Communiqué de presse

Green Energy

(Communiqué de presse, Avril 2018)

DEPRAG rend compte de l’utilisation du générateur à turbine GET

Exploiter les potentiels : convertir l’énergie gaspillée en électricité

Les partenaires du projet développent une centrale de recherche ORC

Il existe de nombreux moyens dans la lutte contre le changement climatique. L’utilisation des énergies renouvelables en est une. Un autre élément clé est la récupération de l’énergie gaspillée qui est libérée lors des nombreux processus industriels et qui, malheureusement, s’évapore inutilement dans l’atmosphère…

« Dans de nombreux processus industriels, les gaz de processus s’évaporent inutilement dans l’atmosphère. Le point de départ était de rendre ces gaz utilisables pour la production d’électricité », explique le gérant-associé de DEPRAG, Dr.-Ing. Rolf Pfeiffer. La récupération d’énergie issue des gaz de processus n’est pas quelque chose de nouveau. « Mais la nouveauté réside dans le fait que, grâce à notre concept, même de petites quantités d’énergie résiduelle allant de 5 à 200 kilowatts peuvent être transformées en courant dans un petit appareil compact et décentralisé conçu pour récupérer l’énergie. » Le générateur à turbine DEPRAG GET peut être utilisé partout où cette énergie inutilisée quitte le processus industriel.

L’Université de Bayreuth, l’Institut de Technologie de Bavière orientale Amberg-Weiden et la société DEPRAG SCHULZ & CO. KG ont lancé en 2011 un projet de recherche conjoint, financé par la Fondation bavaroise pour la recherche. Le but des travaux de recherche était de rendre exploitable l’énergie qui était jusqu’à présent inutilisée. Les entreprises partenaires du projet réussissent ainsi à convertir efficacement leurs flux de chaleur résiduelle en énergie électrique.

Si le potentiel énergétique inutilisé n’existe pas sous forme de pression, mais sous forme de chaleur, l’utilisation doit avoir lieu par le biais d’un circuit séparé et fermé, tel qu’un processus ORC (Organic Rankine Cycle). Sur cette base, les trois partenaires du projet ont développé une installation ORC expérimentale qui a été assemblée et testée au Centre de technologie de l’énergie (ZET) de l’Université de Bayreuth. Dans le cadre d’un deuxième projet de recherche (2015-2016) au sein du centre de compétence pour la co-génération, les partenaires ont optimisé la turbine ainsi que le générateur à turbine fourni par DEPRAG, ce qui a permis d’accroître encore considérablement l’efficacité.

Afin de présenter les résultats de la recherche, DEPRAG a organisé un événement d’information à l’Université de Bayreuth en collaboration avec les partenaires du projet. Ce jour-là, les participants ont eu l’occasion unique de visiter la centrale de recherche ORC, de découvrir les processus et d’en apprendre plus sur le générateur à turbine GET intégré.

Le générateur à turbine GET de DEPRAG

Une unité compacte, composée d’une micro-turbine à expansion et d’un générateur électrique, produit de l’électricité à partir de gaz. Sans l’armoire de commande électrique qui l’accompagne, l’expanseur n’est pas beaucoup plus gros qu’une boîte à chaussures et peut être utilisé à l’endroit où la haute pression du gaz est ramenée à une pression plus basse. Jusqu’ici, l’énergie de pression alors libérée ne servait que rarement à produire du courant, et un potentiel énergétique précieux était perdu inutilement.

Très innovant, le générateur à turbine GET de DEPRAG transforme l’énergie contenue dans le fluide de production en électricité. Le gaz pénètre dans la turbine où il est « détendu » par des gicleurs, rencontre la roue de turbine et y libère son énergie. Au moyen du générateur, son énergie cinétique est transformée en énergie électrique. Au cœur de ce système innovant, la turbine et le générateur électrique constituent une unité compacte partageant un même arbre. Résultat : la rotation de la turbine entraîne le rotor du générateur.

Le générateur à turbine GET de DEPRAG est disponible au format 5 kW, 30 kW, 60 kW, 120 kW et 175 kW et est configuré individuellement pour chaque processus. La conception fluidique et la construction du générateur à turbine exigent la définition de paramètres de processus spécifiques : type de source d’énergie, pression d’entrée et de sortie, débit massique et températures d’entrée et de sortie. En outre, les professionnels de DEPRAG requièrent une description précise de l’application et du processus souhaités.

