques, l'énergie principale étant issue de la source thermique, permettant de limiter le coût de fonctionnement dans le cas de la valorisation d'une source d'énergie à bas coût tel que le gaz par exemple ou gratuite (tel que l'énergie solaire ou le rejet de chaleur par exemple). De plus, les fluides frigorigènes utilisés dans les cycles à absorption ne présentent aucun impact environnemental : ni sur le réchauffement climatique (GWP pour Global warning potential = 0) ni sur la couche d'ozone (ODP pour Ozone depletion potential = 0).
  • Le cycle à absorption fonctionne grâce à une solution de travail. Ce type de cycle à absorption fonctionne grâce à la faculté de certains liquides d'absorber (réaction exothermique) et de désorber (réaction endothermique) une vapeur. Il utilise également le fait que la solubilité de cette vapeur dans le liquide dépende de la température et de la pression. Ainsi, un cycle à absorption utilise comme solution de travail comprenant un mélange binaire, dont l'un des composants est plus volatil que l'autre, et constitue le fluide frigorigène. À titre d'exemple, la solution de travail et le couple NH3/H2O. Le couple H2O/LiBr peut éventuellement également être utilisé.
  • Un cycle à absorption 200 comprend quatre échangeurs principaux (générateur 203, absorbeur 202, condenseur 204 et évaporateur 205), et avantageusement de un à trois échangeurs secondaires. Le rôle des trois échangeurs secondaires est d'améliorer les performances du cycle telles que : un rectifieur, un économiseur, un sous-refroidisseur. Selon une possibilité, le cycle à absorption comprend au moins un détendeur 206, et au moins une boucle à solution comprenant une pompe à solution 208 et une vanne de détente 207. Ce type de cycle fonctionne selon trois niveaux de température : un niveau de température basse correspondant à la production de froid à l'évaporateur 205, un niveau de température intermédiaire correspondant à la température de condensation du fluide frigorigène, mais également à celle d'absorption du fluide frigorigène par l'absorbant et un niveau de température élevé correspondant à la température motrice du générateur 203.
  • Le cycle à absorption 200 comprend une deuxième boucle de circulation de 201 configurée pour assurer la connexion fluidique des différents composants du cycle à absorption. La deuxième boucle de circulation 201 est un circuit fermé destiné à recevoir la solution de travail.
  • Un cycle à absorption fonctionne pour une part à haute pression entre la pompe 208 en amont du générateur 203 et le détendeur 206, en aval du condenseur 204, et pour une autre part à basse pression entre le détendeur 206, en aval du condenseur 204 et la pompe 208 en amont du générateur 203.
  • Ce cycle thermodynamique est réalisable en raison de l'écart de pression de vapeur entre l'absorbant et le fluide frigorigène qui est variable en fonction de la température et de la pression. Cette variabilité permet d'avoir un écart de concentration entre la solution pauvre et la solution riche décrites ci-après. L'avantage de ce cycle à absorption est que la compression mécanique est remplacée par une compression thermochimique qui utilise de la chaleur, c'est-à-dire une source d'énergie primaire dégradée. Le seul apport d'énergie primaire nécessaire se situe au niveau de la pompe à solution 208, mais son travail est environ 96 fois inférieur au travail que le compresseur de vapeur doit fournir pour des conditions de fonctionnement similaires.
  • Selon l'invention, le cycle à absorption comprend une solution de travail fluide frigorigène/absorbant comprenant selon une possibilité le couple Ammoniac/Eau (NH3/H2O). Les concentrations de la solution de travail et de l'absorbant dans la solution de travail sont adaptées à la pression et la température du traitement d'air et inférieures à la concentration de cristallisation de la solution. Selon une autre possibilité, la solution de travail comprend des liquides ioniques.
  • Ce couple NH3/ H2O est utilisable pour des applications de climatisation, mais aussi de réfrigération et il n'y a pas de cristallisation possible sur les plages de fonctionnement en pression et température. Par contre, pour ce couple, l'écart de pression de vapeur entre l'absorbant et le fluide frigorigène est faible. Il y a donc des traces d'eau emmenées avec la vapeur d'ammoniac en sortie du générateur 203 nécessitant parfois la présence d'un rectifieur.
  • La solution de travail est dite riche, car la concentration en fluide frigorigène est plus importante que dans la solution de travail dite pauvre.
