Institut Systèmes industriels bom / 29 octobre 2010 Technopôle1 Limites physiques dans la valorisation des rejets thermiques Michel Bonvin

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1 Institut Systèmes industriels bom / 29 octobre 2010 Technopôle1 Limites physiques dans la valorisation des rejets thermiques Michel Bonvin michel.bonvin@hevs.ch

2 Institut Systèmes industriels 1.Production de travail (dénergie électrique) 2.Revalorisation par le biais dune pompe à chaleur 3.Production de froid 4.Utilisation directe bom / 29 octobre 2010 Technopôle2

3 Institut Systèmes industriels Energie thermique énergie thermique température donnée énergie interne« Lénergie thermique dun corps à une température donnée (ou aussi lénergie interne) est la somme des énergies cinétiques de ses constituants (atomes et molécules) » très importante règles bien précisesCette énergie est en général « très importante », mais ne peut être sollicitée que selon des règles bien précises Exemple : Eau de locéan bom / 29 octobre 2010 Technopôle3

4 Institut Systèmes industriels Conversion dénergie thermique en travail (mouvement de rotation) bom / 29 octobre 2010 Technopôle4

5 Institut Systèmes industriels Conversion dénergie thermique en travail (mouvement de rotation) bom / 29 octobre 2010 Technopôle5

6 Institut Systèmes industriels Conversion dénergie thermique en travail (mouvement de rotation) bom / 29 octobre 2010 Technopôle6

7 Institut Systèmes industriels Conversion dénergie thermique en travail (Carnot - 1834) CHAUD FROIDIl faut du CHAUD et du FROID pour produire du travail Rendement maximal : Les effets déchangeur bom / 29 octobre 2010 Technopôle7 Q W chaud froid Q

8 Institut Systèmes industriels Quelques exemples bom / 29 octobre 2010 Technopôle8 T_chaud (oC)T_froid (oC)Rendement Turbine à gaz 1200 30 0.55 Turbine à vapeur 700 30 0.44 C. nucléaire 500 30 0.37 Géothermie prof. 200 30 0.20 Rejets industriels 100 30 0.10 « Eau tiède » 50 30 0.03

9 Institut Systèmes industriels Conclusion 1 électricité T chaud > 200 0 C La production délectricité à partir de chaleur (entre autres rejets de chaleur) NE se justifie QUE si la température disponible est élevée - T chaud > 200 0 C bom / 29 octobre 2010 Technopôle9

10 Institut Systèmes industriels Valorisation de rejets thermiques par le biais dune pompe à chaleur Le principe dune pompe à chaleur COP maximal : bom / 29 octobre 2010 Technopôle10 Q W chaud tiède Q

11 Institut Systèmes industriels Quelques exemples T_chaud (oC)T_tiède (oC)COP_endorév. 80 02.3 80102.7 80203.1 80303.7 80506.0 60 -102.5 60 02.9 60103.5 60204.3 60305.7 35 -103.6 35 04.5 35106.3 3520 10.4 bom / 29 octobre 2010 Technopôle11

12 Institut Systèmes industriels Conclusion 2 augmenter très sensiblement le COP Lutilisation de rejets de chaleur à température « tiède » peut augmenter très sensiblement le COP dune pompe à chaleur bom / 29 octobre 2010 Technopôle12

13 Institut Systèmes industriels Rejets thermiques pour production de froid Le principe bom / 29 octobre 2010 Technopôle13 Q W chaud tiède Q W Q Q froid

14 Institut Systèmes industriels Quelques exemples T_chaud (oC)T_froid (oC)COP_endorév. 200202.9 200 51.1 200 00.9 100201.5 100 50.6 100 00.5 50200.5 50 50.2 50 00.1 bom / 29 octobre 2010 Technopôle14

15 Institut Systèmes industriels Conclusion 3 températures moyennes (80 – 10 0 C) Lutilisation de rejets de chaleur à des températures moyennes (80 – 10 0 C) supérieures est très favorable à produire du froid pour conditionnement des locaux bom / 29 octobre 2010 Technopôle15

16 Institut Systèmes industriels Conclusion générale 1.Haute température (> 200 0 C) travail (électricité) 1.Haute température (> 200 0 C) : production de travail (électricité) 2.Température voisine de 100 0 C froid 2.Température voisine de 100 0 C : production de froid (p.e. climatisation des locaux) 3.Température supérieure 80 0 C chauffage à distance 3.Température supérieure 80 0 C : alimentation de réseau de chauffage à distance 4.Température voisine de 50 0 C chauffage des locaux 4.Température voisine de 50 0 C : utilisation domestique (chauffage des locaux) 5.Température inférieure à 30 0 C préchauffage de lECS valorisation par le biais de PAC 5.Température inférieure à 30 0 C : préchauffage de lECS ou valorisation par le biais de PAC bom / 29 octobre 2010 Technopôle16

17 Institut Systèmes industriels bom / 29 octobre 2010 Technopôle17

18 Institut Systèmes industriels bom / 29 octobre 2010 18Technopôle Tages Anzeiger 28 oct. 2010 170 0 C 8 atm