Le modèle de calcul de turbine spécialement développé assiste les ingénieurs lors de la conception. L’outil est relié à une base de données de substances afin de déterminer les propriétés correspondantes aux points de fonctionnement pour une grande variété de fluides de travail. De plus, les différents modèles de pertes intégrés dans le logiciel ont été validés par des mesures. Cela permet de définir exactement la géométrie des plus importants composants dirigeant l’écoulement. L’outil de calcul a sans cesse fait l’objet d’adaptations et d’améliorations permettant de déterminer les caractéristiques de performance très rapidement et efficacement. Il en résulte une importante économie de temps et de coûts pour le client. Non seulement la conception des turbines axiales à un niveau est possible en termes de mécanique des fluides grâce au modèle de calcul de turbine, mais il est également possible de calculer des turbines axiales à deux niveaux – appelées turbines Curtis – ainsi que des turbines Cantilever.

Applications polyvalentes

Le générateur à turbine GET peut être utilisé à la fois au sein d’un processus ouvert et fermé. Il peut être conçu pour différents médias tels que l’air comprimé, le gaz naturel, le CO2, l’azote, le cyclopentane ou des réfrigérants comme R245fa, R134a et similaires. À l’usine d’essai ORC de Bayreuth, du MM est par exemple émis du groupe des siloxanes. Le Dr. Rolf Pfeiffer : « Notre système de récupération s’adapte à de nombreuses applications, qu’il s’agisse de convertir directement les gaz d’un processus industriel ou d’exploiter indirectement les chaleurs résiduelles inutilisées par l’intégration de notre unité GET au sein d’un processus ORC. »

On peut imaginer de transposer la récupération d’énergie du générateur à turbine DEPRAG dans d’autres domaines d’application. Lorsque du gaz naturel est transporté sur des milliers de kilomètres, il existe de nombreuses possibilités d’application pour les solutions GET. Le défi majeur est notamment de répondre aux exigences élevées en matière de protection contre les explosions et aux diverses conditions d’homologation. Ces lignes directrices ont été respectées pour la première fois en 2017. La turbine à énergie verte peut être utilisée par exemple dans les stations de distribution de gaz des services publics municipaux : le gaz est ainsi détendu pour être amené à une pression plus basse après son transport dans les gazoducs. Lors de la transformation des pressions, l’expanseur convertit l’énergie précieuse en électricité.

Cependant, l’énergie thermique peut également provenir de ressources naturelles (énergie géothermique). Dans ce cas, la chaleur gratuite de l’eau thermale qui vient des profondeurs à une température située entre 100 et 180°C est envoyée via des échangeurs de chaleur dans le cycle ORC. La chaleur résiduelle est alors habituellement introduite dans un réseau de chauffage urbain avant que l’eau thermale soit renvoyée dans la terre par un autre forage.

Mais les sources de chaleur provenant d’applications stationnaires (centrales de cogénération, moteurs de navires, etc.) peuvent également être utilisées dans un processus ORC. D’une manière générale, n’importe quel moteur thermique se prête à un recyclage de l’énergie résiduelle à l’aide de turbines. Le principe de base : même un moteur thermique fonctionnant de manière très efficace ne parvient à convertir qu’environ un tiers de l’énergie contenue dans le carburant en travail mécanique. Les deux tiers restants se perdent quant à eux sous forme de chaleur dans les gaz d’échappement et l’eau de refroidissement. Une approche consiste à utiliser cette énergie thermique en se basant sur un circuit. Le générateur à turbine en constitue un élément clé. L’énergie électrique générée alimente d’autres consommateurs et améliore l’efficacité énergétique générale.

L’entreprise DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG fait partie des leaders du marché dans le domaine des moteurs pneumatiques. À partir du développement et de la fabrication de différents systèmes d’entraînement pneumatiques, la technologie à turbine est devenue la nouvelle priorité au cours des dix dernières années. Grâce à ces solutions innovantes des applications totalement nouvelles peuvent être réalisées. DEPRAG, dont le siège est à Amberg en Bavière, compte 700 employés et est représentée dans plus de 50 pays. Depuis longtemps déjà, l’innovation et l’amélioration continue des lignes de production existantes constituent pour DEPRAG la meilleure réponse aux défis du temps.

 


Contact presse :
Dagmar Dübbelde
DEPRAG SCHULZ GMBH u. CO. KG
Carl-Schulz-Platz 1
D-92224 Amberg
Tel : 09621 371-343
Fax : 09621 371-199
E-mail : d.duebbelde@deprag.de

Images sous droits d'auteur : Veuillez lire attentivement nos mentions légales. Certaines images sont la propriété de tiers. Toute utilisation sans préciser la source ou toute modification pour une utilisation dans un autre but est interdite.