  • Le cycle à absorption 200 du système selon l'invention comprend :
    • un générateur 203 configuré pour vaporiser le fluide frigorigène. Le générateur 203 est connecté fluidiquement à l'absorbeur 202 et au condenseur 204. Avantageusement, le générateur 203 est raccordé fluidiquement à l'absorbeur 202. Le cycle à absorption comprend une connexion fluidique K agencée entre le générateur 203 et l'absorbeur 204 pour permettre la sortie de la solution de travail pauvre vers l'absorbeur 202. Préférentiellement, le cycle à absorption 200 comprend une vanne de détente 207 agencée sur la connexion fluidique K permettant de détendre la pression de la solution de travail dite pauvre avant qu'elle soit transmise. Le cycle à absorption comprend une connexion fluidique J agencée entre l'absorbeur 204 et le générateur 203 pour permettre à la solution de travail riche de sortie de l'absorbeur 202 pour pénétrer dans le générateur 203. Préférentiellement, le cycle à absorption 200 comprend une pompe à solution 208 agencée sur la connexion fluidique J pour mettre la solution de travail en circulation dans la deuxième boucle de circulation 201. La connexion fluidique K et la connexion fluidique J font partie de la boucle de solution agencée entre le générateur 203 et l'absorbeur 202. Avantageusement, la pompe 208 est connectée fluidiquement à un économiseur au travers duquel la solution de travail dite riche est réchauffée avant d'être transmise au générateur 203. Avantageusement, l'économiseur est un échangeur transmettant de la chaleur de la solution dite pauvre issue du générateur 203 vers la solution dite riche issue de l'absorbeur 202.
  • Avantageusement, le générateur 203 est raccordé fluidiquement au deuxième condenseur 204 par une connexion fluidique G permettant la sortie de la vapeur de fluide frigorigène hors du générateur 203 vers le deuxième condenseur 204. Avantageusement, le générateur 203 comprend également une entrée et une sortie deuxième source de chaleur 405 permettant l'apport de chaleur nécessaire à la vaporisation du fluide frigorigène.
  • Selon une possibilité non représentée, le cycle à absorption 200 peut comprendre un rectifieur disposé entre le générateur 203 et le condenseur 204, plus précisément sur la connexion fluidique G. Le rectifieur permet d'enlever par condensation les traces d'eau entrainées avec le fluide du dispositif.
  • Le cycle à absorption du système selon l'invention comprend :
    • un deuxième condenseur 204 configuré pour condenser la vapeur de fluide frigorigène. Le condenseur 204 est connecté fluidiquement au générateur 203 et à l'évaporateur 205. Avantageusement, le cycle à absorption comprend une connexion fluidique G permettant l'entrée de la vapeur de fluide frigorigène dans le condenseur 204, préférentiellement directement depuis la sortie du générateur 203. Avantageusement, le condenseur 204 est raccordé fluidiquement à un deuxième évaporateur 205. Préférentiellement, l'entrée du deuxième condenseur 204 est connectée fluidiquement à la sortie du générateur 203 et la sortie du deuxième condenseur 204 est connectée fluidiquement à l'entrée du deuxième évaporateur 205. Le cycle à absorption comprend une connexion fluidique H permettant la sortie du fluide frigorigène à l'état liquide du condenseur 204, vers l'entrée du deuxième évaporateur 205. Le cycle à absorption peut comprendre un détendeur 206 agencé sur cette connexion fluidique H et configuré pour détendre le fluide frigorigène à l'état liquide issu du condenseur 204. Le détendeur 206 amène le fluide frigorigène à sa pression d'évaporation.
  • Avantageusement, le deuxième condenseur 204 comprend également une source de refroidissement. Le changement de phase du fluide frigorigène de l'état vapeur à l'état liquide s'accompagne d'une libération de chaleur. Avantageusement selon l'invention, la source de refroidissement du condenseur 204 est formée par le fluide intermédiaire du circuit intermédiaire 300. La libération de chaleur produite par le condenseur 204 est transmise au fluide intermédiaire circulant dans le circuit intermédiaire 300.
