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EFFICACITÉ ÉNERGÉTIQUE: Des moteurs de cogénération dopés à l’hydrogène

Veolia Environnement va déployer une nouvelle solution dès l'ouverture, en novembre prochain, de la saison de cogénération sur sept sites exploités par sa filiale Dalkia, dont six en France.

cogénération avec hydrogène

Afin d'améliorer les rendements et les émissions de la combustion d'énergies fossiles, un programme développé par le CRPE, centre de recherche de Veolia Environnement dédié à l'énergie, a débouché sur la mise au point d'un procédé de dopage à l'hydrogène des moteurs de cogénération au gaz.

Camal Rahmouni, responsable des activités combustion de Veolia, précise que « l'efficacité énergétique (bâtiments, process industriels ou dans la conversion d'énergie des machines thermiques) est un axe stratégique du groupe. « Nous avons notamment mené à son terme un programme sur trois ans sur le dopage d'hydrogène en cogénération ».

Depuis 2006, trois étapes ont été déployées, les deux premières sur le site de Limay (Yvelines), puis la dernière en collaboration notamment avec l'école des Mines de Nantes. « Nous avons imaginé une manière de dégager des économies d'énergie primaire, en l'occurrence il s'agit du gaz, en injectant de l'hydrogène au moteur », détaille Camal Rahmouni.

Réalisées pour le compte de Dalkia, filiale commune que Veolia se partage avec EDF, ces recherches s'appliquent, à terme, au parc de cogénération dont dispose Dalkia, soit des moteurs gaz installés sur quelque 700 moteurs gaz, correspondant à une puissance installée de plus de 1000 MWe.

Des conclusions de l'étude de faisabilité qui a démontré qu'il était effectivement possible de doper des moteurs gaz avec de l'hydrogène en améliorant les performances, les chercheurs se sont attachés à trouver une solution pour une production locale et en continu de l'hydrogène.

Banc moteur du Centre de recherche de Veolia Environnement (CRPE) : le moteur à gaz Senertec est utilisé à l'évaluation comparée des performances de moteurs et turbines (rendement, émissions) fonctionnent en microcogénération, pour des applications domotiques.

Il s'agissait d'ouvrir une autre voie que celle empruntée pour les systèmes de pile à combustible, confrontés à la même problématique d'approvisionnement en hydrogène, donc à sa production.
Or, deux inconvénients majeurs ne trouvaient pas de solution dans le cas précis de moteurs à gaz : ni l'électrolyse, ni le reformage haute température, ne semblent pertinents, actuellement.

La catalyse solution idéale ?

C'est donc la solution de la catalyse qui s'est imposée. Inspirée – une fois encore – de l'industrie automobile,l'équivalent d'un pot catalytique de voiture est en mesure de produire de l'hydrogène à partir d'environ 300 °C,température qui est proche de celle de sortie des gaz d'échappement d'un moteur.
Enfin, la dernière étape du projet a validé le concept : production d'hydrogène in situ pour une réintroduction dans le combustible moteur. Les équipes de Veolia Environnement ont alors évalué les gains de performance escomptés.

C'est à l'école des Mines de Nantes, qui dispose d'un moteur de cogénération de 210 kW électrique, représentatif du parc de Dalkia, que les prétests industriels ont été effectués.
Les gains de performance sont d'un point absolu en termes de rendement global, soit la somme du rendement électrique et du rendement thermique. « Ce gain est très intéressant, précise Camal Rahmouni, parce que nous parlons de hausses de rendement à la fois électrique et thermique, qui se traduisent directement en économie de combustible pour l'exploitant ».
Il ajoute que l'atout du projet se situe dans la capacité à avoir fait avancer conjointement les performances des deux rendements. Or, les nouvelles dispositions contractuelles de rachat de l'électricité de cogénération accordent une prime à l'efficacité énergétique des installations de cogénération. D'où l'intérêt d'améliorer les rendements aussi bien électriques que thermiques.

Le surcoût de l'ajout d'un catalyseur dans ces systèmes doit pouvoir s'amortir en deux ou trois ans.
Le déploiement de cette solution doit commencer par l'installation de sept moteurs sur des sites de production exploités par Dalkia, six en France et un en Hongrie.
Il s'agit d'être prêt pour la prochaine saison de chauffe, début novembre.
Avec en moyenne 3 624 heures de fonctionnement en France et plus de 6 000 h en Hongrie, des unités de production en cogénération, la solution catalytique devrait s'assurer une viabilité opérationnelle.
En outre, le même système serait transposable aux moteurs de petite puissance. La microcogénération pourrait donc bénéficier de cette avancée technologique.

Hélène Boussel

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