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Energie & Environnement : la chaleur perdue transformée en électricité

Vieux de 160 ans, le moteur d'Ericsson retrouve une nouvelle jeunesse ! Grâce aux nouvelles technologies, Assystem rend prometteur ce moteur à air chaud pour récupérer la chaleur fatale des procédés.

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Energie & Environnement : la chaleur perdue transformée en électricité
prototype moteur Energine de Assystem

Le fonctionnement du moteur d'Ericsson est connu depuis 160 ans ! C'est pourtant bien un moteur de ce type, Energine, conçu par Assystem, qui a remporté le grand Prix national de l'ingénierie 2015 lors du salon World Efficiency, en octobre. Le principe de fonctionnement de ce « moteur à air chaud » est simple. De l'air en provenance de l'extérieur est comprimé dans une première enceinte avant de passer dans un échangeur où il est chauffé par une source de chaleur externe, pour arriver chaud dans une enceinte de détente. Cette détente pousse un piston et entraîne mécaniquement la compression d'air froid situé dans l'autre enceinte, ainsi que la mise en mouvement d'un alternateur qui convertit l'énergie mécanique en électricité. « Le principe est simple mais plusieurs sociétés ont essayé de reproduire le moteur d'Ericsson et s'y sont cassé les dents », explique Mathieu Doubs, doctorant au Femto-ST, en partenariat avec Assystem sur le projet. Le plus difficile étant de donner un rendement suffisant au moteur. Pour cela, les ingénieurs ont innové sur plusieurs points. Tout d'abord, ils ont remplacé les piston-cylindres par des soufflets métalliques qui ne nécessitent pas de lubrification, toujours délicate à haute température. Ensuite, c'est le mouvement linéaire des tiges qui relient les enceintes qui permet de produire l'électricité en passant dans une bobine.

Bientôt testé sur la cheminée d'une chaufferie

Des électrovannes basées sur un nouveau système de contrôle commande permettent de commander précisément l'arrivée et la sortie d'air desquelles dépend le mouvement des tiges. « Ainsi si on le souhaite, on peut ne faire monter et descendre les tiges qu'à mi-course, de manière à donner au moteur une « cylindrée variable », produisant juste la puissance que l'on souhaite obtenir, sans en dégrader le rendement », complète Matthieu Doubs. Résultat, Energine peut fonctionner sous des températures de 150 °C à 800 °C, et convertir 90 % de la chaleur fatale en énergie thermique utile et en énergie électrique. Il devrait trouver des applications dans les industries fortement émettrices de chaleur, telles que la sidérurgie ou la cimenterie. Un prototype sera bientôt testé sur la cheminée d'une chaufferie. Ensuite, le système pourrait être installé sur les chaudières des particuliers pour faire de la microcogénération. Enfin, le système, miniaturisé, pourrait être installé sur les pots d'échappement des camions ou des trains, voire des deux-roues ! « Nous allons faire rouler une moto équipée de ce moteur sur le lac salé aux États-Unis en août 2016. Une première mondiale », conclut Thibaut Cartigny, responsable du projet Energine.

POURQUOI L'ADOPTER

Le moteur Energine convertit 90 % de la chaleur perdue en énergie thermique utile et en énergie électrique.

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