CHAIRE OXYTEC de CentraleSupélec
L’oxycombustion, une voie pour la production d’énergie décarbonée
Faire progresser les connaissances sur l’oxy-combustion et former des jeunes ingénieurs et chercheurs pour favoriser le développement de ces technologies
L’oxycombustion est considérée comme une route prometteuse pour la production de vapeur et d’électricité décarbonée. Il s’agit d’un procédé consistant à remplacer l’air entrant dans la combustion par de l’oxygène pur. Grâce à cette substitution, les fumées produites ne contiennent quasiment que de la vapeur d’eau et du dioxyde de carbone ce qui ouvre la voie au recyclage du dioxyde de carbone sans rejet dans l’atmosphère. La chaire industrielle vise à l’amélioration des connaissances, la formation de jeunes ingénieurs et chercheurs et l’amélioration de la maîtrise de ces technologies pour favoriser leur développement. Les problèmes multi-physiques que posent ces procédés sont abordés par le biais de la modélisation, de la simulation haute performance et de l’expérimentation pour développer des outils de prévision permettant de mieux maîtriser le risque industriel et financier lors du passage de l’échelle de pilote à l’échelle industrielle.
Une démarche scientifique reposant sur des analyses multi-physiques couplant l’expérimentation, la modélisation et la simulation haute-performance
Les développements sont organisés autour d’une plateforme expérimentale implantée au laboratoire EM2C du CNRS et de CentraleSupelec permettant de reproduire les modes de fonctionnement de ces foyers dans des conditions proches des conditions réelles. Dans un foyer équipé de grand accès optiques et instrumenté pour la caractérisation fine des écoulements turbulents, des réactions de combustion et des différents modes de transferts de chaleur aux parois, les données collectées servent à valider et améliorer les outils de simulation des écoulements qui se déroulent dans le foyer. Ces éléments sont ensuite utilisés pour développer des modèles simplifiés de ses interactions à partir de l’analyse de la physique des principaux phénomènes. Ces modèles servent à leur tour de guide pour améliorer les performances des technologies existantes et identifier de nouvelles technologies. Le transfert de ces méthodes et des outils développés vers le partenaire Air Liquide est assuré par les biais des doctorants et ingénieurs de recherche travaillant sur le projet.
Résultats majeurs du projet
L’installation développée réunit des ingénieurs d’Air Liquide et plusieurs équipes de recherche travaillant conjointement à la caractérisation et la modélisation de la combustion turbulente, des processus physico-chimiques de production de particules de suies, sur le rayonnement de ces particules et leurs interactions avec l’écoulement, ainsi que la modélisation des transferts de chaleur aux parois. Les recherches menées ont permis de réaliser et valider par l’expérience des simulations de la dynamique de ces écoulements réactifs couplées aux transferts de chaleur dans les parois et aux transferts radiatifs entre les parois en tenant compte des gaz participatifs (gaz à effets de serre), ainsi que de la production de suies.
Production scientifique et brevets
Le développement des outils de simulation, les travaux de modélisation sur la production de suies et leur rayonnement, et ceux sur la stabilisation des oxyflammes ont mené à de nombreuses publications dans des revues à comité de lecture et présentations dans des congrès internationaux. Sur le plan technologique, les phénomènes mis en évidence sur le foyer OXYTEC ont amené Air Liquide à repenser la conception de certains injecteurs pour améliorer la stabilisation des oxyflammes swirlées.
Informations factuelles
Le projet OXYTEC entre dans le cadre du programme ANR de chaire industrielle. Il est coordonné par Thierry Schuller, alors Professeur à CentraleSupélec et associe CenraleSupelec, le CNRS et la société Air Liquide. Il a débuté en septembre 2012 pour une durée de 48 mois. Il a bénéficié d’une aide ANR de 1 260 keuros pour un coût global 5 480 keuros.
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