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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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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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

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PLAN


Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone


Conclusions

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Contexte général

Développement industrielDéveloppement industriel

Croissance démographiqueCroissance démographique

Besoin croissant d’énergie

Besoin croissant d’énergie

Accroissement de la production

Accroissement de la production

Utilisation accrue des

énergies fossiles

Utilisation accrue des

énergies fossiles

Augmentation des gaz à effet de

serre (GES)

Augmentation des gaz à effet de

serre (GES)

Graves problèmes environnementaux

Graves problèmes environnementaux

Problématique

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Dérèglement climatique

Sécheresse

Fonte des glaces polaires

Phénomènes naturels extrêmes (tempêtes, etc.)

Conséquences du réchauffement climatique

Contexte généralProblématique (suite)

6

PLAN




Conclusions

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Cycles thermodynamiques

Modèle du moteur à gazA–B : Compression adiabatique réversibleB–C : Echauffement isochore réversibleC–D : Détente adiabatique réversibleD–A : Refroidissement isochore réversible

Fonctionnement des moteurs (suite)

Contexte général

Modèle du moteur dieselA–B : Compression adiabatique réversibleB–C : Echauffement isobare réversibleC–D : Détente adiabatique réversibleD–A : Refroidissement isochore réversible

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Les quatre temps du moteur

Moteur à allumage commandé

Fonctionnement des moteurs

Contexte général

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Cycle thermodynamique

Modèle de la turbine à gazA–B : Compression isentropiqueB–C : combustion isobareC–D : Détente isentropiqueD–A : Refroidissement isobare

Fonctionnement des turbines à gaz (suite)

Contexte général

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Fonctionnement des turbines à gaz

Coupe longitudinale d’une 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

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

12

PLAN




Conclusions

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Méthodes de réduction des GESAugmentation des rendements

Travail effectifChaleur

fournie PCIConvertisseur

thermique

ipmeNvol

ew..mqPciPe

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

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Méthodes de réduction des GES

Exemple du turbocompresseur

Schéma d’un turbocompresseur Moteur atmosphérique et moteur suralimenté

Augmentation des rendements (suite)

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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

Réduction des GES dans les moteurs et machines en production d'énergieMéthodes de réduction des GESAugmentation des rendements (suite)

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Exemple du régulateur électronique

Schéma d’un turbocompresseur

Augmentation des rendements (suite)

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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

Réduction des GES dans les moteurs et machines en production d'énergieMéthodes de réduction des GESAugmentation des rendements (suite)

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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 envisageablesUtiliser des carburants moins polluants

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Fiche technique d’un moteur Jenbacher 616 Série E utilisé sur en cogénération

Méthodes de réduction des GESAugmentation des rendements (suite)

20

PLAN




Conclusions

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Méthodes de réduction des GESValorisation des rejets

Consommation(unités)

Production(unités)

Rendementglobal

Production séparée94 35 électrique 37%

55 50 chaleur 90%

Production combinée 10035 électrique

85%50 chaleur

Principe : Les fumées issues de la combustion sont valorisées

22

PLAN




Conclusions

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Méthodes de réduction des GESCaptage et séquestration du CO2

Trois principales méthodes de capture de CO2

24

Méthodes de réduction des GESCaptage et séquestration du CO2 (suite)

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Capacité de stockage des différents circuits :

Réduction de 40% du CO2

Captage et séquestration du CO2 (suite)

26

PLAN




Conclusions

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Autres solutions envisageablesDévelopper les énergies propresReprésentent actuellement 19% de la production mondiale d’énergie

L’hydraulique Le solaire Les éoliennes La géothermie La biomasse

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Composition :

Autres solutions envisageablesDévelopper les énergies propres (suite)

Exemple du biogaz

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Développement des énergies propresDévelopper les énergies propres (suite)

Valorisation du biogaz dans les centrales de cogénération

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ADEME

Développer les énergies propres (suite)

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Autres solutions envisageablesUtiliser 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

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PLAN




Conclusions

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Conclusions

ÉnergieÉnergie =

Moteur du développementMoteur du développement

Impact des GES sur l’environnement

Impact des GES sur l’environnement

Épuisement des sources d’énergies fossiles

Épuisement des sources d’énergies fossiles

URGENCE : Développer des solutions efficaces afin de réduire les émissions de CO2 dans l’atmosphère

URGENCE : Développer des solutions efficaces afin de réduire les émissions de CO2 dans l’atmosphère

Baisser laconsommationde carburants

• Améliorer les rendements

• Valoriser les rejets

Baisser laconsommationde carburants

• Améliorer les rendements

• Valoriser les rejets

+

Empêcher lestockage de CO2

dans l’atmosphère

• Capturer et séquestrer le dioxyde de carbone

• Utiliser des carburants moins polluants

Empêcher lestockage de CO2

dans l’atmosphère

• Capturer et séquestrer le dioxyde de carbone

• Utiliser des carburants moins polluants

Utiliser lesénergies

alternatives

• Utiliser les énergies renouvelables

• Exploiter les centrales nucléaires

Utiliser lesénergies

alternatives

• Utiliser les énergies renouvelables

• Exploiter les centrales nucléaires

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Conclusions

la mobilisation de tous les acteurs

Documents

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