Conversion Pyroélectrique Colloïdale – Ferroenergy

Le projet Ferroenergy repose sur un procédé récemment breveté de transformation de chaleur en électricité (N° de dépôt 09 57776). Ce procédé original, de rupture technologique, utilise l’effet pyroélectrique dans des suspensions colloïdales ferroélectriques. En effet, si la génération d’électricité par l’effet pyroélectrique est connue depuis les années 1980, les unités de conversion actuelles utilisent une technologie peu transposable à l’échelle industrielle. Le procédé développé dans le cadre de ce projet, en apparence très simple, pourrait permettre d’y parvenir.

En complément des systèmes actuels, essentiellement basés sur l’utilisation de cycles thermodynamiques à la vapeur, ce procédé vise des applications ou l’écart de température entre la source chaude et la source froide est faible (quelques dizaines de degrés). Le projet se focalise sur les branches industrielles fortement consommatrices d’énergie primaire. Il permettra l’augmentation du rendement de conversion énergétique des machines thermiques existantes et une meilleure valorisation des énergies renouvelables thermiques (solaire et géothermie).

Ce procédé vient compléter la palette des procédés alternatifs de conversion (cycles de Rankine organiques, thermoélectricité …), en tentant d’apporter une solution technologique nouvelle. Une montée en puissance est envisagée dès le départ pour pouvoir atteindre à terme des unités de plusieurs MW.

En transformant sous une forme électrique directement utilisable une chaleur fatale qui sinon finirait dissipée dans l’environnement, ce procédé permettra d’améliorer l’efficacité énergétique des systèmes existants. De ce fait, à consommation finale égale, ce procédé diminuera la quantité d’énergie fossile nécessaire à sa production, et par voie de conséquence les émissions de CO2.

L’objectif du projet est d’approfondir les différentes questions scientifiques que pose le développement de ce procédé, dans une approche très multidisciplinaire. Un fort accent sera mis sur l’interaction entre les disciplines, facteur clé de la réussite du projet.

Le programme des activités de recherche s’étale sur 36 mois. Outre une tâche de synthèse et de coordination, ils seront rassemblés en 6 tâches thématiques, dans des domaines scientifiques très variés :

· synthèse de nanoparticules d’oxydes métalliques
· synthèse de nanoparticules polymères et hybrides polymères / oxydes
· caractérisation de structure et du comportement électrique de ces nanoparticules ferroélectriques
· études du comportement des suspensions colloïdales ferroélectriques en champ électrique
· modélisation du couplage transferts de matière / chaleur / électrons mis en œuvre dans le procédé de conversion et calage sur des tests expérimentaux
· conception de procédé intégré dans un système existant et évaluation technico-économique de l’ensemble

Les travaux effectués fourniront les réponses scientifiques et techniques spécifiques au besoin du procédé. Ces réponses, intégrées dans le modèle global, permettront de se faire une idée de du rendement de conversion global. Par ailleurs, une approche d’intégration industrielle entamée très en amont du développement permettra d’évaluer le coût d’installation d’unités de ce type. Ces deux données permettront d’obtenir un ordre de grandeur de la faisabilité technologique du procédé et de son intérêt économique réel.

Ce projet est une étape essentielle dans une perspective à long terme visant la mise sur le marché d’unités commerciales. Il s’agit à la fois d’un projet de recherche assez amont et d’un projet de recherche aval orienté sur une application industrielle bien définie.