Présenté par Oumar SANFO Energétique – option Machines et Moteurs

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1 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

2 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

3 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

4 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

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

6 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

7 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

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

9 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

10 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

11 Comment réduire les émissions de GES dans les machines et moteurs en production d’énergie ?

12 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

13 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

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

15 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

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

17 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

18 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

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

20 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

21 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%

22 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

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

24 Méthodes de réduction des GES
Captage et séquestration du CO2 (suite)

25 Méthodes de réduction des GES
Captage et séquestration du CO2 (suite) Capacité de stockage des différents circuits :  Réduction de 40% du CO2

26 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

27 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

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

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

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

31 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

32 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

33 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

34 Conclusions Constructeurs Consommateurs Dirigeants
la mobilisation de tous les acteurs Dirigeants Constructeurs Consommateurs