L'histoire de la tour de refroidissement

Les tours de refroidissement sont nées au XIXe siècle grâce au développement de condenseurs destinés à être utilisés avec la machine à vapeur. Les condenseurs utilisent de l'eau relativement froide, via divers moyens, pour condenser la vapeur sortant des cylindres ou des turbines. Cela réduit la contre-pression, ce qui réduit la consommation de vapeur, et donc la consommation de combustible, tout en augmentant la puissance et en recyclant l'eau de chaudière. Cependant, les condenseurs nécessitent un apport suffisant en eau de refroidissement, sans lequel ils ne sont pas pratiques. Bien que la consommation d’eau ne soit pas un problème avec les moteurs marins, elle constitue une limitation importante pour de nombreux systèmes terrestres.

Au tournant du 20e siècle, plusieurs méthodes de recyclage de l'eau de refroidissement par évaporation étaient utilisées dans les zones dépourvues d'approvisionnement en eau établi, ainsi que dans les zones urbaines où les conduites d'eau municipales peuvent ne pas être suffisamment alimentées ; fiable en période de demande; ou autrement adéquat pour répondre aux besoins de refroidissement. Dans les zones disposant de terrains disponibles, les systèmes ont pris la forme de bassins de refroidissement ; dans les zones aux terres limitées, comme dans les villes, elles ont pris la forme de tours de refroidissement.

Ces premières tours étaient placées soit sur les toits des bâtiments, soit sous forme de structures autonomes, alimentées en air par des ventilateurs ou s'appuyant sur le flux d'air naturel. Un manuel d'ingénierie américain de 1911 décrivait une conception comme"une coque circulaire ou rectangulaire de plaque lumineuse - en fait, une cheminée très raccourcie verticalement (20 à 40 pieds de haut) et très élargie latéralement. Au sommet se trouve un ensemble de goulottes de distribution, vers lesquelles l'eau du condenseur doit être pompée ; à partir de là, ça coule sur"tapis"constitué de lattes de bois ou d'écrans métalliques tissés, qui remplissent l'espace à l'intérieur de la tour."

Une tour de refroidissement hyperboloïde a été brevetée par les ingénieurs néerlandais Frederik van Iterson et Gerard Kuypers en 1918. Les premières tours de refroidissement hyperboloïdes ont été construites en 1918 près de Heerlen. Les premiers au Royaume-Uni ont été construits en 1924 à la centrale électrique de Lister Drive à Liverpool, en Angleterre, pour refroidir l'eau utilisée dans une centrale électrique au charbon.

Selon le rapport du Gas Technology Institute (GTI), le cycle de refroidissement par évaporation indirect du point de rosée (cycle M) est une méthode théoriquement valable pour réduire un fluide à une température de point de rosée inférieure à sa température de bulbe humide. Le cycle M utilise l'énergie psychrométrique (ou l'énergie potentielle) disponible à partir de la chaleur latente de l'eau qui s'évapore dans l'air. Bien que sa manifestation actuelle soit le cycle M HMX pour la climatisation, grâce à sa conception technique, ce cycle pourrait être appliqué comme dispositif de récupération de chaleur et d'humidité pour les appareils à combustion, les tours de refroidissement, les condenseurs et d'autres processus impliquant des flux de gaz humides.

On estime que la consommation d’eau de refroidissement par les centrales de traitement intérieures et les centrales électriques réduira la disponibilité d’électricité pour la majorité des centrales thermiques d’ici 2040-2069.

En 2021, des chercheurs ont présenté une méthode de récupération de vapeur. La vapeur est chargée à l’aide d’un faisceau d’ions, puis capturée dans un treillis métallique de charge opposée. La pureté de l'eau dépassait les normes de potabilité de l'EPA.