Technologie

La technologie Cleantech ENEFCOGEN consiste en l'utilisation de turbines volumétriques à spirales «Turbine Scroll» au sein d'un mini système ORC «Organic Rankine Cycle», pouvant fontionner à partir de sources thermiques à basse température (entre 120 et 200°C).

Très répandus sur le marché, les unités compresseurs Scroll sont reconnus pour leur efficacité et leur robustesse, et ceci pour des applications diverses telles que la ventilation ou la réfrigération. Eneftech développe l'approche et l'expertise permettant l’utilisation de ces compresseurs scrolls en turbines pour la génération d'électricité. De plus, nous sommes spécialisés dans la recherche et le développement de nouvelles solutions de turbines Scroll adaptées à la Cogénération.

Ainsi nos modules ENEFCOGEN peuvent être construits avec des turbines Scroll standards (compresseurs du marché convertis en turbines) ou avec des turbines eneftech de nouvelles générations (High Tech Scroll Turbine). Par là, Eneftech propose une large gamme de produits avec des applications stationnaires ou mobiles:

• Production combinée d'électricité et de chaleur par valorisation des énergies renouvelables ou valorisation de rejets thermiques dans l'industrie.
• Production d'électricité à bord d'un véhicule automobile hybride par valorisation des rejets de gaz d'échappement du moteur. 
  
  

Cycle organique de Rankine (ORC)

La génération d’électricité à partir de sources thermiques à basse température est possible grâce à l’utilisation de fluides organiques (réfrigérants) qui alimentent les turbines selon le même principe que le fameux cycle à vapeur, d’où le nom de cycle ORC «Organic Rankine Cycle». Ces réfrigérants permettent en effet une exploitation plus efficace de la chaleur à basse température (en dessous de 300°C), pour les applications de petites puissances (de l’ordre de quelques kW à quelques MW).

La figure ci-contre montre un exemple de ce système comprenant un évaporateur, une série de turbines, un condenseur et une pompe. De la vapeur haute pression d'un fluide (réfrigérant) est générée dans l’évaporateur chauffé par une source thermique (par exemple la chaleur solaire ou les rejets du moteur de cogéné-ration). Cette vapeur de réfrigérant est détendue dans la turbine, générant de l'électricité par l'intermédiaire d'un alternateur électrique. Ensuite, la vapeur à la sortie de la turbine est condensée dans le condenseur en utilisant comme fluide de refroidissement de l'eau ou également de l’air ambiant. Le liquide organique obtenu au condenseur est finalement pompé à l’évaporateur pour compléter le cycle.

Les avantages de l'ORC d'Eneftech SA:

• Une bonne efficacité de cycle thermodynamique
• Un bon rendement de turbine avec des pressions de fonctionnement adaptées aux fluides organiques
• Des propriétés thermodynamiques de fluides très avantageuses, à savoir: une masse molaire élevée et un faible volume massique
• Une détente sans condensation avec un fluide de travail non surchauffé
• Des vitesses de rotation adaptées au réseau électrique permettant un couplage direct de l’alternateur
• Un fonctionnement silencieux à moindre vibration, ne nécessitant pratiquement pas de maintenance
  
  

Turbines scroll standards

Les turbines Scroll standards de Eneftech sont des unités converties à partir de compresseurs en spirale (ou type scroll) bien connus dans le marché et de par leur efficacité et robustesse.  Les unités compresseur Scroll sont très répandues et de nombreuses entreprises les fabriques et les vendent. Leurs constitution est simple avec peu d'éléments, ce qui garantit un coût faible et grande qualité. De plus, la machine Scroll produit de très faible vibration mécanique (bruit faible) et possède un processus de détente quasi-continu avec un excellent rendement volumétrique.

La figure à droite montre les éléments constituant l'unité hermétique de turbine scroll. Soit une chambre d'expansion volumétrique délimitée par deux volutes d’un scroll fixe supérieur et d’un scroll mobile inférieur, l’ensemble est positionné avec un déphasage de 180º de manière à former une série successive de sous-chambres d’expansion séparées. Le scroll mobile est monté sur un arbre moteur comportant un système de palier excentrique et un accouplement particulier (bague de Oldham) permettant de réaliser un mouvement orbital par rapport au scroll fixe, et ceci par un simple mouvement de rotation de l'arbre.

Le mouvement orbital du scroll mobile entraîne une augmentation du volume de ces chambres qui se déplacent du centre vers la périphérie. Ainsi durant l'expansion, du gaz réfrigérant haute pression est introduit au centre de l'unité en formant une poche centrale de gaz (figure à gauche, position 1). Ce gaz, évoluant progressivement vers la périphérie (position 1 à 8), atteint sa pression de décharge et s'échappe au niveau des flancs périphériques (figure à droite, position 8 à 1).

Un alternateur électrique de type asynchrone est couplé à l'arbre moteur et l'ensemble est isolé de l'atmosphère par une enveloppe formant ainsi l'unité hermétique.

Turbines scroll de nouvelle génération

La turbine scroll de nouvelle génération est une turbine spirale à haut rapport de volume installé et travaillant avec des températures d’entrée de l’ordre de 200°C, actuellement en phase de développement.

Ses caractéristiques sont choisies pour répondre aux besoins des nombreuses applications à faible puissance (1-5 kWe) où une réduction des coûts des composants auxiliaires (électronique, pompes, …) est nécessaire, de même qu’une densité de puissance plus importante.

Conditions d'utilisation:

• Température d'entrée maximale: 200°C
• Vitesse de rotation : 1500 - 6000 t/min
• Puissance électrique maximale : 5 kW

Différente configurations de la machine lui permettront d'être opérationnelle en mono-étagé ou bi-étagé, ainsi qu'avec différents fluides réfrigérants.