  • Avantageusement, le cycle à absorption peut comprendre un sous-refroidisseur agencé entre le condenseur 204 et l'évaporateur 205, et entre l'évaporateur 205 et l'absorbeur 202, plus précisément sur la connexion fluidique H et sur une connexion fluidique I en sortie de l'évaporateur. Le sous-refroidisseur permet de sous-refroidir le fluide frigorigène en entrée de l'évaporateur 205 et de préchauffer le fluide frigorigène à l'état de vapeur en sortie de l'évaporateur 205. Cet échangeur permet donc de réduire la taille du condenseur 204 et de l'évaporateur 205 et ainsi d'améliorer de manière notable les performances de la machine. La pertinence de ce composant est fonction des températures de fonctionnement, la taille de la machine et le coût des échangeurs.
  • Le cycle à absorption du système selon l'invention comprend :
    • un deuxième évaporateur 205 configuré pour vaporiser le fluide frigorigène. L'évaporateur 205 est connecté fluidiquement au condenseur 203 et à l'absorbeur 202. Le cycle à absorption 200 comprend une connexion fluidique I agencée entre la sortie de l'évaporateur 205 et l'entrée de l'absorbeur 202 et permettant la sortie de la vapeur de fluide frigorigène de l'évaporateur 205, préférentiellement directement ou au travers 'un sous-refroidisseur vers l'entrée de l'absorbeur 202. Préférentiellement, l'entrée du deuxième évaporateur 205 est connectée fluidiquement à la sortie du deuxième condenseur 204 et la sortie du deuxième évaporateur 205 est connectée fluidiquement à l'entrée de l'absorbeur 202. Avantageusement, l'évaporateur 205 comprend également une entrée et une sortie d'une deuxième source à refroidir 500. Le changement de phase du fluide frigorigène de l'état liquide à l'état vapeur s'accompagne d'une transmission de chaleur de la source à refroidir 500 au fluide frigorigène. La source à refroidir 500 transmet des calories et voit ainsi sa température s'abaisser. L'évaporateur 205 est le lieu de la production de frigories.
  • Le cycle à absorption du système selon l'invention comprend :
    • un absorbeur 202 configuré pour condenser la vapeur de fluide frigorigène issue de l'évaporateur 205. L'absorbeur 202 est connecté fluidiquement à l'évaporateur 205 et au générateur 203. Avantageusement, l'absorbeur 202 est raccordé fluidiquement à l'évaporateur 205, plus précisément au sous-refroidisseur, par la connexion fluidique I permettant l'entrée du fluide frigorigène à l'état de vapeur dans l'absorbeur 202. Avantageusement, l'absorbeur 202 et le générateur 203 sont connectés fluidiquement par la boucle de solution. Le changement de phase du fluide frigorigène de l'état vapeur à l'état liquide s'accompagne d'une libération de chaleur qui est transmise à une source de refroidissement. Avantageusement selon l'invention, la source de refroidissement de l'absorbeur 202 est formée par le circuit intermédiaire 300 et plus précisément par le fluide intermédiaire circulant. La chaleur produite par l'absorbeur 202 est évacuée au profit du circuit intermédiaire 300, plus précisément au profit du fluide intermédiaire circulant dans ledit circuit 300.
  • Selon un aspect de l'invention, le système comprend un circuit intermédiaire 300 apte à recevoir un fluide intermédiaire. Le circuit intermédiaire 300 est une boucle de circulation de fluide préférentiellement en circuit fermé. Le circuit intermédiaire 300 est configuré pour assurer la connexion thermique entre le cycle ORC 100 et le cycle à absorption 200. Le circuit intermédiaire 300 est destiné à alimenter le cycle ORC 100 en chaleur rejetée par le cycle à absorption 200. La chaleur rejetée par le cycle à absorption 200 par le l'absorbeur 202 et/ou le condenseur 204 est transmise au cycle ORC 100 par le circuit intermédiaire 300. La chaleur est transmise avantageusement au dispositif de préchauffage du cycle ORC 100 et notamment au premier échangeur de préchauffage 102. Le circuit intermédiaire 300 assure la circulation fluidique du fluide intermédiaire successivement dans l'absorbeur 202 et/ou le condenseur 204 et dans le dispositif de préchauffage plus précisément dans le premier échangeur de préchauffage 102.
  • Préférentiellement, l'absorbeur 202 et le condenseur 204 sont agencés sur le circuit intermédiaire 300 successivement, c'est-à-dire en série, de sorte que le fluide intermédiaire circule dans l'absorbeur 202 pour récupérer la chaleur rejetée par celui-ci puis circule dans le condenseur 204 dans lequel le fluide intermédiaire récupère également la chaleur rejetée par celui-ci.
