R

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
Besoin croissant dénergie
Accroissement de la production
Utilisation accrue des énergies fossiles
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.)

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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

7
Contexte général
Fonctionnement des moteurs (suite)

• Cycles thermodynamiques

Modèle du moteur à gaz AB  Compression
adiabatique réversible BC  Echauffement
isochore réversible CD  Détente adiabatique
réversible DA  Refroidissement isochore
réversible
Modèle du moteur diesel AB  Compression
adiabatique réversible BC  Echauffement isobare
réversible CD  Détente adiabatique
réversible DA  Refroidissement isochore
réversible
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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 AB Compression
isentropique BC combustion isobare CD
Détente isentropique DA Refroidissement isobare
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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 dune turbine à gaz
11
Comment réduire les émissions de GES dans les
machines et moteurs en production dénergie ?
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
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 dun turbocompresseur
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)

• Augmentation de la pression moyenne indiquée
• Augmentation de la masse parcourant chaque cycle
• Diminution des imbrûlés
• Augmentation de la pression dadmission
• 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 dun turbocompresseur
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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)

• Richesse précise
• Combustion stable
• Contrôle des émissions
• Pas dusure
• Précision dallumage
• Adaptation de lavance à lallumage
• Facilité de gestion

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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 53,76 N2

? Favoriser les carburants à faible teneur en
carbone
19
Méthodes de réduction des GES
Augmentation des rendements (suite)
Fiche technique dun 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

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Méthodes de réduction des GES
Valorisation des rejets
Principe Les fumées issues de la combustion
sont valorisées
Consommation (unités) Production (unités) Production (unités) Rendement global
Production séparée 94 35 électrique 37
Production séparée 55 50 chaleur 90
Production combinée 100 35 électrique 85
Production combinée 100 50 chaleur 85
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
Représentent actuellement 19 de la production
mondiale dénergie

• Lhydraulique
• 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
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Autres solutions envisageables
Utiliser lénergie nucléaire
Emission de CO2 par kWh Emission de CO2 par kWh
Pays g/kWh
France 56
UK 454
Italie 509
Danemark 666
Émission de CO2 dans certains pays de lUE
Sources dénergie primaire en France
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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

Énergie
Moteur du développement
Impact des GES sur lenvironnement
Épuisement des sources dénergies fossiles

?
URGENCE Développer des solutions efficaces afin
de réduire les émissions de CO2 dans latmosphère

• Baisser la
• consommation
• de carburants
• Améliorer les rendements
• Valoriser les rejets

• Empêcher le
• stockage de CO2
• dans latmosphère
• Capturer et séquestrer le dioxyde de carbone
• Utiliser des carburants moins polluants

• Utiliser les
• énergies
• alternatives
• Utiliser les énergies renouvelables
• Exploiter les centrales nucléaires

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Conclusions
la mobilisation de tous les acteurs