Événement - date 3 ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM - 26-27 mars 2009.

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3ème Journée sur la cogénération en France – Paris CNAM - 26-27 mars 2009

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Contexte

Travaux en collaboration

- FEMTO-ST Département ENISYS Belfort : mécanique/thermique

- SATIE/CNAM Paris : électrotechnique/commande

- GdF Suez (CETI)

Programmes

Etude des spécificités intrinsèques d’un micro cogénérateurÉlectrothermique intégré

Chaudière électrothermique intégrée

- ANR PB CETI (2009-2011)

- PIE CNRS PR ESIMCETI (2008-2009)

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Etude des spécificités intrinsèques d’un micro cogénérateurÉlectrothermique intégré

1 - PIE CNRS ESIMCETI (2008-2009)

- Objectifs poursuivis (FEMTO) :

- Réalisation d’une maquette de moteur Stirling à pistons libres simple effet

- Affiner la modélisation des pertes et imperfections du Stirling :

- efficacité du régénérateur

- pertes de charge, échanges thermique, couplages des phénomènes

- Trouver les méthodes de résolution efficace pour la dynamique des cogénérateurs (selon conditions internes et externes, consommation…) - conséquences sur le dimensionnement

- Mise au point de méthodes d’optimisation des performances

- Définir les lois de contrôle – commande des machines

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Intérêts :

S’adapte bien à un générateur électrique linéaire

Pas de liaisons mécaniques, compact

Étanchéité obtenue en englobant ensemble la machine et le générateur électrique

Attention :

Stabilité de fonctionnement difficile

Influence de la position de la machine

Amplitudes et phases non fixées

Rendement des alternateurs linéaires

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Caractéristiques

Puissance électrique = 100 W

Pmax = 25 bars

Tchaud = 600 à 800 °C

Fréquence = 15 Hz

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Cylindre et déplaceur en céramique

Piston en Invar

Jeu pour hélium sous pression < 3m

Usinages ultrasons, rectification de précision

Société HARDEX

Echangeur chaud

Réalisation fusion laser de poudre déposéeen couches mincesFrittage cobalt chrome (1400 °C)Entreprise BV-PROTO Echangeur

froid

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Banc expérimental

Etude des performances dynamiques :

- Pertes de charge

- Transfert de chaleur

- Détermination de lois semi-empiriques

- Efficacité du régénérateur

- Fréquence : 0 – 30 Hz

- Gaz = air, azote pour l’instant

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Banc de test de régénérateurs

Vérin : - Course maxi = 30 cm - Diamètre = 60 mm

Echangeur chaud

Echangeur froid

Echangeur chaud : - circulation de liquide : 100 °C - chauffage électrique : 400 °C

Echangeur froid : - circulation de liquide : - 10 °C mini

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Régénérateur : - mousses métalliques - céramique poreuse (Société HARDEX)

Banc de test de régénérateurs

Capteur de pression avec refroidisseur (Kulite)

Capteur de pression (Kulite)

9 microthermocouples (Femto) : Tgaz

Type K(Chromel/Alumel)diam = 7.6 µm, 12.7 µm, 25.4 µm

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Electricité = 1-3 kW

Thermique = 5-10 kWObjectif

USAN. ZélandeAllemagneAngleterreFrance ?

Whisper Tech(N. Zélande)

1.4 kWe – 9.2 kWth

Chaudière électrothermique intégrée

2 - ANR PB CETI (2009-2011)

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Contextegénéral

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Objectifs :

Cogénération résidentielle : 1 kWélec – 10 kWtherm

FEMTO : dimensionnement mécanique / thermique

Moteur Stirling pistons libres

ANR : recrutement 1 ingénieur mécanicien (Steve DJETEL)

GdF Suez :

- master (2009) : dimensionnement mécanique/thermique

- thèse CIFRE (2009-2012)

Sous-traitance : BE

Architecture d’une chaudière électrothermique intégrée

Collaboration

SATIE – FEMTO – GdF SuezProjet multi compétences : Thermique / Mécanique / Electrotechnique / Commande

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