Pour produire de l’énergie électrique, il faut accoupler le moteur thermique à un combustible qui est le biométhane. Or au niveau du centre ValDERA, il y a un moteur thermique à essence. Il faut donc adapter le moteur thermique au biométhane. Le biométhane est le gaz naturel obtenu après avoir épurer le biogaz. Son intérêt réside dans le fait qu’il peut être stocké et valorisé pour la production de chaleur ou d’énergie électrique.
Dans cette partie, option est la transformation du biométhane en énergie électrique. Elle consiste à évaluer d’une part la puissance primaire pouvant être obtenue du biométhane produit et d’autre part à décrire la technologie de conversion développée dans le centre ValDERA.
2.1- Evaluation de la puissance primaire
La puissance primaire dépend du potentiel énergétique du biométhane.
2.1.1- Potentiel énergétique du biométhane
Encore appelé énergie primaire, il s’agit ici du pouvoir calorifique inferieure (PCI) du biométhane récupéré à la sortir des filtres du centre ValDERA.
En effet, le PCI du biométhane est sa capacité à fournir une quantité de chaleur lors de sa combustion.
Le biométhane récupéré a pour caractéristique :
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- production du biométhane garantie (Pb= 0,2 m3/jour)
Le pouvoir calorifique du méthane est : potentiel, nous pouvons donc déduire sa puissance primaire.
D’où Pprim = [5] (2.2)
Nous allons faire la maintenance du groupe électrogène à essence une fois par mois à raison d’une journée par mois.
T1 le temps en heure correspondant à une journée.
T1 =
X 24
T1 = 0,77 heures soit environ 1 heure
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Le temps de maintenance en une journée de fonctionnement du groupe électrogène est de 0,77 heures soit 1 heure.
Pprim = électrogène à essence au biométhane. C’est pour pallier à ce problème que nous avons développé cette technique sur un groupe électrogène à essence de 2KVA, 50Hz, 220V au cours de nos recherches dans le centre ValDERA. Notons que le rendement de notre moteur à essence est de 25%.
2.2- Technique d’adaptation du biométhane à un groupe électrogène à essence
Pour faire fonctionner le groupe électrogène à essence au biométhane nous avons effectué des modifications au niveau du filtre à air du groupe électrogène.
En effet nous avons créé une ouverture au niveau du filtre à air du groupe afin de laisser passer le biométhane.
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Planche 2.1 : différentes modifications effectuées sur le filtre à air Prise de vue : Georges GNONHOUE ; Juillet 2014
Les différentes étapes du processus se présentent comme suit :
Normalement pour le fonctionnement du groupe électrogène, c’est un ratio air-essence qui est respecté et ce dernier stipule que << Le carburateur alimente le moteur avec un mélange explosif air/essence.
Ce mélange est un dosage précis composé de 20 grammes d'air pour 1 gramme d'essence quelque soit le régime moteur. L'air et l'essence se mélangent en passant à travers le conduit du carburateur …..>>[4].
Donc c’est pour respecter ce dosage qu’au cours de nos recherches nous avons installé un détendeur en amont du filtre à air afin de régler la pression du biométhane à injecter.
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Photo2.1 : détendeur permettant de régler la pression du biométhane.
Prise de vue : Georges GNONHOUE ; Juillet 2014
La valeur de la pression permettant un démarrage du moteur et l’obtention des 220V est de 1Kpa.
