Une solution d'énergie propre pour les maisons
Les systèmes de production combinée de chaleur et d'électricité permettent la production simultanée d'énergie thermique utile et d'alimentation électrique à partir d'une source de carburant unique. Récupérer la chaleur résiduelle produite pendant la génération d'électricité élimine la consommation de carburant qui aurait autrement été nécessaire pour générer de l'énergie thermique. Les systèmes de micro-cogénération pour les logements et les bâtiments utilisent généralement le gaz naturel comme combustible dans un moteur à combustion interne. Les piles à oxyde solides (solid oxide fuel cells, SOFC) constituent une alternative intéressante mais sont toujours confrontées à des problèmes de coûts et de fiabilité principalement liés à des températures d'utilisation très élevées. Les chercheurs ont lancé le projet LOTUS (Low temperature solid oxide fuel cells for micro-CHP applications) pour développer la technologie SOFC fonctionnant à la température la plus basse possible pour optimiser les avantages. De manière spécifique, les cellules soutenues par anodes étaient considérées comme l'option la plus prometteuse pour atteindre des densités supérieures. Dans la première phase du projet, l'équipe LOTUS a conçu un système de micro-cogénération avec une température opérationnelle de 650°C suivant une approche descendante. Le dernier processus de récupération de chaleur a été défini sur la base de résultats des études détaillées des paramètres du système et des calculs d'agencement. Les calculs du modèle système et les exigences techniques conduisent à la décision de reformer en partie l'alimentation en gaz naturel en reformat riche en hydrogène avant d'entrer dans l'empilement des piles à combustible. L'autre moitié de l'alimentation serait reformée de manière interne pour augmenter l'efficacité générale. Dans la seconde phase de LOTUS, tous les composants et sous-modules ont été développés conformément aux spécifications de conception du système. L'empilement des SOFC principales intégrait les cellules soutenues par anodes récemment développées. Un module de traitement de carburant compact permet un reformage contrôlable à la vapeur amélioré à l'air interne à la pile. Le concept de traitement du carburant de pointe promet une efficacité électrique élevée ainsi qu'un ratio énergie-chaleur variable réglable de manière indépendante par rapport à la production d'énergie. Enfin, les chercheurs ont intégré un nouveau ventilateur d'extraction avec une demande énergétique considérablement réduite dans tous les stades opérationnels. Tant la configuration que la mise en service du prototype du système LOTUS ont été testées de manière approfondie. Les résultats du test attestent de l'attirance des nouvelles piles de SOFC améliorées pour utilisation avec les systèmes de micro-cogénération. L'utilisation de piles à combustible pour générer de la chaleur et de l'électricité combine une production d'énergie électrique sans émissions avec un recaptage efficace de l'énergie thermique pour une solution d'énergie propre pour les maisons et les bâtiments résidentiels.
Mots‑clés
Énergie propre, bâtiments, technologie de pile à combustible, énergie thermique, micro-cogénération, piles à oxyde solide
