« La récupération d`énergie dans le véhicule automobile » Focus

Transcription

« La récupération d`énergie dans le véhicule automobile » Focus
« La récupération d’énergie dans le véhicule automobile »
Focus sur la récupération d’énergie thermique
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
Sommaire
Introduction : les enjeux des Sciences Thermiques dans les Transports
Les différents principes de la Conversion d’Energie Thermique
Les perspectives dans l’automobile
Spécificités et contraintes de l’automobile
La thermoélectricité
Le cycle de Rankine
Intégration d’un système de conversion d’énergie dans l’environnement
automobile
Conclusions et perspectives
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
2
Sommaire
Introduction : les enjeux des Sciences Thermiques dans les Transports
Les différents principes de la Conversion d’Energie Thermique
Les perspectives dans l’automobile
Spécificités et contraintes de l’automobile
La thermoélectricité
Le cycle de Rankine
Intégration d’un système de conversion d’énergie dans l’environnement
automobile
Conclusions et perspectives
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
3
Prévisions sur le changement climatique
Impact de l’activité humaine sur le changement
climatique
Modélisation 3D
1750
Mesures contraignantes pour réduire les
émissions des gaz à effet de serre(GES) :
source : GIEC, www.ipcc.ch
Ratification du protocole de KYOTO en 2005 : (2008-
2012 : - 5% d’émissions / 1990)
Grenelle 2 : (1990-2020)
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
4
Les évolutions du contexte automobile
2011 - 2014
2009 - 2010
Apparition de
nouvelles
contraintes
règlementaires
fortes
Emissions
CO2
2015 - 2020
Euro 5 6
Euro 4 5
130g CO2/km
Climatisation
GWP < 150
Euro 6 7 ?
95 g CO2/km
GWP ?
Véhicules avec MCI optimisé
Evolution des
motorisations
Véhicules hybrides
Véhicules électriques
Evolution des
fonctions
thermiques
sous contrainte
économique
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
Amélioration MCI (diesel, essence) : downsizing, EGR HP/BP…
GMPe : contrôle en température, gestion
conso
Gestion Thermique : couplage des circuits et des fluides
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
5
Bilan d’énergie d’un véhicule thermique conventionnel
Gaz
échappement
Sortie chambre
Gaz d’échappement à l’extérieur
Rejeté vers
air
ambian
t
Carburant
Parois chambre
de combustion
Matière
Frottements
Huile
Liquide de refroidissement
Habitacle
Auxiliaires
Aérodynamique
www.gapa-pieces-auto.com
Arbre moteur
Resistance
au roulement
Transmission
Freinage
Principe: valorisation des calories perdues en puissance mécanique ou électrique
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
6
Sommaire
Introduction : les enjeux des Sciences Thermiques dans les Transports
Les différents principes de la Conversion d’Energie Thermique
Les perspectives dans l’automobile
Spécificités et contraintes de l’automobile
La thermoélectricité
Le cycle de Rankine
Intégration d’un système de conversion d’énergie dans l’environnement
automobile
Conclusions et perspectives
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
7
Principes de conversion d’énergie thermique
Source chaude
Turbocompound
Détente directe
Stirling
W
Machine
Cycles thermodynamiques
Ericsson
Rankine
Puits froid
Thermoélectricité
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
Seebeck
8
Cycle de Ericsson
•
Q froid
R
Diagramme PV
P
2
3
•
Q chaud
1
4
1
admission
2
C
D
3
John Ericsson (XIXe)
4 échappement
D – détendeur
C – compresseur
R - régénérateur
V
Cycle/Phase
Compression
Admission
Détente
Echappement
Ericsson (1er, 1833)
adiabatique
isobare
adiabatique
isobare
Ericsson (2ème, 1853)
isotherme
isobare
isotherme
isobare
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
9
Cycle de Stirling
Principe de fonctionnement
Diagramme PV
P
1
3
4
http://www.moteurstirling.com
V
Robert Stirling (XIXe)
Les contraintes pour l’automobile :
Manque de souplesse en fonctionnement dynamique
Echangeurs de chaleur volumineux
Etanchéité à assurer
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
échappement
admission
2
PROPRIÉTÉ RENAULT
10
Détente directe: Turbocompound
Turbocompound mécanique
MAIS plage d’utilisation restreinte : dégradation du rendement du moteur en
charge partielle
Turbocompound électrique («boost»)
Turbine de détente
www.cummins.com
Caterpillar Engine Research
Mécanique
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
Electrique
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
11
Effet Seebeck
Source chaude
Seebeck (1821): génération d’électricité par
effet thermoélectrique (TE)