  • Selon une possibilité non représentée, le circuit intermédiaire peut comprend le condenseur 204 et l'absorbeur 202 agencés en parallèle. Ainsi, il y a une récupération de la chaleur rejetée par l'absorbeur et le condenseur de manière indépendante permettant de choisir de récupérer l'un ou l'autre ou les deux.
  • Selon une possibilité non représentée, le circuit intermédiaire 300 comprend des dérivations configurées pour permettre la circulation du fluide intermédiaire sans circuler dans l'absorbeur 202 ou le condenseur 204. Le circuit intermédiaire comprend la circulation dans l'absorbeur 202 ou dans sa première dérivation selon si la chaleur de l'absorbeur doit être ou non récupérée en fonction des besoins et des températures de points prédéfinis du système, puis la circulation dans le condenseur 204 ou dans sa deuxième dérivation selon si la chaleur de l'absorbeur doit être ou non récupérée en fonction des besoins et des températures de points prédéfinis du système.
  • Selon le mode de réalisation illustré, à titre d'exemple, le fluide intermédiaire pénètre dans l'absorbeur 202 à une température de l'ordre de 35°C et ressort de celui-ci à une température de l'ordre de 58°. Préférentiellement, le fluide intermédiaire pénètre à cette température dans le condenseur 204 et en ressort à une température de l'ordre 75°. Le fluide intermédiaire circule dans le dispositif de préchauffage du cycle ORC 100, notamment dans le premier échangeur de préchauffage 102. En fonction des besoins du cycle ORC, le fluide intermédiaire transmet plus ou moins de chaleur au cycle ORC 100.
  • Selon un mode de réalisation préféré, le circuit intermédiaire 300 comprend un premier échangeur intermédiaire 301 agencé sur le circuit intermédiaire 300 entre le cycle ORC 100 et le cycle à absorption 200, c'est-à-dire entre le dispositif de préchauffage et l'absorbeur 202 ou le condenseur 204, si l'absorbeur 202 n'est pas agencé sur le circuit intermédiaire 300. Le premier échangeur intermédiaire 301 est agencé en aval du dispositif de préchauffage et plus précisément du premier échangeur de préchauffage 102. Le premier échangeur intermédiaire 301 est agencé en amont de l'absorbeur 202, ou du condenseur 204 si l'absorbeur 2022 n'est pas agencé sur le circuit intermédiaire 300. Le premier échangeur intermédiaire 301 permet d'utiliser la chaleur résiduelle du fluide intermédiaire en sortie du dispositif de préchauffage. Ainsi, si la récupération d'énergie thermique par le cycle ORC 100 n'est que partielle alors le premier échangeur intermédiaire 301 finit cette récupération thermique. Par exemple, un fluide de récupération circule dans le premier échangeur intermédiaire 301. Le fluide de récupération peut être une source de refroidissement tel qu'un flux d'air issu d'une tour de refroidissement ou bien d'un aérotherme. Selon une possibilité, le fluide de récupération est destiné à alimenter un réseau d'eau chaude sanitaire. Cette disposition permet à la fois d'utiliser l'ensemble de l'énergie thermique rejetée par le cycle à absorption 200 et d'assurer que le fluide intermédiaire puisse à nouveau jouer sa fonction de source froide auprès de l'absorbeur 202 et/ou du condenseur 204.
  • À titre d'exemple, le fluide intermédiaire est choisi parmi de l'eau ou de l'huile.
  • Le circuit intermédiaire 300 comprend une connexion fluidique L agencée entre le condenseur 204 et le dispositif de préchauffage, plus précisément le premier échangeur de préchauffage 102 pour assurer la circulation du fluide intermédiaire entre la sortie du condenseur 204, préférentiellement directement, vers l'entrée du dispositif de préchauffage, plus précisément le premier échangeur de préchauffage 102. Le circuit intermédiaire 300 comprend une connexion fluidique M agencée entre le dispositif de préchauffage, plus précisément le premier échangeur de préchauffage 102 et avantageusement le premier échangeur intermédiaire 301 pour assurer la circulation du fluide intermédiaire entre la sortie dispositif de préchauffage, plus précisément le premier échangeur de préchauffage 102, vers, préférentiellement directement, l'entrée du premier échangeur intermédiaire 301. Le circuit intermédiaire 300 comprend une connexion fluidique N agencée entre le premier échangeur intermédiaire 301 et l'absorbeur 202 pour assurer la circulation du fluide intermédiaire depuis la sortie du premier échangeur intermédiaire 301 vers, préférentiellement directement, l'entrée de l'absorbeur 202. Le circuit intermédiaire comprend une connexion fluidique O agencé entre l'absorbeur 202 et le condenseur 204 pour assurer la circulation du fluide intermédiaire depuis la sortie de l'absorbeur 200 vers, préférentiellement directement, l'entrée du condenseur 204.
