Ce travail est le fruit d’une collaboration entre le laboratoire CERTES et le SIARCE (syndicat des eaux ayant en charge les réseaux d’assainissement et des stations d’épuration en Essonne). Il s’inscrit dans le cadre d’un projet de Schéma Directeur Syndical des Energies Renouvelables et Ressources Réutilisables, qui permet de fixer les objectifs et les moyens de mise en œuvre de projets relatifs aux énergies renouvelables et à la récupération d’énergie.

L’effet magnétocalorique se traduit par une variation de température des matériaux ferromagnétiques lorsqu’ils sont soumis à une variation de champ magnétique. La magnétisation d’un matériau ferromagnétique entraine un alignement des moments magnétiques de ses spins atomiques. Cette nouvelle organisation à l’échelle des atomes provoque une diminution de l’entropie globale et en conséquence une augmentation de température. Cet effet est réversible.

L’industrie automobile doit s’adapter à une profonde mutation de la mobilité et des transports individuels : une attente sociétale forte pour des solutions plus respectueuses de l’homme et de son environnement, qui mettent au centre l’énergie décarbonée et la réduction des consommations d’énergie. Dans ce sens, l’étude thermique des machines électriques a toujours été un domaine très attractif.

Dans le but de répondre aux objectifs européens et mondiaux de réduction des émissions des gaz à effet de serre, les réseaux thermiques basse température contribuent à la transition vers des systèmes de chauffage et de refroidissement sobres. Parmi ces derniers, les réseaux anergie opèrent à des températures de l’ordre de 10∘C, ce qui permet de fournir simultanément des prestations de chauffage et de refroidissement mais aussi d’intégrer des ressources énergétiques renouvelables (hydrothermie, énergie de récupération, panneaux solaires …).

L’Union Européenne s’est engagée à augmenter de 17 à 27% la part d’énergie renouvelable produite en Europe pour 2030 afin de diminuer les émissions de gaz à effet de serre. C’est dans ce contexte que le laboratoire est impliqué dans le projet Interreg NWE ICaRE4Farms dont l’objectif est de réduire l’usage des procédés de chauffage traditionnels à énergies fossiles par la production d’eau chaude solaire.

This paper demonstrates the share of different power and heat losses on the total losses of the respective categories of a Stirling machine. The design and development of Stirling cycle refrigerators require an understanding of the processes that govern the operation of the machine. The operating condition and processes of the Stirling cycle refrigerator are accompanied by different types of losses.

Compte tenu de la demande mondiale d’énergie toujours croissante et de l’attention à porter aux problèmes environnementaux, la communauté scientifique se concentre de plus en plus sur la recherche de nouvelles technologies de conversion d’énergie plus efficaces basées sur des sources renouvelables ou de récupération. Dans ce contexte, les systèmes énergétiques à absorption, jusqu’ici des technologies relativement de niches, se prêtent bien à la valorisation d’énergie à basse température pour la production de froid et de travail mécanique.

Le présent travail décrit l’optimisation d’une machine Stirling Duplex qui est une association de moteur et de récepteur Stirling, ayant un accouplement direct et partageant le même cylindre.

Le LaTep, Tecsol, NewHEAT et Sermet SudOuest se sont regroupés en un consortium autour du projet ISORC-OPTIMISER (financé par l’ADEME et la Région Nouvelle Aquitaine). L’une des tâches de ce projet est de créer un outil « open access » pour optimiser le dimensionnement et l’exploitation des Réseaux de Chaleur Urbains (RCU) intégrant dans leur mix énergétique du solaire thermique. Cet outil étant à destination des collectivités, bureaux d’études et entreprises, il se doit d’être à la fois performant, rapide et accessible.

La recherche d’économies d’énergie nous conduit à étudier des solutions de production d’énergie locales et de faible puissance destinées notamment à alimenter les objets connectés. Parmi les solutions technologiques possibles, l’utilisation d’un moteur Stirling fabriqué en micro-technologie et fonctionnant en récupération de chaleur à basse température est étudiée dans cette communication. Pour cela, une adaptation des techniques et concepts utilisés pour les machines macroscopiques est nécessaire.

Thermocline energy storage single tanks are a low-cost alternative to the conventional two-tank systems for the concentrated solar power plant. In the single tank, both cold and hot heat transfer fluids are stored together and a thermal stratification is formed between two fluids by buoyancy force due to the different densities. This stratification region, called the thermocline, as an indicator of the thermal performance of the tank system, can be influenced by factors, such as operating conditions, tank geometry, and especially inlet and outlet distributors.

Les moteurs à piston libre, généralement couplés à un générateur linéaire, sont des systèmes de conversion d’énergie très intéressants. Parmi cette famille, les moteurs Stirling à piston libre peuvent être distingués des moteurs à piston libre à combustion interne. Les moteurs Stirling à piston libre peuvent fonctionner avec différents types de sources de chaleur comme l’énergie solaire, l’énergie nucléaire ou la combustion de la biomasse.

Pour le déploiement des énergies renouvelables et des systèmes industriels économes en énergie, le recours à des moyens de stockage, notamment le stockage thermique, devient une nécessité. En effet, ces derniers permettent de réguler les intermittences liées à l’utilisation d’énergies renouvelables, et de récupérer les rejets thermiques issus des procédés industriels.