Matériau TE type p
+
Matériau TE type n
+
+
Source froide
Deux groupes de matériaux TE :
-
I
-
+
Rc
Gradient
Puissance
thermique
électrique
α2
ZT =
T
ρ ⋅λ
www.its.caltech.edu
Matériaux basses températures
+
-
ρ - résistivité électrique, (Ω)
(BT<250°
°C)
λ - conductivité thermique, (W.m-1.K-1)
Matériaux hautes températures
α - coefficient de Seebeck, (V.K-1)
(HT<700°
°C)
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
ZT– facteur de mérite adimensionné
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
12
Cycle de Rankine
Diagramme T-s de l’eau
•
•
Q chaud
Turbine
4
Q chaud
G
3
2
P
•
5
1’
Q froid
•
1
Q froid
William Rankine (XIXe)
Cycle/Phase
Rankine idéal
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
Compression
Évaporation
Détente
1 – 1’
1-4
4-5
isentropique
isobare
isentropique
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
Condensation
5-1
isobare
13
Applications stationnaires du cycle de Rankine
Centrales électriques : pétrole, charbon, nucléaire…
Nucléaire
Géothermie
~1300MWe
~1MWe
http://fr.wikipedia.org
http://www.geothermie-perspectives.fr
micro génération
cogénération
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
14
Sommaire
Introduction: les enjeux des Sciences Thermiques dans les Transports
Les différents principes de la Conversion d’Energie Thermique
Les perspectives dans l’automobile
Spécificités et contraintes de l’automobile
La thermoélectricité
Le cycle de Rankine
Intégration d’un système de conversion d’énergie dans l’environnement
automobile
Conclusions
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
15
Spécificités et contraintes de l’automobile
Plaisir de conduite
Performances / Agrément
Sécurité
Visibilité
Habitacle, poste de conduite
Vie à bord
HVAC
Sièges
Volant
Vitrages
Respect de l’environnement
Planche de bord
Consommation / Emissions
Calculateur
Composants
Prestations
Confort thermique
Coût de l’utilisation
Fiabilité
Thermique
Approche Multi-Physique
et Système
Habitacle,
poste de conduite,
sièges
Compartiment moteur
Périmètre
GMP, GMPE
Circuits refroidissement / AC
Fluides (air, eau, huile, réfrigérant)
Echangeurs
Sous-caisse
Sous- caisse
Compartiment moteur
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
16
Batteries
Echappement
Spécificités et contraintes de l’automobile
LES DEUX CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT
Le démarrage à froid
accélérer
la mise en température de l’habitacle – calories en climat froid, frigories en climat chaud (confort)
le dégivrage et le désembuage des vitres (visibilité / sécurité)
la montée en température du moteur pour réduire les frottements et optimiser la combustion
(réduction consommation / émissions)
l’obtention de la température d’amorçage du système de post-traitement (dépollution)
Le fonctionnement à chaud
maintenir
un bon refroidissement des composants et des fluides sous toutes les conditions de
roulage (fiabilité)
les températures optimales (confort, visibilité, consommation, émissions, performance)
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
17
Spécificités et contraintes de l’automobile
LES PHASES TRANSITOIRES ET LA DYNAMIQUE
les phases transitoires sont fréquentes
Trajets courts : 50% des trajets durent moins de 5 mn
l’usage véhicule :
Les échanges convectifs avec l’air extérieur sont variables
Le couple / régime variable
LE DEVELOPPEMENT A L’INTERNATIONAL
satisfaire
des conditions climatiques extrêmement variables en température , ensoleillement,
humidité relative, et poussières
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
18
Cycles d’usage clients: exemple
35,0
70
60
30,0
50
25,0
40
20,0
km/h
km/h
EMBOUTEILLAGE
URBAIN
30
15,0
20
10,0
10
5,0
0
0,000
0,0
200,000
400,000
600,000
800,000
0,000
1000,000
200,000
400,000
600,000
800,000
1000,000
temps (s)
temps (s)
Moyenne = 18 km/h - Pic = 57 km/h
Moyenne = 8 km/h - Pic = 32 km/h
160
120,0
AUTOROUTIER
140
ROUTIER
100,0
120
80,0
km/h
km/h
100
80
60
60,0
40,0
40
20,0
20
0,0
0
0,000
200,000
400,000
600,000
800,000
1000,000
0,000
200,000
400,000
Moyenne = 119 km/h - Pic = 150 km/h
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
600,000
800,000
temps (s)
temps (s)
JOURNEE SIA
15/03/2011
Moyenne = 61 km/h - Pic = 111 km/h
PROPRIÉTÉ RENAULT
19
1000,000
Valorisation des rejets
~33%
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
~33% Echappement
ENERGIE
Récupération ou conversion
d’énergie : technologies
Energies utilisées
Echangeur
Chaleur
Thermoélectricité
Electricité
Cycle Thermodynamique
Energie Mécanique ou
électrique
~33%
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
20
Source chaude : où récupérer ?
