Présenté par Oumar SANFO Energétique – option Machines et Moteurs 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
PLAN Contexte général Méthodes de réduction des GES 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
PLAN Contexte général Méthodes de réduction des GES 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
Contexte général Problématique Croissance démographique Besoin croissant d’énergie Accroissement de la production Utilisation accrue des énergies fossiles Développement industriel Augmentation des gaz à effet de serre (GES) Graves problèmes environnementaux
Contexte général Problématique (suite) Conséquences du réchauffement climatique Dérèglement climatique Sécheresse Fonte des glaces polaires Phénomènes naturels extrêmes (tempêtes, etc.)
PLAN Contexte général Méthodes de réduction des GES 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
Contexte général Fonctionnement des moteurs (suite) 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 Modèle du moteur diesel A–B : Compression adiabatique réversible B–C : Echauffement isobare réversible C–D : Détente adiabatique réversible D–A : Refroidissement isochore réversible
Les quatre temps du moteur Contexte général Fonctionnement des moteurs Moteur à allumage commandé Les quatre temps du moteur
Contexte général Fonctionnement des turbines à gaz (suite) Cycle thermodynamique Modèle de la turbine à gaz A–B : Compression isentropique B–C : combustion isobare C–D : Détente isentropique D–A : Refroidissement isobare
Coupe longitudinale d’une turbine à gaz Contexte général Fonctionnement des turbines 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 Coupe longitudinale d’une turbine à gaz
Comment réduire les émissions de GES dans les machines et moteurs en production d’énergie ?
PLAN Contexte général Méthodes de réduction des GES 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
Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements we: 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 l’entrée Pci:pouvoir calorifique du carburant qm debit massique du carburant Travail effectif Chaleur fournie PCI Convertisseur thermique commentaire
Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite) Exemple du turbocompresseur Schéma d’un turbocompresseur Moteur atmosphérique et moteur suralimenté
Avantages de la suralimentation : Réduction des GES dans les moteurs et machines en production d'énergie Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite) Avantages de la suralimentation : Augmentation de la pression moyenne indiquée Augmentation de la masse parcourant chaque cycle Diminution des imbrûlés Augmentation de la pression d’admission Augmentation du remplissage Augmentation de la puissance du moteur de 25% Augmentation du rendement thermodynamique fondamental
Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite) Exemple du régulateur électronique Schéma d’un turbocompresseur
Avantages de la régulation électronique : Réduction des GES dans les moteurs et machines en production d'énergie Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite) Avantages de la régulation électronique : Richesse précise Combustion stable Contrôle des émissions Pas d’usure Précision d’allumage Adaptation de l’avance à l’allumage Facilité de gestion
Autres solutions envisageables Utiliser des carburants moins polluants 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
Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite) Fiche technique d’un moteur Jenbacher 616 Série E utilisé sur en cogénération
PLAN Contexte général Méthodes de réduction des GES 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
Méthodes de réduction des GES Valorisation des rejets Principe : Les fumées issues de la combustion sont valorisées Consommation (unités) Production Rendement global Production séparée 94 35 électrique 37% 55 50 chaleur 90% Production combinée 100 85%
PLAN Contexte général Méthodes de réduction des GES 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
Trois principales méthodes de capture de CO2 Méthodes de réduction des GES Captage et séquestration du CO2 Trois principales méthodes de capture de CO2
Méthodes de réduction des GES Captage et séquestration du CO2 (suite)
Méthodes de réduction des GES Captage et séquestration du CO2 (suite) Capacité de stockage des différents circuits : Réduction de 40% du CO2
PLAN Contexte général Méthodes de réduction des GES 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
Autres solutions envisageables Développer les énergies propres Représentent actuellement 19% de la production mondiale d’énergie L’hydraulique Le solaire Les éoliennes La géothermie La biomasse
Autres solutions envisageables Développer les énergies propres (suite) Exemple du biogaz Composition :
Développement des énergies propres Développer les énergies propres (suite) Valorisation du biogaz dans les centrales de cogénération
Autres solutions envisageables Développer les énergies propres (suite) ADEME
Autres solutions envisageables Utiliser l’énergie nucléaire Emission de CO2 par kWh : Pays g/kWh France 56 UK 454 Italie 509 Danemark 666 Sources d’énergie primaire en France Émission de CO2 dans certains pays de l’UE
PLAN Contexte général Méthodes de réduction des GES 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
Conclusions = + Énergie Moteur du développement Impact des GES sur l’environnement + Épuisement des sources d’énergies fossiles URGENCE : Développer des solutions efficaces afin de réduire les émissions de CO2 dans l’atmosphère Baisser la consommation de carburants Améliorer les rendements Valoriser les rejets Empêcher le stockage de CO2 dans l’atmosphère Capturer et séquestrer le dioxyde de carbone Utiliser des carburants moins polluants Utiliser les énergies alternatives Utiliser les énergies renouvelables Exploiter les centrales nucléaires
Conclusions Constructeurs Consommateurs Dirigeants la mobilisation de tous les acteurs Dirigeants Constructeurs Consommateurs