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Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM - 26-27 mars 2009.

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1 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars 2009

2 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars 2009 Contexte Travaux en collaboration - FEMTO-ST Département ENISYS Belfort : mécanique/thermique - SATIE/CNAM Paris : électrotechnique/commande - GdF Suez (CETI) Programmes Etude des spécificités intrinsèques dun micro cogénérateur Électrothermique intégré Chaudière électrothermique intégrée - ANR PB CETI ( ) - PIE CNRS PR ESIMCETI ( ) 2

3 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars 2009 Etude des spécificités intrinsèques dun micro cogénérateur Électrothermique intégré 1 - PIE CNRS ESIMCETI ( ) - Objectifs poursuivis (FEMTO) : - Réalisation dune maquette de moteur Stirling à pistons libres simple effet - Affiner la modélisation des pertes et imperfections du Stirling : - efficacité du régénérateur - pertes de charge, échanges thermique, couplages des phénomènes - Trouver les méthodes de résolution efficace pour la dynamique des cogénérateurs (selon conditions internes et externes, consommation…) - conséquences sur le dimensionnement - Mise au point de méthodes doptimisation des performances - Définir les lois de contrôle – commande des machines 3

4 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars 2009 Intérêts : Sadapte bien à un générateur électrique linéaire Pas de liaisons mécaniques, compact Étanchéité obtenue en englobant ensemble la machine et le générateur électrique Attention : Stabilité de fonctionnement difficile Influence de la position de la machine Amplitudes et phases non fixées Rendement des alternateurs linéaires 4

5 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars Caractéristiques Puissance électrique = 100 W Pmax = 25 bars Tchaud = 600 à 800 °C Fréquence = 15 Hz

6 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars 2009 Cylindre et déplaceur en céramique Piston en Invar Jeu pour hélium sous pression < 3 m Usinages ultrasons, rectification de précision Société HARDEX Echangeur chaud Réalisation fusion laser de poudre déposée en couches minces Frittage cobalt chrome (1400 °C) Entreprise BV-PROTO Echangeur froid 6

7 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars 2009 Banc expérimental Etude des performances dynamiques : - Pertes de charge - Transfert de chaleur - Détermination de lois semi-empiriques - Efficacité du régénérateur - Fréquence : 0 – 30 Hz - Gaz = air, azote pour linstant 7

8 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars 2009 Banc de test de régénérateurs Vérin : - Course maxi = 30 cm - Diamètre = 60 mm Echangeur chaud Echangeur froid Echangeur chaud : - circulation de liquide : 100 °C - chauffage électrique : 400 °C Echangeur froid : - circulation de liquide : - 10 °C mini 8

9 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars 2009 Régénérateur : - mousses métalliques - céramique poreuse (Société HARDEX) Banc de test de régénérateurs Capteur de pression avec refroidisseur (Kulite) Capteur de pression (Kulite) 9 microthermocouples (Femto) : Tgaz Type K (Chromel/Alumel) diam = 7.6 µm, 12.7 µm, 25.4 µm 9

10 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars Electricité = 1-3 kW Thermique = 5-10 kW Objectif USA N. Zélande Allemagne Angleterre France ? Whisper Tech (N. Zélande) 1.4 kWe – 9.2 kWth Chaudière électrothermique intégrée 2 - ANR PB CETI ( )

11 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars Contexte général

12 Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM mars Objectifs : Cogénération résidentielle : 1 kWélec – 10 kWtherm FEMTO : dimensionnement mécanique / thermique Moteur Stirling pistons libres ANR : recrutement 1 ingénieur mécanicien (Steve DJETEL) GdF Suez : - master (2009) : dimensionnement mécanique/thermique - thèse CIFRE ( ) Sous-traitance : BE Architecture dune chaudière électrothermique intégrée Collaboration SATIE – FEMTO – GdF Suez Projet multi compétences : Thermique / Mécanique / Electrotechnique / Commande

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