Modélisation d'un système hybride pile à combustible / turbine à gaz pour la production d'électricité

Abstract

Durant les dernières années, deux nouveaux axes du développement de l’énergie ont pris une grande importance dans le domaine de la production d’énergie électrique. Il s’agit des micro turbines avancées et des piles à combustible SOFC (solid oxide fuel cell). Le présent travail est dédié à l’étude du potentiel thermodynamique de l’intégration d’une pile à combustible SOFC avec une turbine à gaz. Une telle installation hybride est destinée à la production d’énergie électrique (faible, moyenne, grande puissance ) avec la possibilité de cogénération de la chaleur. Pour améliorer le rendement du système (SOFC – GT) Un modèle mathématique à été élaboré, et nous avons étudié le système en ciblant les paramètres les plus influents sur le rendement. L’un des résultats recherché est de déterminer les besoins en combustible de la pile SOFC en fonction de l’énergie produite. Les pertes électriques au niveau des cellules de la pile à combustible sont aussi considérées. La variation de la fraction du débit de combustible vers la pile à combustible est étudiée. Les résultats montrent que le rendement du système hybride est nettement meilleur que celui d’une turbine à gaz seul. Toutefois et en raison des pertes électriques, le rendement atteint une valeur limite à partir d’une fraction du débit de combustible.