Des chercheurs développent des micro

Apr 28, 2023

Les systèmes de micro-combinaison de chaleur et d'électricité (mCHP) sont une solution innovante pour les maisons et les bâtiments économes en énergie. Ces systèmes génèrent simultanément de la chaleur et de l'électricité à partir d'une seule source, comme le gaz naturel, et peuvent réduire considérablement les coûts énergétiques et les émissions de carbone.

Maintenant, les chercheurs du Laboratoire national d'Oak Ridge, en collaboration avec Enginuity Power Systems, ont démontré qu'un prototype de mCHP alimenté par une technologie innovante de moteur à pistons opposés vers l'intérieur pouvait atteindre une efficacité énergétique globale supérieure à 93 %. Conçu pour remplacer un générateur de secours ou un chauffe-eau au gaz traditionnel, le mCHP respectueux de l'environnement bascule entre le gaz naturel, l'hydrogène ou le biogaz et combine le stockage par batterie et l'énergie solaire.

Les chercheurs ont évalué un prototype mCHP qui utilise un moteur à pistons opposés à quatre temps (OP4S). Le moteur OP4S peut fonctionner avec plusieurs carburants, y compris le gaz renouvelable (biogaz), le gaz naturel et le propane, ainsi que l'hydrogène, pour générer simultanément de la puissance mécanique et de la chaleur perdue sous forme de liquide de refroidissement chaud et de gaz d'échappement. La chaleur résiduelle est récupérée et stockée dans le réservoir d'eau de 52 gallons et peut être utilisée comme alimentation en eau chaude régulière et pour les applications de chauffage des locaux.

Il est respectueux de l'environnement et rentable car la chaleur qui serait autrement gaspillée est captée et réutilisée pour fournir de l'énergie thermique à petite échelle à un bâtiment en un seul processus. Cela permet une plus grande efficacité par rapport aux équipements conventionnels qui ne remplissent qu'une seule fonction.

Au cours de la démonstration, le prototype de mCHP a permis des puissances de sortie comprises entre 3,2 et 7,4 kW avec jusqu'à 26,4 % d'efficacité de l'électricité CA et jusqu'à 93,1 % de l'efficacité globale de mCHP en modes de combustion stœchiométriques. De plus, le fonctionnement de 24 heures sous le mode stoechiométrique n'a dégradé aucune performance du mCHP, indiquant le bon potentiel de fiabilité et de durabilité du prototype.

Le mCHP a également fonctionné dans des conditions de mode de combustion pauvre, ce qui a permis une amélioration de plus de 30 % de l'efficacité énergétique électrique. Le rendement CA maximal du mode de combustion pauvre atteint était de 35,2 %, le rendement du moteur approchant les 40 %.

Le prototype mCHP peut réaliser une adaptation flexible et à faible coût des charges thermiques et électriques en réduisant la complexité de la distribution et de l'installation, ainsi qu'un rendement élevé et sa capacité à utiliser une variété de carburants, y compris le biogaz et l'hydrogène. La nouvelle technologie devrait promouvoir l'acceptation de la mCHP et accélérer l'adoption de la mCHP dans les petits bâtiments résidentiels et commerciaux pour les communautés éloignées et mal desservies.

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