L’IFP Energies Nouvelles (ancien Institut Français du Pétrole), organisme public de recherche, d’innovation et de formation, cherche à récupérer la chaleur perdue des gaz d’échappement afin de la transformer en énergie mécanique ou électrique. Il conduit pour cela des travaux de recherche sur le système Rankine.
Malgré les importants progrès en matière de réduction de consommation et d’émissions de gaz à effet de serre dans les véhicules, leur efficacité énergétique doit encore s’améliorer. Or des technologies existent, qui permettent de récupérer l’énergie calorifique du carburant perdue dans les gaz d’échappement et dans l’eau de refroidissement, afin de les transformer en énergie. Ainsi le système Rankine, qui permet de transformer la chaleur via un échangeur dans lequel circule un fluide, apparaît, selon l’IFPEN, comme le plus mature pour un développement industriel : « au contact des gaz d’échappement, le fluide se transforme en vapeur sous pression, laquelle va alimenter une turbine. La rotation de cette turbine produit alors de l’énergie mécanique. »
Mais pour une application automobile, il est nécessaire de développer un système performant et stable, prenant en compte les quantités de chaleur dégagées par les gaz d’échappement, variables et imprévisibles, et de le miniaturiser. L’IFPEN conduit ainsi des travaux de recherche sur plusieurs aspects :
- la compréhension des phénomènes physiques aux différentes étapes du procédé ;
- l’identification des fluides de fonctionnement les mieux adaptés : eau, éthanol, Hydro Fluoro Carbon (HFC) etc. ;
- le choix des composants mécaniques les plus performants, et notamment de la machine de détente ;
- la simulation du système pour le dimensionnement et la validation des composants ;
- les tests de validation dans les bancs d’essais moteur ;
- le contrôle : IFPEN développe des algorithmes pour optimiser le transfert de chaleur, le débit des fluides et le régime de rotation de la turbine.
L’institut participe dans ce cadre au projet TIGRE (transfert de technologies et innovations en Grande Région), soutenu par l’ADEME et piloté par Renault Trucks. Ce projet vise essentiellement au rapprochement concret entre l’offre issue des laboratoires de la recherche publique et la demande de technologies nouvelles des entreprises au sein de la Grande Région. Ces recherches s’adressent aux poids lourds, et visent à leur permettre, à travers des technologies innovantes, à devenir plus économes.
Le système embarqué de récupération d’énergie sur la base du procédé Rankine est donc en cours de développement et l’IFPEN travaille sur des essais sur banc moteur et le développement du contrôle commande, avec pour résultat espéré une réduction de 10 % de la consommation de carburant dans 3 à 5 ans, mais à beaucoup plus long terme sur les véhicules particuliers.
Source : IFPEN
