Energine d'Assystem transforme la chaleur perdue en électricité

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Par publié le à 10h20

Energine d'Assystem transforme la chaleur perdue en électricité

Vue du moteur Energine d'Assystem

Un moteur basé sur le principe du moteur d’Ericson a été développé par le groupe d’ingénierie Assystem. La technologie a remporté le Grand prix national de l’ingénierie 2015 ce 14 octobre, lors du salon World Efficiency. Développé par les ingénieurs d’Assystem en partenariat avec l’institut Femto-ST, le moteur Energine produit de l’énergie mécanique ou électrique à partir d’une source de chaleur externe dont la température est supérieure à 150°C.

Le prototype de moteur Energine développé par Assystem en partenariat avec l'institut Femto-ST a remporté mardi 14 octobre au salon World Efficiency, le Grand prix national de l’ingénierie 2015. Il est pourtant inspiré du cycle d’Ericsson, vieux de plus de 160 ans ! Ce moteur est dit à apports de chaleur externe ou encore "moteur à air chaud", ou "moteur à combustion externe". Dans l’idée, son fonctionnement est simple : de l’air en provenance de l’extérieur est comprimé dans une première enceinte avant de passer dans un échangeur où il est chauffé par une source de chaleur externe, pour arriver chaud dans une enceinte de détente. Cette détente pousse un piston et entraîne mécaniquement la compression d’air froid situé dans l’autre enceinte, ainsi que la mise en mouvement d’un alternateur qui convertit l’énergie mécanique en électricité.

« Le principe est simple mais plusieurs sociétés ont essayé de reproduire le moteur d’Ericsson et s'y sont cassé les dents », explique Mathieu Doubs, doctorant au Femto-ST. Le plus difficile étant de donner un rendement suffisant au moteur. Pour cela, les ingénieurs ont innové sur plusieurs points. Tout d’abord, ils ont utilisé des soufflets métalliques au niveau de chaque enceinte, à la place des pistons-cylindres présents dans les moteurs conventionnels. Ensuite, c’est le mouvement linéaire des tiges qui relient les enceintes qui permet en passant dans une bobine de produire l’électricité. L’utilisation de ce mouvement grâce à un système de contrôle commande très performant permet d’obtenir une cylindrée variable pour obtenir un rendement optimum quel que soit les conditions de fonctionnement du moteur.

Un moteur thermique à cylindrée variable

« L’avantage de notre moteur, est qu’il n’utilise pas d’arbre à came, complète Mathieu Doubs. Nous avons aussi remplacé les pistons par deux soufflets métalliques qui ne nécessitent pas de lubrification toujours délicate à hautes températures. Enfin, basées sur un nouveau système de contrôle commande, des électrovannes permettent de commander précisément l’arrivée et la sortie d’air. Ainsi si on le souhaite, on peut ne faire monter et descendre les tiges qu’à mi-course, de manière à donner au moteur une "cylindrée variable", produisant juste la puissance que l’on souhaite obtenir, sans en dégrader le rendement ».

Le rendement du moteur ne dépend que de la différence de température entre la source froide et la source chaude, et donc finalement de la température de chauffe. Le moteur qu’a mis au point Assystem peut fonctionner si cette différence de température est au minimum de 150°C avec une source chaude pouvant aller jusqu’à 800°C. Pour comparaison, le moteur à cycle de Rankine organique (ORC) fonctionne habituellement pour des températures entre 80°C et 300°C. In fine, ici 90 % de la chaleur fatale peut être ainsi convertie en énergie thermique utile et en énergie électrique.

90 % de la chaleur fatale récupérée

La technologie permet ainsi de récupérer la chaleur perdue, ou "chaleur fatale" de différents procédés. Elle devrait trouver trois secteurs d’application. Tout d’abord les industries fortement émettrices de chaleur, telles que la sidérurgie ou la cimenterie. Un prototype sera bientôt testé sur la cheminée d’une chaufferie, qui en récupère la chaleur en sortie, de 200°C, pour produire de l’électricité. Ensuite, le système pourrait être installé chez les particuliers pour faire de la micro-cogénération et donc produire de l’électricité en utilisant la chaleur de la chaudière. Enfin, le système, miniaturisé, pourrait être installé pour récupérer la chaleur du pot d’échappement des camions ou des trains pour soulager le moteur et donc consommer moins de carburant. Il pourrait même être utilisé pour faire rouler des deux roues !  « Nous allons faire rouler une moto équipée par le moteur sur le lac salé de Bonneville aux Etats-Unis en août 2016. Une première mondiale. » conclut Thibaut Cartigny, responsable du projet Energine qui a fait l’objet d’un brevet chez Assystem.

Le schéma de fonctionnement du moteur

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