Concpetion intégrée d'une Machine de Détente alternative et d'un Alternateur Linéaire (MDAL) pour la valorisation de chaleurs fatales – CALIFORCE3

Le thème du projet est la valorisation énergétique, en énergie électrique, de la chaleur fatale dans un processus industriel. Pour une puissance thermique inférieure à 100kW les technologies associées aux cycles thermodynamiques de la conversion utilisent, soit des turbomachines inadaptées en raison des faibles débits volumiques et donc des faibles rendements, soit des machines volumétriques rotatives qui nécessitent une lubrification importante et dont le rapport de détente est imposé par la géométrie. Une solution alternative consiste à utiliser des machines de détente volumétriques alternatives. Elles peu-vent être conçues pour pallier l’ensemble des problèmes préalablement cités. Une machine de détente à membrane ici envisagée est parfaitement étanche et ne nécessite aucune lubrification en contact avec le fluide de travail. Dans ce contexte nous proposons une approche novatrice pour concevoir un ensemble intégré constitué d’une Machine de Détente alternative et d‘un Alternateur Linéaire (MDAL) associés à une électronique de puissance contrôlée afin d’optimiser le rendement global de la conversion électromécanique. Le système envisagé sera par ailleurs intégré deux cycles de conversion thermique de l'énergie un cycle thermochimiques et un cycle Joule/Ericsson. Les verrous identifiés dans le projet sont :
Thermodynamique : optimisation de la commande des soupapes pour optimiser le cycle thermodynamique.
Mécanique/Matériaux : conception de soupapes électro-commandées, d’un alternateur linéaire et des membranes supportant différents fluides de travail.
Contrôle commande et électronique de puissance : développement d’une stratégie de pilotage permettant un fonctionnement stable quelles que soient les conditions de pression, température, et fluide de travail.
Instrumentation : Mesures de température à hautes fréquences dans un environnement soumis à de fortes contraintes mécaniques et chimiques (gaz, air pulsé, vibrations).