Bonjour et bienvenue dans cette séquence « Cycle thermodynamique complexe de récupération d’énergie » un problème qui est très actuel aujourd’hui dans le contexte d’utilisation rationnelle d’énergie de carburant et de réduction des émissions CO2.

Voilà le plan de la présentation.

Le bilan énergétique d’un moteur représente la distribution d’énergie du carburant sous forme de la puissance mécanique d’une part, et d’autre part, sous forme de l’énergie perdue. L’énergie est perdue dans le système d’échappement et dans le système de refroidissement ainsi que comme les pertes mécaniques. Comme le moteur à combustion interne fonctionne à régime variable, cette distribution n’est pas constante. Par exemple, au régime de pleine charge, la puissance mécanique est maximale tandis que les énergies perdues dans le système d’échappement et dans le système de refroidissement sont égales. Par contre, au régime de charge partielle, la puissance mécanique est plus faible tandis que l’énergie des gaz d’échappement augmente. 

La polygénération est un processus de récupération des énergies non mécanisées dans le moteur. Donc, cela augmente l’efficacité globale du système. L’énergie non mécanisée dans le moteur peut se transformer sous forme d’énergie mécanique sous forme d’électricité, de chaleur ou du froid. 

Un exemple d’un cycle complexe d’une polygénération d’un moteur stationnaire. Habituellement, les moteurs stationnaires s’utilisent pour production d’électricité, au même temps, l’énergie perdure sous forme de chaleur dans le système d’échappement et dans le refroidissement se transforme en vapeur et en eau chaude. 

Le régime stationnaire de rotation du moteur facilite l’efficacité de conversion d’énergie. La polygénération est également applicable dans le transport, dans un moteur d’automobile, la récupération de l’énergie perdue dans le système d’échappement et de refroidissement qui se récupére soit par un système thermodynamique, soit par le système thermoélectrique, soit par un système thermoacoustique et par un système turbo compound.

Finalement par un système de récupération, on peut fabriquer de l’électricité ou puissances mécaniques supplémentaires. La suralimentation des moteurs est un système de récupération de l’énergie des gaz d’échappement qui est bien connu depuis des années. Ce système récupère l’énergie des gaz d’échappement par un processus de détente dans le compresseur et par un processus de compression dans le compresseur. Cela permet une augmentation de l’efficacité globale du moteur et cela augmente aussi la puissance spécifique du moteur.

Une autre possibilité de récupération de l’énergie des gaz d’échappement, c’est le système turbo compound. Le système consiste d’une turbine supplémentaire qui transforme l’énergie des gaz d’échappement qui sortent du turbo compresseur. L’énergie se transforme dans la turbine sous forme d’électricité ou sous forme de la puissance mécanique. Cela permet une augmentation de l’efficacité du moteur jusqu’à 6 % pour entraînement électrique.

Les cycles thermodynamiques sont aussi applicables comme un système de récupération d’énergie. Voici un cycle du Rankine Hirn comme un cycle de récupération qui consiste d’une pompe, d’un échangeur, d’une machine de détente et d’un condenseur.

Quels sont les paramètres plus critiques sur l’efficacité du système ? Premièrement, c’est les fluides du travail. Plusieurs fluides sont possibles. Deuxièmement, ils sont d’échangeurs et de la machine de détente. Et finalement, c’est le débit massique de fluide dans le système.

Ce système permet une augmentation possible de l’efficacité globale jusqu’à 10 % dans certains régimes de fonctionnement du moteur.

Et voilà les techniques avancées de récupération d’énergie d’échappement. 

Les systèmes thermoélectriques sont des systèmes qui transforment la chaleur des gaz d’échappement sous forme d’électricité.

Le système consiste en des matériaux qui transforment le flux de chaleur en électricité et le système thermoacoustique transforme la chaleur des gaz d’échappement sous forme de l’énergie acoustique dans un résonateur. Le résonateur consiste d’un stack et de l’échangeur. Dans le résonateur, le flux de chaleur se transforme sous forme de l’énergie acoustique. Finalement, cette énergie acoustique peut se transformer en électricité dans un microphone.

Et voilà la conclusion, l’efficacité des moteurs dépasse très rarement 40 %, donc le reste d’énergie est perdue sous forme de chaleur. Les cycles de polygénération représentent un volet prometteur d’augmentation de l’efficacité de la transformation d’énergie du carburant. La polygénération dans le moteur stationnaire permet d’améliorer l’utilisation de l’énergie primaire et la polygénération dans la motorisation du transport permet, elle aussi, d’améliorer l’efficacité au prix d’une complexité technologique plus forte.

Je vous remercie et au revoir !