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Auteur(s)
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Claude LÉVY : Ingénieur de l’École centrale de Paris - Ingénieur conseil en thermique et en énergétique
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Lire l’articleINTRODUCTION
Toute production d’énergie mécanique et par suite électrique, à partir d’un combustible quelconque, se fait avec dégagement de chaleur vers une source froide. La cogénération consiste à utiliser cette chaleur plutôt que de la perdre à l’atmosphère. La cogénération permet donc des économies d’énergie et, consécutivement, une réduction des coûts globaux des énergies produites.
La cogénération englobe toute une série de procédés (dénommés aussi cycles, filières ou systèmes) dont certains font appel à des techniques complexes. Elle s’applique à de très nombreux cas d’utilisations tant dans l’industrie qu’en génie climatique. Elle s’étend sur une très grande échelle de puissance électrique : de la dizaine de kilowatts pour les petits moteurs alternatifs à plus de 50 MW dans les grandes centrales thermoélectriques de chauffage urbain ou d’usine. Sa connaissance intègre une vaste gamme de techniques.
Le but principal de la cogénération est économique, aussi son étude doit‐elle montrer :
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comment on peut la mettre en œuvre (technologie) ;
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comment elle peut être financièrement rentable.
À cet effet, ce sujet fait l’objet de trois articles :
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les techniques de cogénération, traitées dans ce texte, décrivent les différents matériels et les principes courants et présentent les schémas d’installation en donnant leurs performances ;
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la cogénération dans l’industrie ;
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la cogénération en génie climatique.
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Turbines à combustion
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4. Moteurs alternatifs
4.1 Caractéristiques principales
Une cogénération de ce type comprend de manière simplifiée un (ou plusieurs) moteur à combustion interne du type Diesel ou à bougies (encore appelé à allumage commandé ), entraînant en général un alternateur, et sur lequel ou récupère de la chaleur, d’une part, sur les gaz d’échappement et, d’autre part, sur le refroidissement du bloc moteur. L’installation est beaucoup plus simple, moins encombrante, moins coûteuse que la filière précédente et peut être rendue entièrement automatique.
Les moteurs alternatifs (MA) se fabriquent dans toutes les gammes de puissance de quelques kilowatts à plus de 20 000 kW. Ils sont très répandus, connus de tous et, a priori, leur exploitation n’effraie personne. Ils sont très souples de fonctionnement, démarrent et prennent leur charge très rapidement (30 s environ), et ont un bon rendement mécanique (35 à 48 %).
Le combustible le moins cher, en l’occurrence le fuel lourd, ne peut être utilisé que sur des moteurs de grande puissance (supérieure à 4 MW) mais après un traitement spécial du combustible.
Les MA sont bruyants et vibrants. Le niveau sonore entre 100 et 120 dBA oblige à placer des silencieux à l’aspiration et au refoulement. Les vibrations imposent des socles lourds et des montages spéciaux.
HAUT DE PAGE
Les MA sont du type soit à allumage commandé par bougies (MAB), soit à allumage par compression (diesel).
HAUT DE PAGE4.1.2.1 Moteurs à allumage par bougies
Les moteurs à bougies se fabriquent surtout dans les petites puissances (20 à 1 500 kW unitaire au maximum). On trouve ainsi fréquemment plusieurs de ces moteurs en parallèle, plusieurs petits moteurs de série coûtant...
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