  • Selon un aspect de l'invention, le système comprend une connexion thermique supplémentaire entre le cycle ORC 100 et le cycle à absorption 200. Cette connexion thermique supplémentaire est en plus de la connexion thermique assurée par le circuit intermédiaire 300. Avantageusement, le système comprend une connexion thermique entre le deuxième évaporateur 205 du cycle à absorption 200 et le premier condenseur 106 du cycle ORC 100. La connexion thermique est avantageusement assurée par une source froide 501 issue du deuxième évaporateur 205 du cycle à absorption 200 vers le premier condenseur 106 du cycle ORC. Cette disposition est particulièrement utile pour assurer une température de source froide 501 au premier condenseur 106 suffisamment basse quelles que soient les conditions climatiques. En effet, le condenseur 106 du cycle ORC nécessite un refroidissement pour condenser la vapeur sortant de l'expanseur 105. Notamment, lorsque l'ambiance est chaude par exemple au-dessus de 35°C, la condensation aura lieu à des hautes températures par exemple jusqu'à 60°C ce qui peut entrainer une perte significative de la production d'électricité. Le cycle à absorption 200 permet donc d'apporter un refroidissement additionnel grâce à un couplage thermique. Le deuxième évaporateur 205 du cycle à absorption 200 est utilisé pour refroidir la source froide 501 du premier condenseur 106 du cycle ORC 100. Une source à refroidir 500 circule au préalable dans le deuxième évaporateur 205 pour assurer l'évaporation de la solution de travail du cycle à absorption 200. La source de chaleur 500 cède de l'énergie thermique au cycle à absorption 200 et ressort refroidie du deuxième évaporateur 205 sous la forme d'une source froide 501. La source froide 501 alimente le premier condenseur 106 pour permettre une condensation optimale du fluide de travail.
  • Avantageusement, le système comprend une connexion fluidique P agencée pour pénétrer dans le deuxième évaporateur 205 et assurer l'entrée de la première source à refroidir 500 dans le deuxième évaporateur 205. Avantageusement, le système comprend une connexion fluidique Q agencée entre le deuxième évaporateur 205 et le premier condenseur 106 pour assurer la circulation de la source froide 501 depuis la sortie de l'évaporateur 205, préférentiellement directement, vers l'entrée du condenseur 106. Avantageusement, le système comprend une connexion fluidique R assurant la sortie de la source froide 501 hors du condenseur 106.
  • Selon une possibilité, le condenseur 106 peut comprendre une source froide complémentaire.
  • Selon une possibilité, la source à refroidir 500 est issue d'un circuit de refroidissement classiquement utilisé pour le refroidissement d'un cycle ORC. La source à refroidir 500 est choisie parmi un flux d'air issu d'un aérotherme ou d'une tour de refroidissement.
  • Selon une possibilité, la source à refroidir 500 et le fluide de récupération 502 sont issus d'un même circuit de refroidissement alimenté par un aérotherme ou une tour de refroidissement.
  • À titre d'exemple, la source à refroidir 500 pénètre dans le deuxième évaporateur 205 à une température de l'ordre de 25°C. La source à refroidir 500 ressort sous forme de source froide 501 à une température de l'ordre de 20°C pour pénétrer dans le premier condenseur 106. La source froide 501 ressort du condenseur 106 à une température de l'ordre de 50°C.
