Électricité à partir de la chaleur résiduelle

Les usines, les centres de données, les centrales électriques, même votre sèche-linge, rejettent la chaleur résiduelle qui pourrait être une source d'énergie utile. Mais la plupart des technologies de récupération de chaleur existantes ne sont efficaces qu'à des températures supérieures à 150 °C, et une grande partie de la chaleur perdue n'est tout simplement pas si chaude. Aujourd'hui, Ener-G-Rotors, basée à Schenectady, NY, développe une technologie qui peut utiliser de la chaleur entre 65 et 150 °C.

Plus que de l'air chaud : Ener-G-Rotors, qui prétend que sa technologie peut produire de l'électricité de manière rentable à partir de chaleur résiduelle à basse température, prévoit d'installer son premier système d'échantillonnage de cinq kilowatts en décembre. Le système (en bas), qui utilise un rotor au lieu d'une turbine pour faire fonctionner un générateur (en haut), mesure environ quatre pieds de haut.

L'entreprise remplace la turbine d'un générateur électrique typique par un dispositif appelé gerotor, qu'elle prétend avoir rendu presque sans friction. Si cela fonctionne, c'est tellement énorme, déclare Bob Bechtold, président de Plastiques Harbec , l'un des clients potentiels d'Ener-G-Rotors. Je rêve du concept d'utilisation [de la chaleur résiduelle à basse température] depuis que j'ai su pour la première fois de quoi il s'agissait… Il s'agit d'utiliser ce que nous avons plus complètement.

La technologie d'Ener-G-Rotors est basée sur la Cycle de Rankine , dans lequel un fluide chauffé s'écoulant à travers un tube chauffe un fluide sous pression dans un second tube via un échangeur de chaleur. Le deuxième tube est une boucle fermée ; le fluide dit de travail qui le traverse (un réfrigérant à faible point d'ébullition, dans le cas des Ener-G-Rotors) se vaporise et se déplace dans un espace plus grand appelé détendeur. Là, comme son nom l'indique, il se dilate, exerçant une force mécanique qui peut être convertie en électricité.

Au lieu de faire tourner une turbine, la vapeur en expansion dans le système Ener-G-Rotors fait tourner le gerotor, qui est en réalité deux rotors concentriques. Le rotor intérieur se fixe à un axe, et le rotor extérieur est une sorte de collier autour de lui. Les rotors ont des dents d'engrenage dépareillées, et lorsque la vapeur passant entre eux les sépare, les engrenages s'engrènent, faisant tourner le rotor.

La société affirme que la conception du rotor est beaucoup plus simple que celle d'une turbine, ce qui la rend potentiellement plus facile et moins chère à fabriquer, ainsi que plus durable. Et la société dit qu'elle a inventé un moyen exclusif de monter le rotor sur des roulements qui rend son mouvement presque sans friction.

La réduction de la friction signifie que le rotor tourne plus facilement, de sorte que le gaz n'a pas besoin d'exercer autant de force pour générer de l'électricité. C'est pourquoi le système peut fonctionner à des températures plus basses, ce qui donne moins d'énergie au gaz.

L'entreprise s'attend à convertir 10 à 15 % de la chaleur résiduelle à basse température en électricité, offrant un retour sur investissement en deux ans ou moins dans la plupart des cas, a déclaré le PDG Michael Newell. Ener-G-Rotors prévoit à la fois de vendre des systèmes aux clients et d'exploiter ses propres systèmes et de vendre de l'électricité.

Ener-G-Rotors prévoit initialement de cibler les industries, telles que les produits chimiques, le papier, le pétrole et l'alimentation, qui consomment beaucoup d'énergie et libèrent également une énorme quantité de chaleur résiduelle, explique Newell. Plus tard, l'entreprise espère également participer à des projets solaires thermiques et géothermiques et cibler les consommateurs avec un système d'un kilowatt.

L'entreprise installe sa première unité bêta, un système de cinq kilowatts, dans une centrale de cogénération de chaleur et d'électricité à Harbec Plastics. Il installe également des bêtas dans une centrale à vapeur pour le service public de New York Edison consolidé et dans une usine de combustion de gaz d'enfouissement pour le Autorité de recherche et de développement énergétiques de l'État de New York .

Edward Ecock, responsable de la recherche et du développement pour le gaz et la vapeur chez ConEd, déclare que le système d'Ener-G-Rotors est plus efficace que les autres qu'il a vus. Dans une centrale électrique qui utilise des générateurs de vapeur, cela pourrait avoir l'avantage supplémentaire de réduire la quantité d'eau nécessaire pour refroidir la condensation de vapeur et de réduire les coûts supplémentaires d'égouts pour se débarrasser de l'eau supplémentaire, dit-il.

Les technologies de chaleur résiduelle à basse température sont vraiment là où l'industrie se dirige, déclare Mark Taylor, analyste au cabinet de recherche New Energy Finance. Cela pourrait potentiellement s'appliquer à chaque centrale au charbon, à chaque centrale nucléaire, à chaque centrale au gaz naturel. L'acier, tout ce qui fait de la chaleur, tout.

Si les versions bêta se réalisent, Ener-G-Rotors prévoit d'étendre à une démonstration de 50 kilowatts, ce qui est beaucoup plus petit que l'échelle visée par la plupart de ses concurrents. Newell dit que la société espère que la plus petite taille ouvrira un marché pour de plus petits flux de chaleur résiduelle industrielle.

Mais d'abord, les bêtas doivent se dérouler. Si ce n'est pas économique, nous ne voudrons pas passer aux 50 kilowatts, dit Ecock.

Ener-G-Rotors a également besoin d'argent. Il a levé quelques centaines de milliers de subventions et de financements providentiels et recherche maintenant 5 millions de dollars pour la première tranche d'un tour de table de 20 millions de dollars.

Et il fera face à une forte concurrence à mesure que le marché se réchauffe, prévient Taylor. Une multitude d'entreprises, y compris des acteurs plus importants tels que Technologies unies , qui fabrique des avions, des systèmes aérospatiaux et de la climatisation, ainsi que des entreprises plus petites telles que ElectraTherm , poursuivent également des technologies à basse température et ont déjà des systèmes installés.

Néanmoins, Newell est convaincu que son entreprise peut se démarquer.

Notre technologie est plus efficace et plus simple que tout ce qui existe actuellement, dit-il. Il n'y a pas beaucoup de technologies qui vont fonctionner ici. Et nous pensons que nous avons le coût le plus bas de toutes les technologies disponibles.

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