Gaz d’échappement
carburant
échappement
Silencieux
admission
Echangeur
Radiateur
Exemple Diesel
Eau de refroidissement
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
21
Sources chaudes
Potentiel de récupération de l’énergie
Gaz d’échappement
Amont turbine
Aval post-traitement
Ratio "Exergy / Thermal Power" Downstream Catalyst [-]
Ratio "Exergy / Thermal Power" Upstream Turbine [-]
0. 5
0. 45
0.5
5
250
250
0.45
0. 5
0.5
0. 5
0. 5
0.
45
JOURNEE SIA
15/03/2011
0.45
0. 4
C [Nm]
0. 4
0. 3
0.5
0
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500
N [rpm]
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
50
0.4
5
0.35
0.35
0. 5
5
0. 3 0. 2
45
0.
50
100
4
0.
100
150
0
1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500
N [rpm]
0. 4
4
0.
0. 4
5
0.5
5
0. 4
150
5
0.3
55
0.
C [Nm]
200
0. 5
0.4
200
0.5
5
0.
5
0.5
300
0.6
300
PROPRIÉTÉ RENAULT
22
Sources froides
Echangeur SR
Aérotherme
Radiateur
air
Cond. Clim.
Eau de refroidissement moteur
Radiateur
Echangeur SR
air
Cond. Clim.
Air ambiant
Bloc
moteur
eau
SR – système de récupération d’énergie
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
23
Sommaire
Introduction: les enjeux des Sciences Thermiques dans les Transports
Les différents principes de la Conversion d’Energie Thermique
Les perspectives dans l’automobile
Spécificités et contraintes de l’automobile
La thermoélectricité
Le cycle de Rankine
Intégration d’un système de conversion d’énergie dans l’environnement
automobile
Conclusions
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
24
Thermoélectricité dans l’automobile : Optimisation / Enjeux
Gaz
Association de matériaux
adaptés à différents
niveaux de T°
°
Puissance électrique
Eau
Etude matériaux
non toxicité, ressources disponibles, flexibilité
procédé de mise en forme des matériaux
performances : ZT et plage de température
Performance globale du système
efficacité des échangeurs et performance des matériaux
tenue mécanique
Impact sur la Contre Pression Echappement
Gestion de l’énergie produite
Coût / gain conso (cycle client, type de véhicule)
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
25
Sommaire
Introduction: les enjeux des Sciences Thermiques dans les Transports
Les différents principes de la Conversion d’Energie Thermique
Les perspectives dans l’automobile
Spécificités et contraintes de l’automobile
La thermoélectricité
Le cycle de Rankine
Intégration d’un système de conversion d’énergie dans l’environnement
automobile
Conclusions
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
26
Rankine dans l’automobile
Choix
source de chaleur
source froide
fluide de travail
récepteur d’énergie
Optimisation
composants
modèles (boucle, composants, système / véhicule)
intégration (boucle, sources chaude et froide, véhicule)
gestion de l’énergie produite
Coût / Gain conso (système, type de véhicule)
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
27
Système de Rankine : Concepts possibles
Haute T°
°C
nouveaux
composants
Post-traitement
G
P
D
P
G
D
HT
MT
P
P
P
G
D
P
Technologie
existante
Moyenne T°
°C
Complémentaire
échappement
Moyenne T°
°C
P
D
D
Récupération
optimisée
Complexité
Très haute
T°
°C
Post-traitement
pénalisée
Stockage
thermique
Complexité
G
G
D
Post-traitement
d
P
Simplification
Conflit avec la
climatisation
P
D
G
D
C
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
28
Système de Rankine : Concepts possibles
Haute Température
Moteur
Échappement
Post-traitement
G
D
P
Source froide
D – machine détente
P – pompe
G – génératrice
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
29
Système de Rankine : Concepts possibles
Moyenne Température
Refroidissement
Moteur
P
P
D
G
Source froide
D – machine détente
P – pompe
G – génératrice
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
30
Système de Rankine : Concepts possibles
Double récupération
Refroidissement