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Photo 2.2 : manomètre servant à lire la pression du biométhane Prise de vue : Georges GNONHOUE ; Juillet 2014
Le groupe électrogène utilisé dans le centre ValDERA ne démarre pas directement au biométhane. Nous avons fait le constat au cours de nos recherches en voulant le démarrer directement au biométhane mais ça n’a pas marché. Mais pour résoudre ce problème nous prévoyons installer un compresseur à haute pression sur le circuit d’alimentation du moteur en biométhane afin d’élever la pression du biométhane afin que ce dernier soit rapidement inflammable. C’est-à-dire nous allons mettre le compresseur haute pression avant le détendeur permettant de régler la
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pression du biométhane. Donc pour lui assurer un premier démarrage, nous allumons le groupe électrogène avec de l’essence ;
fermer le robinet à essence et nous comptons 1min30s car nous avons constaté au cours de nos recherches que après la fermeture de la vanne d’injection de l’essence c’est après ce temps que le reste de l’essence dans le carburateur finit et que le moteur s’arrête ;
ouvrir la vanne d’injection du biométhane par le détendeur et communiquer le tuyau dans lequel passe le biométhane à l’ouverture créer au niveau du filtre à air;
Photo 2.3 : Tuyau dans lequel passe le biométhane pour aller vers le filtre à air.
Prise de vue : Georges GNONHOUE ; Juillet 2014
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ouvrir le circuit d’air du groupe électrogène ;
2.3- Différentes étapes du processus de production de l’énergie électrique
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Figure 2.1 : Différentes étapes du processus de production de l’énergie électrique
Source : Georges GNONHOUE ; Juillet 2014
Le biométhane
Passage du biométhane dans un détendeurCalibrer la pression du biométhane à 1KPa
Démarrer le groupe électrogène avec de l’essence
Fermer le robinet à essence et compter 1min30s
Ouvrir la vanne d’injection du biométhane par le détendeur et communiquer le tuyau dans lequel passe le biométhane à l’ouverture créer au niveau du filtre à air;
Ouvrir le circuit d’air du groupe électrogène
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2.4- Evaluation de la Puissance secondaire
La puissance secondaire dépend de la puissance primaire et du rendement du moteur à essence. C’est la puissance obtenue à la sortir de l’alternateur du moteur.
La puissance secondaire PSecon. Le rendement du moteur η .
Psecon = PPrim * η ( 2.3 ) Le rendement étant de 0,25 on a : Psecon = 0,09 X 0,25
Psecon = 0,023 KW
La puissance secondaire trouvée étant très faible. Cette faible puissance est due au petit volume du digesteur. cette puissance est très petite devant la puissance réelle du groupe électrogène qui de 2KVA, il faut nous alors dimensionner le digesteur de façon à obtenir les 2KVA.
2.5- Dimensionnement du digesteur
Cette partie a pour but de dimensionner le digesteur de façon à obtenir les 2KVA de notre groupe électrogène à essence .
Psecon1 :la puissance réelle du moteur.
PPrim1 :la puissance primaire qu’on trouvera à partir de cette puissance réelle.
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Pb1 : la production journalière de biométhane obtenue à partir de la puissance réelle.
EP1 : l’énergie primaire obtenue à partir de la puissance réelle.
D’après (2.3) on a :
PPrim1 = (2.4)
PPrim1 =
Pprim1 = 6,4 KW
D’après (2.2) on a :
EP1 = PPrim1 * t (2.5)
Ep1 = 6 ,4 * 23
Ep1 = 147,2 KWh D’après (2.1) on a :
Pb1 = é ( 2.6 )
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Pb1 =
Pb1 = 0,64m3
Avec une production de 0,64 m3 de biométhane, nous aurons une production de 9,66 m3 de biogaz. Par conséquent nous aurons un digesteur de 19,32m3 soit environ 20m3.
Ainsi pour avoir une puissance secondaire de 2KVA, il faut une puissance primaire de 6,4 KW, une production journalière de 0,64 m3 de biométhane.
Conclusion partielle
La production journalière de 0,2m3 de biométhane a permis d’avoir une énergie primaire de 2KWh, une puissance primaire de 0,09KW et une puissance secondaire de 0,023KW
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CHAPITRE 3
IMPACTS SOCIO-ENVIRONNEMENTAUX DE LA
RECHERCHE
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Chapitre 3 : impacts socio-environnementaux de la recherche