Rduction des gaz effet de serre dans les

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 1

PLAN p Contexte général n n p Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES n n Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone Utilisation de carburant moins polluant p Autres solutions envisageables p Conclusions 2

PLAN p Contexte général n n p Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES n n n Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone p Autres solutions envisageables p Conclusions 3

Contexte général Problématique Croissance démographique Développement industriel Augmentation des gaz à effet de serre (GES) Besoin croissant d’énergie Accroisse ment de la production Utilisation accrue des énergies fossiles Graves problèmes environnementaux 4

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

PLAN p Contexte général n n p Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES n n n Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone p Autres solutions envisageables p Conclusions 6

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 7

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

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 9

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 10 Coupe longitudinale d’une turbine à gaz

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

PLAN p Contexte général n n p Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES n n n Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone p Autres solutions envisageables p Conclusions 12

Méthodes de réduction des GES Augmentation des rendements Pe: puissance à l’entrée Pci: pouvoir calorifique du carburant qm debit massique du carburant Chaleur fournie PCI Convertisseur thermique Travail effectif we: travail effectif Vol: cylindrée du moteur N: vitesse de rotation Pme: pression moyenne effective i=2 moteur 4 temps i=1 moteur 2 temps 13

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

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 : n Augmentation de la pression moyenne indiquée n Augmentation de la masse parcourant chaque cycle n Diminution des imbrûlés n Augmentation de la pression d’admission n Augmentation du remplissage n Augmentation de la puissance du moteur de 25% n Augmentation du rendement thermodynamique fondamental 15

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

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 : n Richesse précise n Combustion stable n Contrôle des émissions n Pas d’usure n Précision d’allumage n Adaptation de l’avance à l’allumage n Facilité de gestion 17

Autres solutions envisageables Utiliser des carburants moins polluants Butane p CH 4 +2(O 2 + 3, 76 N 2) = 2 H 2 O + CO 2 +2 *3, 76 N 2 Propane p C 3 H 8 +5(O 2 + 3, 76 N 2) = 4 H 2 O + 3 CO 2 +5*3, 76 N 2 Favoriser les carburants à faible teneur en carbone 18

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

PLAN p Contexte général n n p Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES n n n Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone p Autres solutions envisageables p Conclusions 20

Méthodes de réduction des GES Valorisation des rejets Principe : Les fumées issues de la combustion sont valorisées Consommation (unités) Production séparée Production combinée Production (unités) Rendement global 94 35 électrique 37% 55 50 chaleur 90% 100 35 électrique 85% 50 chaleur 21

PLAN p Contexte général n n p Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES n n n Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone p Autres solutions envisageables p Conclusions 22

Méthodes de réduction des GES Captage et séquestration du CO 2 23 Trois principales méthodes de capture de CO 2

Méthodes de réduction des GES Captage et séquestration du CO 2 (suite) 24

Méthodes de réduction des GES Captage et séquestration du CO 2 (suite) Capacité de stockage des différents circuits : Réduction de 40% du CO 2 25

PLAN p Contexte général n n p Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES n n n Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone p Autres solutions envisageables p Conclusions 26

Autres solutions envisageables Développer les énergies propres Représentent actuellement 19% de la production mondiale d’énergie n n n L’hydraulique Le solaire Les éoliennes La géothermie La biomasse 27

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

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

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

Autres solutions envisageables Utiliser l’énergie nucléaire Emission de CO 2 par k. Wh : Pays g/k. Wh France 56 UK 454 Italie 509 Danemark 666 31 Sources d’énergie primaire en France Émission de CO 2 dans certains pays de l’UE

PLAN p Contexte général n n p Problématique Fonctionnement des machines et moteurs Méthodes de réduction des GES n n n Augmentation des rendements Valorisation des rejets Captage et séquestration du dioxyde de carbone p Autres solutions envisageables p Conclusions 32

Conclusions Énergie = Impact des GES sur l’environnement Moteur du développement + Épuisement des sources d’énergies fossiles URGENCE : Développer des solutions efficaces afin de réduire les émissions de CO 2 dans l’atmosphère Baisser la consommation de carburants Empêcher le stockage de CO 2 dans l’atmosphère Utiliser les énergies alternatives • Améliorer les rendements • Capturer et séquestrer le dioxyde de carbone • Utiliser les énergies renouvelables • Valoriser les rejets • Utiliser des carburants moins polluants • Exploiter les centrales nucléaires 33

Conclusions la mobilisation de tous les acteurs 34