Source froide
P
Moteur
D
Post-traitement
Échappement
D – machine de détente
P – pompe
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
31
Système de Rankine : Concepts possibles
Au plus près du moteur
Moteur
P
D
G
Source froide
D – machine de détente
P – pompe
G – génératrice
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
32
Système de Rankine : Concepts possibles
Evaporateur - stockeur
Moteur
Échappement
P
D
G
Source froide
D – machine de détente
P – pompe
G – génératrice
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
33
Système de Rankine : Concepts possibles
Cascade
Échappement
P
D
HT
G
Moteur
MT
P
Refroidissement
D – machine de détente
P – pompe
G – génératrice
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
Source froide
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
34
D
G
Système de Rankine : Concepts possibles
Couplage avec la climatisation : condenseur commun
d
P
Climatisation
Rankine
Air habitacle
Source chaude
D
D – machine de détente
C
d - détendeur
C - compresseur
P – pompe
G – génératrice
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
35
Architectures mécaniques possibles
Travail électrique
Travail mécanique
Moteur
Echappement
Moteur
D
Echappement
P
G
P
D
Source froide
Source froide
Travail électrique / pompe mécanique
Echappement
G
D
P
Moteur
Source froide
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
36
Spécification du fluide de travail
Bonne capacité de transfert de chaleur
Moindre influence sur l’environnement (GWP, destruction d’ozone… )
Non inflammable
Non corrosif
Non toxique
Bas coût
Types de fluide
Détente Sèche
Détente Humide
Fluide sec
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
Fluide humide
37
Fluide de travail
Fluides possibles : NH3, Eau, fluides organiques
! CFC: Protocole de Montréal
Performances :
Fluide organique : Tchaud<400°C
L’eau : Tchaud>400°C MAIS gel, corrosion, lubrification, faible viscosité
ηexp=1, ηp=1, ∆T=10K; ∆T=25K pour l’eau
Source: B.Aoun, 2010, Ecole des Mines de Paris
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
38
Composants: échangeurs de chaleur
Evaporateur/Condenseur dans l’automobile
Échangeur à plaques (échangeurs A/C)
Tubes/ailettes (radiateur face avant)
Tubes/calandre (EGR à eau)
Source:ibluegroup.org/Equipments.aspx
Source: commons.wikimedia.org/wiki/File:U-tube_heat_e...
Source: wapedia.mobi/fr/Radiateur
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
39
Composants: machine de détente
Scroll
Pistons
Analogie avec technologie
compresseur climatisation
Turbine
Critères du choix: lubrification, taille, taux de détente, viscosité du
fluide, débit …
Source: ULG
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
Source: www.amovis.de/en/index.htm
PROPRIÉTÉ RENAULT
40
Composants: machine de détente
Principe de fonctionnement
Machine à pistons
Scroll
P
P
P
P0
1
Psu
2
6
2
6
Psu
1
s=const
s=const
s=const
P’ex
3
4
5
Vc
Détente isentropique
3
V=const
P’ex
Pex
5
3’
Vs
V
Vc
4
Vs
P’ex
3
5
4
Pex
P’ex
3’
Vs
V
Compression du fluide résiduel
JOURNEE SIA
15/03/2011
2
s=const
P0
s=const
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
1
Psu
s=const
Pex
P’ex
6
’
PROPRIÉTÉ RENAULT
Détente isentropique
41
V
Composants: Pompe
Pompe
Dynamique
Volumétrique
Lubrifiée
Non lubrifiée
Alternatif
Rotatif
Lobes
Pistons
Palettes
Membrane
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
Vis
PROPRIÉTÉ RENAULT
42
Modélisation du système Rankine
Echangeurs :
Trois zones d’échange
Estimation des coefficients d’échange
Estimation des pertes de charge : Attention CPE (Contre Pression Echappement)
Méthode ε-NTU: estimation de la taille d’échangeur
• 
Q = mCp  ε ⋅ (Th,e −Tf ,e )

min
•
Evaporateur
T
Th,e
•
Tf,s
ε=
Th,s
Tf,e
•
Q max
Liquide
L+V
NTU =
Vapeur
•
Q
Source chaude
Fluide de travail
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
Q
JOURNEE SIA
15/03/2011
