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Thierry PRIEM : Responsable Programme Hydrogène et Piles à Combustible - CEA-LITEN, Grenoble, France
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Lire l’articleINTRODUCTION
Face aux défis environnementaux et économiques liés au marché de l'énergie, il convient de développer et commercialiser des systèmes énergétiques à haut rendement. Dans ce contexte, la cogénération – production à partir d'une source unique d'électricité et de chaleur – prend tout son sens en raison de rendement de conversion global (électrique + thermique) supérieur à 85 %.
Parmi les diverses technologies employées, les piles à combustible ont pour atout majeur de présenter les plus hauts rendements de conversion électrique, au-delà de 35 %. Par ailleurs, l'ensemble des technologies de piles à combustible permettent de concevoir des systèmes de cogénération dans un très large spectre de puissance : depuis quelques kilowatts (micro-cogénération domestique) jusqu'à plusieurs mégawatts (immeubles collectifs, commerces, bâtiments publics ou industriels).
De plus, la possibilité offerte par certaines technologies pile à combustible de travailler à haute température (jusqu'à 1 000 oC) permet la transformation de la chaleur produite en électricité par l'intermédiaire d'un cycle combiné présentant dans ce cas des rendements de conversion électrique pouvant dépasser les 60 %.
Si toutefois les technologies piles à combustible nécessitent encore des innovations technologiques afin d'en augmenter les performances, tout en réduisant leur coût de production, il s'avère qu'à ce jour, les ventes de systèmes de micro-cogénération domestique basés sur la technologie pile à combustible ont largement dépassées celles des technologies concurrentes. Ce résultat a pu être obtenu grâce à des incitations publiques (en particulier en Asie) qui ont permis l'émergence de cette technologie dont la maturité technico-économique est aujourd'hui une réalité.
VERSIONS
- Version archivée 1 de août 1997 par Ludovic PROTIN, Stéphan ASTIER
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1. Principes généraux de la cogénération
1.1 Principe de la cogénération
La cogénération (Combined Heat and Power, CHP) est l'utilisation d'une unique source d'énergie primaire pour produire simultanément électricité et chaleur (figure 1). Dans la plupart des cas, la source d'énergie primaire est, soit un combustible fossile (principalement, le gaz naturel), soit un biogaz issu de la biomasse par l'intermédiaire d'une unité de production.
La chaleur produite par la cogénération peut être utilisée de différentes manières : eau chaude (c'est-à-dire pour le chauffage ou l'eau chaude sanitaire), vapeur et air chaud (pour des usages commerciaux et industriels).
Il est aussi possible de convertir tout ou partie de la chaleur en froid à l'aide d'une machine thermofrigorifique. C'est la trigénération : production simultanée d'électricité, de chaleur et de froid. La trigénération est une option qui peut s'avérer attractive dans des usages où les trois besoins coexistent, comme par exemple des installations de production incluant des équipements de refroidissements ou des logements, bureaux ou commerces nécessitant chauffage et climatisation [BE 9 734].
La chaleur peut aussi être utilisée dans une turbine à vapeur pour produire de l'électricité. C'est ce que l'on appelle le cycle combiné [BE 8 053].
Comme nous le verrons ci-après, les différentes technologies de cogénération produisent généralement plus d'énergie thermique que d'énergie électrique. C'est pourquoi le terme chaudière électrogène est parfois utilisé à la place de cogénération.
Les systèmes de cogénération peuvent avoir différentes...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOUDELLAL (M.) - La cogénération. - Dunod (2013).
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(2) - DWYER (S.) - European smalls calecogen (sub – 100 kWe) : market status and prospects. - CogenerationDays 2012, Prague, 16-17 oct. 2012 http://www.delta-ee.com
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(3) - URIAN (R.C.) et al - Electrocatalysis of reformate tolerance in proton exchange membranes fuel cells. - Part I – Journal of Electroanalytical Chemistry, 554-555, p. 307-324 (2003).
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(4) - RANGEL (C.M.), SOUSA (T.) - Technology watch report – high temperature polymer electrolyte fuel cells. - ISQ – Instituto de Soldadura e Qualidade, Portugal (2011) http://www.hyrreg.eu
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(5) - CHANDAN (A.) et al - High temperature (HT) polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFC) – A review. - Journal of Power Sources, 231, p. 264-278 (2013).
-
(6) - BARELLI (L.) et al - An...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Delta Energy and Environment http://www.delta-ee.com
HAUT DE PAGE
RAL-UZ 108 - 07-12 - Blue angel environmental label – Small combined heat and power (CHP) plants or cogeneration plants http://www.blauer-engel.de - -
HAUT DE PAGE3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Fabricants et vendeurs
PEMFC
Ballard http://www.ballard.com
Panasonic http://panasonic.co.jp/ap/FC/en_index.html
Toshiba http://www.toshiba.co.jp/worldwide
EneosCelltech Co ...
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