Cogénération
La cogénération est un système de production d'énergie à haut rendement (80% - 90%).
Le principe est simple :
Partie génération d'électricité
- Le centre du système est un moteur thermique (ou une turbine) fonctionnant au gaz. Sa principale fonction est donc de fournir de l'énergie mécanique (rotation de l'axe). Cependant, il parait insensé de laisser tourner ce moteur à vide : cela reviendrait à accélérer à fond au point mort !
- Pour récupérer cette énergie, on relie donc l'axe du moteur à un alternateur. Celui-ci permet de transformer l'énergie mécanique en rotation en électricité, selon le principe d'induction magnétique. En sortie de l'alternateur, on obtient un système triphasé de tension électrique sinusoidale de valeur efficace 400 V et de fréquence 50 Hz.
- Celui-ci va ensuite passer dans un transformateur pour augmenter sa tension jusqu'à 20 000 V pour pouvoir la revendre à EDF.
- Dans certains cas, l'allure du signal électrique n'est pas totalement sinusoidal. On parle alors d'harmoniques (signaux ayant une fréquence multiple du 50 Hz). Ces harmoniques de tension ou de courant vont venir créer des interferences au niveau des informations pouvant circuler sur le réseau. A savoir qu'EDF fait transiter les informations avec une fréquence de 175 Hz. Afin de supprimer les harmoniques, on utilise des filtres actifs ou passifs fonctionnant à la fréquence de l'harmonique de l'on désire supprimer. Il est composé d'une bobine avec noyau plongeur ou non, et d'un condensateur.
- Ensuite, l'électricité sera revendue à EDF 2 fois le prix d'achat, ce qui permet de réaliser de gros bénéfices.
Représentation du fonctionnement :
Image manquante
Dessin_moteur.gif
moteur
ALTERNATEUR Image manquante
Représentation_courant_triphasé.gif
courant triphasé 400 V
TRANSFORMATEUR Image manquante
Représentation_courant_triphasé.gif
courant triphasé 20 000 V
filtre électrique Image manquante
Flèche_haut.png
image:flèche_haut.png
Image manquante
Flèche_haut.png
image:flèche_haut.png
{image alternateur à venir (?)} {image transformateur à venir (?)}
Partie génération de chaleur
- Cependant, le moteur n'étant pas parfait, une grande partie de l'énergie disparaît sous forme de pertes, principalement calorifiques. Le bruit, les vibrations, les frottements ... sont d'autres aspects de ces pertes.
- Meme si le moteur était parfait, le second principe de la thermodynamique empeche de transformer la totalité de la chaleur en énergie mécanique (puis électrique). Une partie de la chaleur est forcément cédée à une source froide (air ou eau).
- La chaleur dégagée va donc être récupérée par des échangeurs de chaleur au niveau du circuit de refroidissement, du circuit de lubrification (huile) mais surtout au niveau des gaz d'échappement.
- La chaleur va donc pouvoir être distribuée dans le circuit de chauffage, ou encore utilisée pour l'eau chaude.
- En cas de surplus de chaleur, celui-ci peut être évacué par des aéroréfrigérants, qui renvoie la chaleur directement dans l'atmosphère. Mais cette solution n'est pas très respectueuse de l'environnement. Une alternative consiste à stocker ce surplus d'eau chaude pour pouvoir le redistribuer plus tard selon les besoins : c'est l'hydro-accumulation.
Ce système permet donc à la fois de limiter la pollution causée par une chaudière classique et d'améliorer le rendement. De plus, ce système, même s'il est moins efficace que les chaudières les plus récentes (qui ont un rendement pouvant atteindre 90 %) permet de faire des bénéfices du fait de la revente d'électricité. Aussi, EDF valorise cette solution technologique car cela évite le transport d'énergie sur de longues distances, le générateur étant déjà sur le site à alimenter en électricité.
Une turbine à gaz équipée d'une chaudière de récupération peut produire environ 35 mégajoule d'électricité et 50 mégajoules de chaleur à partir de 100 MJ de carburant. Si les memes quantités de chaleur et électricité étaient produits séparément, on consommerait environ 90 MJ de carburant pour le groupe électrogène (moteur diesel et alternateur, rendement de 38%), plus 55 MJ pour la chaudière, soit 145 au total. Dans cet exemple simplifié, la cogénération permet d'économiser plus de 30% de carburant par rapport à la production séparée.