  • Selon un autre aspect ; l'invention comprend une connexion thermique additionnelle entre le cycle ORC et le cycle à absorption 200. La connexion thermique additionnelle est destinée à assurer la connexion thermique entre le générateur 203 du cycle à absorption 200 et au moins le deuxième évaporateur 104 du cycle ORC 100. La connexion thermique additionnelle est configurée pour utiliser comme deuxième source de chaleur 405 du générateur 203 du cycle à absorption 200, la première source de chaleur 400 alimentant le premier évaporateur 104 du cycle ORC 100. Ainsi, l'ajout du cycle à absorption 200 au cycle ORC 100 ne nécessite pas d'avoir une nouvelle source de chaleur pour alimenter ledit cycle à absorption 200. La première source de chaleur 400 alimentant le premier évaporateur 104 peut être issue d'énergie renouvelable comme la géothermie, le solaire, d'énergie fatale comme l'énergie thermique résiduelle de procédé industrielle, ou encore d'énergie fossile. À titre d'exemple, la première source chaude 400 pénètre dans le premier évaporateur 104 à une température comprise entre 90° et 200°C. La source chaude 400 ressort du premier évaporateur 104 et traverse éventuellement le dispositif de préchauffage et plus précisément le deuxième échangeur de préchauffage 103. La source de chaleur 400 ressort à titre d'exemple à une température de l'ordre de 90°C. Le système selon l'invention comprend avantageusement, au moins un piquage 401, 402, 403 assurant la dérivation d'une partie de la première source de chaleur 400 au profit du générateur 203. Le système comprend avantageusement un module de commande assurant le fonctionnement de l'au moins un piquage 401, 402, 403 en fonction des températures de la source chaude 400 et des besoins du générateur 203. Préférentiellement, le système comprend trois piquages 401, 402, 403. Le système comprend avantageusement un premier piquage 401 agencé en amont de l'entrée de la première source chaude 400 dans le premier évaporateur 104. Le système comprend avantageusement un deuxième piquage 402 agencé en aval de la sortie de la première source chaude 400 du premier évaporateur 104 et en amont du dispositif de chauffage plus précisément du deuxième échangeur de préchauffage 103. Le système comprend avantageusement un troisième piquage 402 agencé en aval de la sortie de la source chaude du deuxième échangeur de préchauffage 103.
  • Selon une première possibilité, la première source chaude 400 issue de l'un des piquages 401, 402, 403 circule directement dans le générateur 203, la première source chaude 400 et la deuxième source chaude 405 sont identiques. Selon une autre possibilité, le système comprend un deuxième échangeur intermédiaire 404 assurant le transfert thermique de la première source chaude 400 au profit d'une deuxième source chaude 405. La deuxième source chaude 405 circule en circuit fermé entre le deuxième échangeur intermédiaire 404 et le générateur 203.
  • L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s'étend à tous les modes de réalisation couverts par l'invention.
    • LISTES DES REFERENCES
    • 100. Cycle de Rankine organique
    • 101. Première boucle de circulation
    • 102. Premier échangeur de préchauffage
    • 103. Deuxième échangeur de préchauffage
    • 104. Premier évaporateur
    • 105. Expanseur
    • 106. Premier condenseur
    • 107. Première pompe
    • 200. Cycle à absorption
    • 201. Deuxième boucle de circulation
    • 202. Absorbeur
    • 203. Générateur
    • 204. Deuxième condenseur
    • 205. Deuxième évaporateur
    • 206. Détendeur
    • 207. Vanne de détente
    • 208. Pompe de solution
    • 300.Circuit intermédiaire
    • 301. Premier échangeur intermédiaire
    • 400. Première source de chaleur du cycle de Rankine organique
    • 401. Premier piquage
    • 402. Deuxième piquage
    • 403. Troisième piquage
    • 404. Deuxième échangeur intermédiaire
    • 405. Deuxième source de chaleur du cycle à absorption
    • 500. Source à refroidir du cycle à absorption
    • 501. Source froide du cycle de Rankine organique
    • 502. Fluide de récupération
    • A. Connexion fluidique entre la sortie de l'évaporateur et l'entrée de l'expanseur
    • B. Connexion fluidique entre la sortie de l'expanseur et l'entrée du condenseur
    • C. Connexion fluidique entre la sortie du condenseur et l'entrée de la première pompe
    • D. Connexion fluidique entre la sortie de la première pompe et l'entrée du premier réchauffeur
    • E. Connexion fluidique entre la sortie du premier réchauffeur est l'entrée du deuxième réchauffeur
    • F. Connexion fluidique entre la sortie du deuxième réchauffeur et l'entrée du premier évaporateur
    • G. Connexion fluidique entre la sortie du générateur et l'entrée du deuxième condenseur
    • H. Connexion fluidique entre la sortie du deuxième condenseur et l'entrée du deuxième évaporateur
