1 réduction des gaz à effet de serre dans les moteurs et machines en production d'énergie...
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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
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
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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)
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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
Autres solutions envisageables
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 ?
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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
Autres solutions envisageables
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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Méthodes de réduction des GES
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)
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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
Autres solutions envisageables
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
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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
Autres solutions envisageables
Conclusions
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Méthodes de réduction des GESCaptage et séquestration du CO2
Trois principales méthodes de capture de CO2
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Méthodes de réduction des GESCaptage et séquestration du CO2 (suite)
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Méthodes de réduction des GES
Capacité de stockage des différents circuits :
Réduction de 40% du CO2
Captage et séquestration du CO2 (suite)
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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
Autres solutions envisageables
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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Autres solutions envisageables
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
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
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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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34
Conclusions
la mobilisation de tous les acteurs