U⋅A
•

 mCp 

 min
A – surface d’échange totale de l’échangeur
U – coefficient d’échange global
ε – efficacité globale
PROPRIÉTÉ RENAULT
43
Modélisation du système Rankine
Pompe
η is =
W pp ,is
Ts
Ps
W pp
•
W pp
•
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
Rendement isentropique
Puissance réelle de la pompe
P
W pp ,is
Puissance isentropique de la
pompe
η méc
Rendement mécanique
η vol
Rendement volumétrique
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
Te
Pe
44
•
m
Modélisation du système Rankine
Machine de détente
•
W exp
∆P : pertes de charge à l’entrée / sortie de la
Frontière du système
machine
•
m he
∆Pe
S=cnst V=cnst
e1
Qs
Qe
s2
e2
s
Q amb
e – entrée
s – sortie
•
•
•
m ∆h = W exp − Q amb
•
•
•
W f − Q e + Q s − Q amb = 0
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
•
JOURNEE SIA
15/03/2011
•
Qe ; Qs : échange par convection avec la paroi
e2-s2 : détente du fluide
s1
•
•
m hs
•
•
e
•
∆Ps
détente isentropique
•
détente à volume constant
Qamb : échange de chaleur avec l’ambiance
Bilan d’énergie
Bilan des pertes
PROPRIÉTÉ RENAULT
45
Modélisation du système Rankine
Paramètres du système
•
m gaz
(kg/s)
Tgaz (°
°C)
Evaporateur
∆Tev (°
°C)
Pf, su (Pa)
Mf (kg/s)
Npp (1/min)
Nexp (1/min)
P
D
G
Pf, ex (Pa)
Aa Paramètres externes
Condenseur
Aa Paramètres internes
Tcw ou Tair (°
°C)
•
m cw (kg/s)
Gain: jusque 10% selon l’usage (embouteillage, urbain, route, autoroute),
l’architecture ( source chaude , source froide, … ) et le concept
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
46
Sommaire
Introduction: les enjeux des Sciences Thermiques dans les Transports
Les différents principes de la Conversion d’Energie Thermique
Les perspectives dans l’automobile
Spécificités et contraintes de l’automobile
La thermoélectricité
Le cycle de Rankine
Intégration d’un système de conversion d’énergie dans l’environnement
automobile
Conclusions et perspectives
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
47
Intégration d’un système de conversion d’énergie
Doit prendre en compte :
La phase de montée en température moteur et de mise en température
de l’habitacle
L’efficacité du système de post-traitement
La gestion thermique globale et l’interaction avec les autres systèmes
L’impact sur l’architecture, le poids et le coût
La Contre Pression Echappement
L’utilisation de l’énergie produite
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
48
Sommaire
Introduction: les enjeux des Sciences Thermiques dans les Transports
Les différents principes de la Conversion d’Energie Thermique
Les perspectives dans l’automobile
Spécificités et contraintes de l’automobile
La thermoélectricité
Le cycle de Rankine
Couplage d’un système de conversion d’énergie dans l’environnement
automobile
Conclusions et perspectives
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
49
Conclusions et perspectives
Rankine
Seebeck
Choix du fluide de travail :
Matériaux thermoélectriques
performance, fiabilité, sécurité, …
Composants : machine de détente,
échangeurs thermiques, …
Système : contrôle
(performance, dopage, conductivités,
non toxicité, ressources disponibles,
flexibilité)
Procédé de mise en forme
Optimisation couplage échangeurs –
matériaux TE
Intégration dans le véhicule : masse, encombrement,
interaction avec les autres systèmes véhicule
Gestion thermique globale : localisation sources chaude et
froide, énergie produite, …
Coût
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
50
Conclusions et perspectives
2/3 énergie perdue vers l’extérieur
Valorisation: convertir l’énergie perdue en travail utile (mécanique ou
électrique)
Gain en consommation et puissance additionnelle
Complémentaire de la récupération de l’énergie de freinage
S’intègre dans le concept global thermique (couplage)
GLAVATSKAYA Yulia
SHONDA Osoko
JOURNEE SIA
15/03/2011
PROPRIÉTÉ RENAULT
51