    • I. Connexion fluidique entre la sortie du deuxième évaporateur et l'entrée de l'absorbeur
    • J. Connexion fluidique entre la sortie de l'absorbeur et l'entrée du générateur
    • K. Connexion fluidique entre la sortie du générateur et l'entrée de l'absorbeur
    • L. Connexion fluidique entre la sortie du deuxième condenseur et l'entrée du premier réchauffeur
    • M. Connexion fluidique entre la sortie du premier réchauffeur et l'entrée du premier échangeur
    • N. Connexion fluidique entre la sortie du premier échangeur et l'entrée de l'absorbeur
    • O. Connexion fluidique entre la sortie de l'absorbeur et l'entrée du deuxième condenseur
    • P. Connexion fluidique d'entrée de la source froide dans le deuxième évaporateur
    • Q. Connexion fluidique entre la sortie du deuxième évaporateur et l'entrée du premier condenseur

Claims (12)

  1. Système de production d'énergie comprenant :
    • Un cycle de Rankine organique (100) (ORC) comprenant une première boucle de circulation (101) d'un premier fluide de travail comprenant un dispositif de préchauffage, un premier évaporateur (104), un expanseur (105), un premier condenseur (106) et une première pompe (107),
    • Un cycle à absorption (200) comprenant une deuxième boucle de circulation (201) d'une solution de travail comprenant un absorbeur (202), un générateur (203), un deuxième condenseur (204), une deuxième pompe (208) et un deuxième évaporateur (205),
    caractérisé en ce que le système comprend un circuit intermédiaire (300) apte à recevoir un fluide intermédiaire et assurant la connexion thermique du cycle ORC (100) et du cycle à absorption (200) et sur lequel sont agencés le deuxième condenseur (204), l'absorbeur (202) et le dispositif de préchauffage.
  2. Système selon la revendication précédente dans lequel le circuit intermédiaire (300) comprend un premier échangeur thermique intermédiaire (301) assurant un transfert thermique entre le circuit intermédiaire (300) et un fluide de récupération (502).
  3. Système selon la revendication précédente dans lequel le fluide de récupération (502) est issu d'un aérotherme ou d'une tour de refroidissement.
  4. Système selon la revendication 2 dans lequel le fluide de récupération (502) est destiné à alimenter un circuit d'eau chaude sanitaire.
  5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le deuxième évaporateur (205) et le premier condenseur (106) sont connectés thermiquement de sorte que le deuxième évaporateur (205) transmette sa production de froid au premier condenseur (106) assurant la condensation du premier fluide de travail dans le premier condenseur (106).
  6. Système selon la revendication précédente dans lequel le système comprend une source froide (501) assurant la connexion thermique du deuxième évaporateur (205) du cycle à absorption (200) vers le premier condenseur (106) du cycle ORC (100).
  7. Système selon l'une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel le cycle à absorption (200) comprend une source à refroidir (500) alimentant le deuxième évaporateur (205), et une source froide (501) en sortie du deuxième évaporateur (205) destinée à alimenter le premier condenseur (106).
  8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel le premier condenseur (106) et le deuxième évaporateur (205) sont mutualisés dans un échangeur thermique commun entre le cycle ORC (100) et le cycle à absorption (200).
  9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le cycle ORC (200) comprend une première source de chaleur (400) alimentant le premier évaporateur (104) et dans lequel le cycle à absorption (200) comprend une deuxième source de chaleur (405) alimentant le générateur (203), la première source de chaleur (400) et la deuxième source de chaleur (405) étant connectées thermiquement.
  10. Système selon la revendication précédente comprenant un deuxième échangeur thermique intermédiaire (404) configuré pour assurer la connexion thermique de la première source de chaleur (400) et la deuxième source de chaleur (405).
  11. Procédé de production d'énergie par un système selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant :
    • la production d'énergie électrique par l'expanseur (105) du cycle ORC (100),
    • un rejet de chaleur par l'absorbeur (202) et le deuxième condenseur (204) du cycle à absorption (100),
    caractérisé en ce que la chaleur rejetée par l'absorbeur (202) et le deuxième condenseur (204) du cycle à absorption (200) est transmise au dispositif de préchauffage du cycle ORC (100) par le circuit intermédiaire (300).
  12. Procédé selon la revendication précédente comprenant le transfert thermique de la production de froid du deuxième évaporateur (205) du cycle à absorption (200) au profit du premier condenseur (106) du cycle ORC (100).
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