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1 Réduction des gaz à effet de serre dans les moteurs et machines en production d'énergie Présenté par Oumar SANFO Energétique – option Machines et Moteurs.

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1 1 Réduction des gaz à effet de serre dans les moteurs et machines en production d'énergie Présenté par Oumar SANFO Energétique – option Machines et Moteurs

2 2 PLAN Contexte général Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Utilisation de carburant moins polluant Autres solutions envisageables Conclusions

3 3 PLAN Contexte général Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Autres solutions envisageables Conclusions

4 4 Contexte général Développement industriel Croissance démographique Besoin croissant dénergie Accroisse ment de la production Utilisation accrue des énergies fossiles Augmentation des gaz à effet de serre (GES) Graves problèmes environnementaux Problématique

5 5 Dérèglement climatique Sécheresse Fonte des glaces polaires Phénomènes naturels extrêmes (tempêtes, etc.) Conséquences du réchauffement climatique Contexte général Problématique (suite)

6 6 PLAN Contexte général Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Autres solutions envisageables Conclusions

7 7 Cycles thermodynamiques Modèle du moteur à gaz A–B : Compression adiabatique réversible B–C : Echauffement isochore réversible C–D : Détente adiabatique réversible D–A : Refroidissement isochore réversible Fonctionnement des moteurs (suite) Contexte général Modèle du moteur diesel A–B : Compression adiabatique réversible B–C : Echauffement isobare réversible C–D : Détente adiabatique réversible D–A : Refroidissement isochore réversible

8 8 Les quatre temps du moteur Moteur à allumage commandé Fonctionnement des moteurs Contexte général

9 9 Cycle thermodynamique Modèle de la turbine à gaz A–B : Compression isentropique B–C : combustion isobare C–D : Détente isentropique D–A : Refroidissement isobare Fonctionnement des turbines à gaz (suite) Contexte général

10 10 Fonctionnement des turbines à gaz Coupe longitudinale dune turbine à gaz Légende : compresseur (C) air extérieur (E) combustible (G) chambre de combustion (Ch) turbine (T) échappement (Ec) arbre (A, M) qui relie la turbine et le compresseur Contexte général

11 11 Comment réduire les émissions de GES dans les machines et moteurs en production dénergie ?

12 12 PLAN Contexte général Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Autres solutions envisageables Conclusions

13 13 Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Travail effectif Chaleur fournie PCI Convertisseur thermique w e : travail effectif Vol: cylindrée du moteur N:vitesse de rotation Pme: pression moyenne effective i=2 moteur 4 temps i=1 moteur 2temps Pe: puissance à lentrée Pci:pouvoir calorifique du carburant qm debit massique du carburant

14 14 Méthodes de réduction des GES Exemple du turbocompresseur Schéma dun turbocompresseur Moteur atmosphérique et moteur suralimenté Augmentation des rendements (suite)

15 15 Avantages de la suralimentation : Augmentation de la pression moyenne indiquée Augmentation de la masse parcourant chaque cycle Diminution des imbrûlés Augmentation de la pression dadmission Augmentation du remplissage Augmentation de la puissance du moteur de 25% Augmentation du rendement thermodynamique fondamental Réduction des GES dans les moteurs et machines en production d'énergie Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite)

16 16 Méthodes de réduction des GES Exemple du régulateur électronique Schéma dun turbocompresseur Augmentation des rendements (suite)

17 17 Avantages de la régulation électronique : Richesse précise Combustion stable Contrôle des émissions Pas dusure Précision dallumage Adaptation de lavance à lallumage Facilité de gestion Réduction des GES dans les moteurs et machines en production d'énergie Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite)

18 18 Butane CH4 +2(O2 + 3,76 N2) = 2 H2O + CO2 +2 *3,76 N2 Propane C3H8 +5(O2 + 3,76 N2) = 4 H2O + 3CO2 +5*3,76 N2 Favoriser les carburants à faible teneur en carbone Autres solutions envisageables Utiliser des carburants moins polluants

19 19 Fiche technique dun moteur Jenbacher 616 Série E utilisé sur en cogénération Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite)

20 20 PLAN Contexte général Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Autres solutions envisageables Conclusions

21 21 Méthodes de réduction des GES Valorisation des rejets Consommation (unités) Production (unités) Rendement global Production séparée 9435électrique37% 5550chaleur90% Production combinée100 35électrique 85% 50chaleur Principe : Les fumées issues de la combustion sont valorisées

22 22 PLAN Contexte général Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Autres solutions envisageables Conclusions

23 23 Méthodes de réduction des GES Captage et séquestration du CO 2 Trois principales méthodes de capture de CO2

24 24 Méthodes de réduction des GES Captage et séquestration du CO 2 (suite)

25 25 Méthodes de réduction des GES Capacité de stockage des différents circuits : Réduction de 40% du CO 2 Captage et séquestration du CO 2 (suite)

26 26 PLAN Contexte général Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Autres solutions envisageables Conclusions

27 27 Autres solutions envisageables Développer les énergies propres Représentent actuellement 19% de la production mondiale dénergie Lhydraulique Le solaire Les éoliennes La géothermie La biomasse

28 28 Composition : Autres solutions envisageables Développer les énergies propres (suite) Exemple du biogaz

29 29 Développement des énergies propres Développer les énergies propres (suite) Valorisation du biogaz dans les centrales de cogénération

30 30 Autres solutions envisageables ADEME Développer les énergies propres (suite)

31 31 Autres solutions envisageables Utiliser lénergie nucléaire Emission de CO 2 par kWh : Paysg/kWh France56 UK454 Italie509 Danemark666 Sources dénergie primaire en France Émission de CO2 dans certains pays de lUE

32 32 PLAN Contexte général Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Autres solutions envisageables Conclusions

33 33 Conclusions Énergie = Moteur du développement Impact des GES sur lenvironnement Épuisement des sources dénergies fossiles URGENCE : Développer des solutions efficaces afin de réduire les émissions de CO 2 dans latmosphère Baisser la consommation de carburants Améliorer les rendements Valoriser les rejets + Empêcher le stockage de CO 2 dans latmosphère Capturer et séquestrer le dioxyde de carbone Utiliser des carburants moins polluants Utiliser les énergies alternatives Utiliser les énergies renouvelables Exploiter les centrales nucléaires

34 34 Conclusions la mobilisation de tous les acteurs


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