Quand la chaleur devient électricité…

Description détaillée de la Solution

Récupérer l’énergie  contenue dans la chaleur perdue

IFP Energies nouvelles s’est associé à une jeune start up marseillaise, Enogia, pour développer des technologies permettant de récupérer la chaleur perdue (gaz d’échappement, fumées de chaudière, eaux de refroidissement de moteur ou de process industriel, etc…). L’objectif ? Valoriser une énergie jusqu’alors inutilisable pour la convertir en électricité exploitable, et ainsi, augmenter l’efficacité énergétique des installations et réduire la consommation de carburant ou de combustible.

Les modules ORC Enogia s’appliquent à tous types de moteurs à combustion (diesel, gaz, biogaz, essence), et peuvent être intégrées à des unités de cogénération (biogaz agricole, gaz de décharge). Ce système permet aussi de valoriser la chaleur issue de fours industriels, de centrales solaires thermiques ou d’exploitations géothermiques.

Une mini-centrale électrique très innovante         

• Comment ça marche ?

Le système de conversion mis au point par Enogia et IFPEN s’appuie sur le Cycle Organique de Rankine (ORC). Ce cycle thermodynamique repose sur la récupération de la chaleur issue d’une source chaude au travers d’un premier échangeur appelé évaporateur. Au contact de cet apport thermique, le fluide de travail du système passe à l’état gazeux sous haute pression, entrainant ainsi la micro-turbine haute vitesse. L’électricité produite grâce à une génératrice intégrée et noyée dans le fluide de travail sera ainsi autoconsommée ou réinjectée sur le réseau électrique.

Le rendement de conversion de ces systèmes allant de 5 à 13 %, la chaleur résiduelle non convertie est donc évacuée au travers un second échangeur, le condenseur, et sera cédée à la source froide de l’installation.

• En quoi consiste l’innovation ?

L’innovation du système repose sur l’utilisation de micro-turbines à haute efficacité fonctionnant comme des petites centrales électriques. Très compactes et d’une grande fiabilité, ces micro-turbines permettent de produire 5 à 100 kW d’électricité et requièrent une maintenance minimale en raison d’absence de contact entre les parties tournantes.

• Quelles applications ?

Les systèmes de cogénération et groupes électrogènes par la récupération des eaux de refroidissement moteur et de la chaleur contenue dans les gaz d’échappement. La technologie Enogia permet aux exploitants d’unité de méthanisation d’améliorer la rentabilité de leur site en produisant 5 à 10 % d’électricité additionnelle générant ainsi des revenus supplémentaires. Le système s’adresse également aux collectivités pour valoriser le biogaz de décharge.

Pour la première fois en France, un système de ce type a été installé sur une unité de méthanisation agricole de petite puissance (produisant l’équivalent de 100 kW) à Saint Brieuc en Côtes d’Armor. Le retour sur investissement relatif à l’intégration du module ORC est estimé à 3 ans.

Les procédés industriels tendent aussi à rejeter de grandes quantités de chaleur sous forme de fumées et d’eau chaude. Enogia propose de valoriser ces rejets jusqu’alors perdus pour générer des revenus supplémentaires pour l’exploitant et, par la même occasion, de réduire les pertes énergétiques.

Les centrales solaires thermiques nécessitent parfois une alternative à la production de chaleur et les modules ORC haute température permettent de convertir cette chaleur en électricité en continu et ce même si la puissance thermique produite par le champ solaire est variable. Le système ORC permet aussi de valoriser la chaleur issue de systèmes de stockage thermique.

Les motorisations fluviales, navales et ferroviaires, et à terme les poids lourds et autocars. Le but étant ici aussi de récupérer la chaleur perdue des moteurs thermiques pour la convertir en électricité et ainsi entrainer une diminution de la consommation de carburant.

Dans le cadre du projet européen EfficientShip, la performance de la technologie Enogia-IFPEN est testée sur un bateau de pêche de la flotte de KFO. L’enjeu ? Les bateaux de pêche européens, équipés en majorité de moteurs diesel, génèrent de grandes quantités de CO₂. Le poste carburant est le 1^er poste de dépense. La réduction de ces émissions et de ces coûts est donc un enjeu important pour les gestionnaires de flottes. L’objectif ? Une diminution des émissions de CO₂ en réduisant la consommation de carburant de 5 à 10 %.

Date de lancement

Partenariat IFPEN-Enogia engagé en 2014

Test de la technologie sur un bateau de pêche en vue de réduire la consommation de carburant de 5 à 10 %

Partenaires de la solution

Chiffres clés illustrant le déploiement et les résultats de cette Solution

Performances, impacts et résultats

Economiques
Grâce au développement conjoint d’Enogia et IFPEN sur la micro turbine haute vitesse, les modules ORC présentent des rendements de conversion allant de 5 à 13 % pour des applications à basse température. Ceci permet des retours sur investissement généralement inférieurs à 4 ans.