Récupération des pertes de chaleur d’un moteur diesel stationnaire Par un cycle organique de Rankine (cycle ORC)

Abstract

Au moins 30% de l’énergie produite par les moteurs à combustion interne est dissipée sous forme de chaleur dans les gaz d’échappement. L’intérêt des constructeurs pour les systèmes de récupération de chaleur basés sur le cycle thermodynamique de Rankine est justifié par des réductions de consommation espérées entre 5 et 10%. L’ambition de cette thèse est de contribuer à lever les principaux verrous liés à la gestion des procédés Rankine pour des applications. Ce manuscrit s’appuie sur trois cas d’étude avec, pour chacun, un procédé pilote destiné à être intégré respectivement sur des à moteur diesel, sur Diesel-électrique. Pour cela, des approches de l’automatique à base de modèle ont été développées. Une nouvelle loi de commande non-linéaire, permettant l’asservissement de la température et de la pression en sortie d’évaporateur, est proposée. Il est montré expérimentalement que le système peut être maintenu dans des conditions permettant la récupération d’énergie sans discontinuer, même sur des cycles routiers très dynamiques. La supervision énergétique du cycle de Rankine à bord d’un moteur diesel électrogène est ensuite abordée. Il s’agit de trouver les consignes pour la commande rapprochée qui permettent de maximiser l’efficacité énergétique d’un moteur diesel électrogène équipé d’un système de récupération d’énergie par cycle de Rankine. Il est montré que le gain énergétique apporté par l’optimisation dynamique temps réel proposée est important.