La pile à combustible type PEM (Proton Exchange Membrane), également appelée pile à combustible à polymère solide, a été développée en 1960 par General Electric aux Etats-Unis afin qu’elle puisse être utilisée par la NASA pour les premiers véhicules spatiaux. Le cœur de la pile est formé par l’assemblage de deux électrodes et d’une membrane échangeuse de protons. L’alimentation en gaz et le circuit caloporteur sont assurés par des plaques dites plaques bipolaires.

Packed-bed energy storage single tank is a low-cost alternative to the conventional two-tank system for the concentrated solar power plant. In the single tank, both cold and hot heat transfer fluids are stored together and a thermal stratification is formed between two fluids by buoyancy force due to the different densities. This stratification region, called the thermocline, as an indicator of the thermal performance of the tank system, can be influenced by factors, such as, packing conditions, operating conditions, and tank geometry.

La croissance de demande des véhicules électriques a exigé l’amélioration des systèmes de stockage d’énergie d’un point de vu efficacité et durabilité. Les batteries sont utilisées comme un des systèmes de stockage d’énergie électrique dans les véhicules électriques en assurant ainsi une autonomie totale ou partielle. L’électrification des véhicules a pour objectif essentiel de réduire les émissions des  CO2 qui sont approximativement 27% dans le secteur de transport.

Du fait de son caractère insulaire, le contexte énergétique de l’île de La Réunion est très particulier. L’île se situe dans l’Océan Indien près de Madagascar et doit produire toute l’électricité qu’elle consomme puisqu’elle n’est pas connectée au réseau électrique continental. Ses moyens de production d’électricité en 2017 sont en grande majorité issue du charbon (38%) et du fioul (30%).

In this paper, parametric investigation of domestic regenerative Stirling refrigerating machines is conducted using modified simple model. The model is adapted from ideal adiabatic engine model and different losses have been included at different stage based on their effect.

L’évolution des réseaux de chaleur vers les basses températures permet l’intégration de nouvelles sources d’énergie, dont la chaleur fatale de procédés industriels basse température. Cette intégration peut donner lieu à une variété de flux d’énergie thermique à plusieurs niveaux de température, qui rend le critère exergétique pertinent voire nécessaire.

L’industrie européenne consomme plus de la moitié de son énergie sous forme de chaleur ( ≈ 1800  TWH.an − 1) dont une partie est perdue lors du fonctionnement des procédés, majoritairement entre 100 et 200∘C. La récupération et la valorisation de cette chaleur dite fatale permet de fournir une chaleur à empreinte  CO2eq nulle et de réduire les coûts de production. L’industrie manque de solutions rentables et robustes pour valoriser la chaleur fatale entre 100 et 200∘C, en adéquation aux besoins de consommations.

Les ’moteurs à air chaud’ sont définis comme des moteurs alternatifs à apport de chaleur externe, à cylindres de compression et de détente distincts, avec ou sans échangeur récupérateur ou régénérateur, et à fluide de travail monophasique gazeux. On distingue deux familles de ‘moteurs à air chaud’, celle des moteurs Stirling, qui n’ont ni soupapes ni clapets, et celle des moteurs Ericsson, qui possèdent des organes d’isolement autour des cylindres.

Les machines Stirling font partie des technologies qui sont à nouveau étudiées en remplacement de technologies peu compatibles avec la vision actuelle du développement durable. Fonctionnant en mode moteur, ces machines convertissent une énergie thermique en énergie mécanique donc potentiellement en électricité. L’apport de chaleur est externe à la machine ce qui les rend très polyvalentes vis-à-vis des sources thermiques : biocarburants, carburants solides, récupération de chaleur, sources solaires.

L’analyse de la structure énergétique française permet de comprendre ses faiblesses actuelles, en comparaison avec celle d’un des pays européens les plus efficaces.

Un banc d’essai de moteur à apport de chaleur externe de type Ericsson a été réalisé au laboratoire. Celui-ci a été développé pour étudier le fonctionnement dynamique de compression et de détente du cycle thermodynamique. Il est notamment constitué d’un système de transmission par bras de levier atypique. Ce dernier permet de modifier la course, mais aussi la cylindrée du volume de travail, tout en ajustant le rapport de bras de levier mécanique entre les deux volumes.

La mise au point des futures machines de froid et de chauffage magnétocalorique en remplacement des machines actuelles à compression de vapeur condensable repose sur l’optimisation du cycle actif magnétique à régénération (AMR) qu’elles utilisent. L’analyse du cycle AMR pour différentes formes d’onde du champ magnétique et de la vitesse du fluide caloporteur au sein du régénérateur magnétocalorique est un levier essentiel de cette optimisation.

L’augmentation des prix du carburant et de la sévérité des normes sur les émissions des véhicules force l’industrie automobile à se tourner vers des solutions plus écologiques afin de réduire la consommation de carburant. Grâce à sa simple architecture et son simple principe de fonctionnement, le Cycle de Rankine Organique (CRO) est une technologie prometteuse qui pourrait apporter une économie de carburant considérable.

La production d’huile d’olive a une énorme importance socio-économique dans la région méditerranéenne. Cependant, l’extraction de l’huile d’olive génère d’énormes quantités de déchets qui ont des impacts négatifs sur les milieux terrestres et aquatiques en raison de leur phytotoxicité. Les boues des eaux usées des moulins à huile d’olives (OMWWS, Olive Mill Waste Water Sludges) sont l’un des principaux polluants dans l’industrie d’huile d’olive.