Micro-cogénération solaire par moteur thermo-hydraulique

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Micro-cogénération solaire par moteur thermo-hydraulique. Sylvain MAURAN Rémy BORGOGNO Journée Micro-cogénération Jeudi 23 Janvier 2014. CNAM Paris. M. Application : Micro-cogénération pour l’habitat Choix de la source, du puits de chaleur et du cycle moteur. - PowerPoint PPT Presentation

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  • Micro-cognration solaire par moteur thermo-hydrauliqueSylvain MAURANRmy BORGOGNOJourne Micro-cognrationJeudi 23 Janvier 2014. CNAM Paris

  • Application : Micro-cognration pour lhabitatChoix de la source, du puits de chaleur et du cycle moteurTscThTbTpfCapteurs solaires : plans, tubes sous vide ?Puits froid :(hiver / t) Radiateur BT Plancher chauffant Ambiance extrieure

  • cThTbdCT CTd EVd EVdEVcEVcBCACondx EVeEVrEvapGnratricePHACLhCLhCLbCLbba CLaMoteur ou turbinehydrauliquehcaxdThbTbLn(P)PhPbMachine ditherme motricethermo-hydraulique :CAPILI moteur (2me type)bacd- RANKINE : abcd (avec irrversibilits durant bb et c c)- CAPILI (CArnot PIston LIquide) : abcd

  • hcaxdbLn(P)PhPbcThTbdd EVd EVdEVcEVcBCACondEVrEvapCLbba CTCLhCLhCLbCT EVex CLaCAPILI moteur (2me type)PHAvc > vaGnratriceMoteur ou turbinehydrauliquePhase ab

  • hcaxdbLn(P)Ph1Pb1cThTmMdd EVd EVdEVcEVcBCACondEvapbCLhCLhCLbCT x CLbCTEVeCLaEVrvc > va(vx - va) = (vd vc)Cas limite: vx = vd va = vcIl existe une valeur maximale de Th pour une valeur de Tb donne ( Tamb +5C) h = f(Tb/Th) limit sauf si cascade thermique !GnratriceMoteur ou turbinehydrauliqueCAPILI moteur (2me type)Phase bg

  • cThTbdCT CTd EVd EVdEVcEVcCondEVeEvapGnratriceCLhCLhCLbCLbbMoteur ou turbinehydrauliqueVariante simplifie :CAPILI moteur 1er typea hcdThTbLn(P)PhPbbadscvc >> va(vx - va) = (vd vc)vc >> va vx vd- vcxDtails in S. Mauran et al., Applied Thermal Engineering 37 (2012), pp 249-257 "

  • Pression (bar)Enthalpie (kJ/kg)..abcdjkifex70C 40C 10C Exemples de cycles CAPILI avec source solaire BTFluide de travail :HFO 1234yfODP = 0GWP = 4Cycle moteurType CAPILITh (C)Tb(C)h (%)h/ hCs (%)abcdefcdijck2nd 1er 1er 7040108,7 1007,585,413,879,2Avec rendement de transformationhydraulique/mcanique/lectrique = 1x

  • Validation exprimentale sur maquette de petite puissance (50 We)HPBPCT & CTRsistance lectriqueGnratrice &Multiplicateur vitesse

    Couplemtre

    Moteur hydraulique (OML8 Danfoss)HPBPtransformateurhydraulique/mcanique/lectrique (THME)

  • Constat :

    Avec Rhyd : Rsistance hydraulique du THME en charge (sur Rc)Validation exprimentaleRgime instationnaire de la transformation hydrauliquemcaniquelectriqueRc = 7

  • Transformateur Hydraulique/Mcanique/Electrique avec turbine hydraulique Francis (lente)THRendement dune turbine Francis Dp constanten fonction du dbit volumique (% nominal)Adaptations pendant les phases bg du cyclede Rc et/ou du distributeurmaximiser ht

  • Influence de la rsistance de charge RcQuelques caractristiques de la turbine hydraulique et de la chane de transformation :Type :Francis lente & aubage distributeur fixe

  • Source chaleur privilgie pour lhabitat : Solaire basse temprature ( 80C) vraie cognration : production lectrique et chaleur utile faible temprature (30C) faible rendement nergtique fausse cognration : chaleur utile solaire ou production lectrique + rejet chaleur Text rendements nergtiques acceptablesConclusions (1 & 2) Bons rendements exergtiques du moteur thermo-hydraulique CAPILI : idalement 79 100% selon type et conditions opratoires (Th =70C ; Tb = 10 ou 40C)

  • Problmes scientifiques et techniques en suspens : transformation hydraulique/mcanique/lectrique avec une bonne efficacit sous DP variable.

    Avec moteur hydraulique : rendements faibles (envisageable pour dautres applications avec trs grand DP)Avec turbine hydraulique (Francis): hauts rendements possibles mme en rgime variable adaptation de la charge Rc et/ou aubage du distributeur (thse en cours)Conclusions(3)

  • Merci de votre attentionSylvain MAURANRmy BORGOGNOJourne Micro-cognrationJeudi 23 Janvier 2014. CNAM Paris

    hv : rendement volumtrique. Tau-acc: rapport de multiplication de laccouplement. Kc: constante de couple du gnrateur lec (N.m/A)