Récupérer la chaleur des gaz d’échappement des trains, pourquoi pas ?

Sélectionné dans le cadre de l’appel à projets "Transports durables et Mobilité" de l’ANR*, le projet Trenergy vise à évaluer l’intérêt d’utiliser un système basé sur un cycle Rankine pour récupérer une partie de la chaleur des gaz d’échappement des moteurs des trains Diesel-électrique et accroître ainsi leur rendement énergétique.

D’une durée de 3 ans, Trenergy est coordonné par IFP Energies nouvelles (IFPEN) et mené en partenariat avec Alstom Transport, Enogia et le Laboratoire de Dynamique des Fluides des Arts et Métiers ParisTech.

Jusqu’à aujourd’hui, les systèmes Rankine ont été utilisés principalement pour des équipements stationnaires (centrales électriques, chaudières, fours, etc.) ou pour des navires. Des verrous scientifiques et techniques restent à lever avant d’aboutir à une application performante et économique sur transport terrestre. Ceux-ci sont liés plus particulièrement aux variations rapides et non prévisibles des sources de chaleur ainsi que de la capacité de refroidissement limitée par l’encombrement et l’efficacité aérodynamique qui caractérise les applications mobiles.

Actuellement, plus de la moitié du réseau ferroviaire européen n’est pas électrifiée. Cela concerne surtout les lignes ferroviaires régionales. Ainsi, des trains Diesel-électriques (appelés Diesel Multiple Units, DMU) sont largement utilisés. Alstom livrera en 2013 son nouveau train régional appelé Regiolis. Un train Regiolis peut utiliser jusqu’à 6 moteurs Diesel de 338 kW chacun, qui représentent une puissance totale à bord d’environ 2 MW.

Dans ce contexte, le projet Trenergy vise à évaluer l’intérêt d’utiliser un cycle de Rankine, afin de récupérer une partie de la chaleur dissipée dans les gaz d’échappement des moteurs Diesel et d’accroître ainsi l’efficacité des "power packs" Diesel.

Récupérer la chaleur des gaz d'échappement des trains, pourquoi pas ?

Les travaux de recherche conduits dans le projet Trenergy porteront particulièrement sur :

► L’architecture du système : la conception d’une turbine à haute efficacité, de faible puissance, compacte, optimisant l’écoulement interne du fluide afin d’améliorer le ratio performance/coût et fiabilité du composant.
► La mise au point des stratégies de contrôle : sélectionner la meilleure approche de contrôle permettant d’atteindre des performances optimales.
► L’évaluation d’un fluide de travail plus respectueux de l’environnement que ceux testés actuellement pour les applications destinées au transport.

Le système Rankine prototype équipé d’une turbine dédiée conçu dans le cadre de ce projet, sera ensuite testé sur bancs d’essais moteurs. Il pourra préfigurer un futur système embarqué pour locomotives Diesel-électrique à haut rendement énergétique.

* ANR (Agence nationale de la Recherche).

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