LUXEMBOURG CREATIVE 2015 : Vers une production d'énergie plus responsable

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  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    1 / 33

    Cognration et micro-cognration: vers uneproduction dnergie plus responsable

    Vincent Hanus (HENALLUX)

    Luxembourg Creative

    15 dcembre 2015

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    IntroductionDfinitions

    Utilisation

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    2 / 33

    Plan de lexpos

    1 IntroductionDfinitionsUtilisation

    2 Intrts de la cognration

    3 Technologies disponibles

    4 Dimensionnement

    5 Exemples luxembourgeois

    6 Conclusion

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    IntroductionDfinitions

    Utilisation

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    3 / 33

    Dfinitions

    Cognration: production simultane:lectricitchaleur (sous-produit)

    Trignration: production simultane:lectricitchaleurfroid

    Puissances: micro-cognration: < 50 kWelmini-cognration: 50 kWel . . . 1 MWelcognration: > 1 MWel

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    IntroductionDfinitions

    Utilisation

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    4 / 33

    Utilisation marginale

    March important >< peu dinstallationsSituations particulires:

    industriesservicesbtiments

    SurinvestissementRentabilit base sur un diffrentiel de cotMauvais dimensionnements

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrtsnergie

    Autres

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    5 / 33

    Plan de lexpos

    1 Introduction

    2 Intrts de la cognrationIntrt nergtiqueAutres intrts

    3 Technologies disponibles

    4 Dimensionnement

    5 Exemples luxembourgeois

    6 Conclusion

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrtsnergie

    Autres

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    6 / 33

    Intrt nergtique

    nergie primairede la cognration:

    100

    Cognration:100

    Chaleur:53

    lectricit:35

    nergie primaire dessystmes spars:

    122,5

    Turbinegaz-vapeur:

    63,6

    Chaudire haut rendement:

    58,9

    Pertes:12

    Pertes:5,9

    Pertes:28,6

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrtsnergie

    Autres

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    7 / 33

    Autres intrts

    Diminution des missions de CO2conomie financireDcentralisationAutonomie nergtique

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    8 / 33

    Plan de lexpos

    1 Introduction

    2 Intrts de la cognration

    3 Technologies disponiblesCombustiblesCognrateursTrignrateurs

    4 Dimensionnement

    5 Exemples luxembourgeois

    6 Conclusion

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    9 / 33

    Combustibles

    Combustibles commerciaux:gaz naturelfioulbois

    Combustibles intermdiaires:biogazsyngashydrogne

  • Cognration

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    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    10 / 33

    Digesteur

    Matire organique Digestat

    Chaleur

    Biogaz

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    11 / 33

    Gazificateur

    Schage

    Pyrolyse

    Oxydation

    Rduction

    Air chaud

    Air chaud

    Syngas

    Cendres

    Bois

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    12 / 33

    Cognrateurs I

    Moteur Stirling

    Types de cognration

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    13 / 33

    Cognrateurs II

    Gaz Fioul Bois Bio- Syn- H2Moteur thermique x x x xTurbine gaz x xVapeur x x xStirling x xORC x x xPile (PAC) x (x) (x) x

  • Cognration

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    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    14 / 33

    Cognrateurs III

    100 W 1 kW 10 kW 100 kW 1 MW 10 MW 100 MW

    Pile combustible

    Cycle organique de Rankine

    Moteur Stirling

    Cycle vapeur

    Turbine gaz

    Moteur combustion interne

    Puissance

  • Cognration

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    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    15 / 33

    Cognrateurs IV

    0 20 40 60 80 100

    Pile combustible

    Cycle organique de Rankine

    Moteur Stirling

    Cycle vapeur

    Turbine gaz

    Moteur combustion interne

    Rendement [%]

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    16 / 33

    Cognrateurs V

    0 2 4 6 8

    Pile combustible

    Cycle organique de Rankine

    Moteur Stirling

    Cycle vapeur

    Turbine gaz

    Moteur combustion interne

    Rapport chaleur/force

  • Cognration

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    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    17 / 33

    Cognrateurs VI

    100 200 300 400 500 600

    Pile combustible

    Cycle organique de Rankine

    Moteur Stirling

    Cycle vapeur

    Turbine gaz

    Moteur combustion interne

    Temprature [C ]

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    TechnologiesCombustibles

    Cognrateurs

    Trignrateurs

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    18 / 33

    Trignrateurs

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-mentMonotones

    Choix

    Exemples

    Conclusion

    19 / 33

    Plan de lexpos

    1 Introduction

    2 Intrts de la cognration

    3 Technologies disponibles

    4 DimensionnementMonotones de chaleur et dlectricitChoix

    5 Exemples luxembourgeois

    6 Conclusion

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-mentMonotones

    Choix

    Exemples

    Conclusion

    20 / 33

    Monotones de chaleur et dlectricit I

    0 1 2 3 4 5 60

    5

    10

    Temps [jours]

    Puiss

    ance

    [kW

    ]

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-mentMonotones

    Choix

    Exemples

    Conclusion

    21 / 33

    Monotones de chaleur et dlectricit II

    0 1 2 3 4 5 60

    5

    10

    Temps [jours]

    Puiss

    ance

    [kW

    ]

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-mentMonotones

    Choix

    Exemples

    Conclusion

    22 / 33

    Choix

    Temps de fonctionnement maximisCapacit de la technologie

    CombustibleTemprature dlivreRapport chaleur/force

    Adquation temporelle des besoinsConsommation de lnergie limitante en trignration

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    23 / 33

    Plan de lexpos

    1 Introduction

    2 Intrts de la cognration

    3 Technologies disponibles

    4 Dimensionnement

    5 Exemples luxembourgeois

    6 Conclusion

  • Cognration

    Vincent Hanus(HENALLUX)

    Introduction

    Intrts

    Technologies

    Dimensionne-ment

    Exemples

    Conclusion

    24 / 33

    Goodyear (1998)

    Projet damlioration du rendement dune centrale de cognration Page 18

    Remarque : Les valeurs de temprature et de pression dpendent des conditions dambiance et principalement de la temprature extrieure.

    La turbine est accouple au compresseur. Il y a un rducteur de vitesse entre la

    turbine (15000 tours/min) et lalternateur (1500 tours/min). Un petit moteur de

    dmarrage entraine larbre (turbine-compresseur) jusqu{ atteindre 60% de la vitesse

    nominale. A partir de cette vitesse, la combustion est active et larbre est entrain par

    la turbine. Le rendement lectrique de la turbine gaz est de 28%. Dans la chambre de

    combustion, tant que le rapport air/fuel reste bon, il y a maintien de la combustion.

    Les injecteurs La chambre de

    combustion

    La turbine Le compresseur

    Production

    dlectricit Gaz chauds de

    combustion

    5 MWel7 2