Filières de conversion d'energie - partie 1, note de cours

En cette fin de siècle, nous sommes graduellement amenés à prendre conscience des limites de notre planète, tant en ce qui concerne ses ressources naturelles, que dans sa capacité d'absorption de nos rejets. Sur le plan régional, les problèmes liés à la pollution de l'air dans les zones de transit ou à population très dense et les difficultés d'acceptation de grands projets en matière de production d'énergie ou de stockage de déchets deviennent de plus en plus aigus. D'autres problèmes d'envergure beaucoup plus importante, liés à l'atteinte à la couche d'ozone atmosphérique, au réchauffement global de la planète (encore hypothétique), ou à la modification de l'albedo par accroissement des particules en suspension dans l'atmosphère, sont autant d'incitations à une approche à plus long terme visant à "avoir plus (d'énergie utile) pour nos rejets". Or les besoins de chauffage domestique et industriel représentent toujours la majeure partie de l'énergie primaire consommée dans la plupart des pays industrialisés et notamment en Europe. Dans ce cadre-là, il est bon de rappeler que les pompes à chaleur appliquées à des fins de chauffage (thermopompes) représentent la seule voie technologique qui nous permette d'obtenir plus d'énergie utile que nous n'en consommons sous forme primaire (fig. 1 et 2). Ces figures mettent particulièrement en évidence les avantages potentiels d'un mode de chauffage, dit thermodynamique, en vertu duquel une centrale chaleur-force fournit d'une part sa chaleur résiduelle à un réseau de chauffage à distance, et d'autre part alimente en électricité des pompes à chaleur décentralisées (réf.1). Le même objectif de base, à savoir de "pomper" de l'énergie chaleur d'un niveau de température inférieur à un niveau de température supérieur caractérise les domaines de la réfrigération, de la climatisation et de la cryogénie qui représentent néanmoins une part croissante de la consommation d'énergie. L'objectif de ce cours est essentiellement de familiariser l'étudiant avec les équipements et les méthodes de conception de systèmes appliquant des pompes à chaleur au sens large du terme (cycles générateurs) et de mettre en évidence les nombreuses possibilités d'expansion de ces techniques.