Réduction des gaz à effet de serre dans les moteurs et machines en production d'énergie

1. Réduction des gaz à effet de serredans les moteurs et machinesen production d'énergie Présenté par Oumar SANFO Energétique – option Machines et Moteurs

2. 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

3. 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 • Autres solutions envisageables • Conclusions

4. Contexte général Problématique Utilisation accrue des énergies fossiles Besoin croissant d’énergie Accroissement de la production Croissance démographique    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 • 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. 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. 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 • 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. Pe: puissance à l’entrée Pci:pouvoir calorifique du carburant qm debit massique du carburant  we: travail effectif Vol: cylindrée du moteur N:vitesse de rotation Pme: pression moyenne effective i=2 moteur 4 temps i=1 moteur 2temps Convertisseur thermique Chaleur fournie PCI Travail effectif Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements

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

15. Réduction des GES dans les moteurs et machines en production d'énergie Avantages  de la suralimentation : Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite) • 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. Réduction des GES dans les moteurs et machines en production d'énergie Avantages  de la régulation électronique : Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements (suite) • 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 • 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

22. 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 • Autres solutions envisageables • Conclusions

23. 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 • 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 • L’hydraulique • Le solaire • Les éoliennes • La géothermie • La biomasse Représentent actuellement 19% de la production mondiale d’énergie

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 Émission de CO2 dans certains pays de l’UE Sources d’énergie primaire en France

32. 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 • Autres solutions envisageables • Conclusions

33. Conclusions = Énergie Moteur du développement + Épuisement des sources d’énergies fossiles Impact des GES sur l’environnement  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. Constructeurs Consommateurs Dirigeants Conclusions la mobilisation de tous les acteurs