FR3125112A1 - System for producing cold and electricity from a low-temperature thermal source, allowing adjustment of the ratio between cold production and electricity production. - Google Patents
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Abstract
Système de production de froid et d’électricité à partir d’une source thermique à basse température, permettant un réglage du rapport entre production de froid et production électrique. L’invention concerne un système de production de froid et d’énergie électrique comprenant: - un désorbeur, appelé générateur (1), - un condenseur (2), - un évaporateur (3), - un absorbeur (4), - un circuit fluidique d’absorption (100) dans lequel circule un fluide de travail comprenant un fluide frigorigène et un absorbant, le circuit fluidique (100) reliant le générateur (1) au condenseur (2), le condenseur (2) à l’évaporateur (3), l’évaporateur (3) à l’absorbeur (4) et l’absorbeur (4) au générateur (1), - une turbine supersonique (5) agencée sur le circuit fluidique (100) entre le générateur (1) et l’absorbeur (4) en dérivation du condenseur (2) et de l’évaporateur (3), la turbine étant configurée pour actionner une génératrice électrique pour produire de l’électricité, - au moins un éjecteur (50) agencé sur le circuit fluidique entre le générateur et la turbine. Figure pour l’abrégé : Fig.1System for producing cold and electricity from a low-temperature thermal source, allowing adjustment of the ratio between cold production and electricity production. The invention relates to a system for producing cold and electrical energy comprising: - a desorber, called a generator (1), - a condenser (2), - an evaporator (3), - an absorber (4), - a fluidic absorption circuit (100) in which circulates a working fluid comprising a refrigerant and an absorbent, the fluidic circuit (100) connecting the generator (1) to the condenser (2), the condenser (2) to the evaporator (3), the evaporator (3) to the absorber (4) and the absorber (4) to the generator (1), - a supersonic turbine (5) arranged on the fluidic circuit (100) between the generator (1 ) and the absorber (4) branching from the condenser (2) and the evaporator (3), the turbine being configured to actuate an electric generator to produce electricity, - at least one ejector (50) arranged on the fluid circuit between the generator and the turbine. Figure for abstract: Fig.1
Description
La présente invention concerne le domaine des systèmes thermodynamiques pour la coproduction d’énergie électrique et d’énergie thermique, plus particulièrement de froid, à partir d’une source thermique à basse température.The present invention relates to the field of thermodynamic systems for the co-production of electrical energy and thermal energy, more particularly cold, from a low-temperature thermal source.
Les applications de l’invention sont nombreuses parmi lesquelles on peut citer le domaine des systèmes stationnaires, avec des sources thermiques telles que les rejets thermiques de procédés industriels, le solaire thermique, la biomasse, la géothermie, les turbines à gaz.The applications of the invention are numerous, among which mention may be made of the field of stationary systems, with thermal sources such as thermal discharges from industrial processes, solar thermal, biomass, geothermal energy, gas turbines.
Les politiques énergétiques actuelles posent le problème de la gestion de la fluctuation ou de l’intermittence des sources, mais aussi de la maitrise de la variabilité des pics de demande énergétique et cela tout en valorisant des sources de chaleur de bas niveau thermique, typiquement de 80 à 150°C, telles que le solaire thermique, les chaleurs fatales abondantes mais de faible contenu exergétique.Current energy policies pose the problem of managing the fluctuation or intermittency of sources, but also of controlling the variability of peaks in energy demand, while valuing low thermal level heat sources, typically 80 to 150°C, such as solar thermal, abundant waste heat but with low exergy content.
En outre, une vigilance particulière est à porter à la production de froid et d’électricité, demandes énergétiques stationnaires en forte croissance et habituellement responsables de fortes émissions de gaz à effet de serre, en particulier lors des pics de demande.In addition, particular vigilance should be paid to the production of cold and electricity, stationary energy demands that are growing rapidly and usually responsible for high greenhouse gas emissions, particularly during peaks in demand.
Cette problématique est particulièrement prégnante pour le secteur de la mobilité car il est responsable d’une grande partie de la consommation énergétique et de l’émission de gaz à effet de serre tant pour la propulsion proprement dite que pour les systèmes embarqués (froid).This problem is particularly significant for the mobility sector because it is responsible for a large part of the energy consumption and the emission of greenhouse gases both for the propulsion itself and for the on-board systems (cold).
De fait, pour répondre à ces besoins, le cahier des charges fonctionnel des systèmes, que les inventeurs ont formulé, peut être résumé ainsi :In fact, to meet these needs, the functional specifications of the systems, which the inventors have formulated, can be summarized as follows:
A/ pouvoir générer du froid à partir d’une source de chaleur à basse température, éventuellement fluctuante, voire intermittente;A/ be able to generate cold from a low temperature heat source, possibly fluctuating, even intermittent;
B/ pouvoir produire de l’électricité à partir d’une source de chaleur à basse température, éventuellement fluctuante, voire intermittente ;B/ be able to produce electricity from a low-temperature, possibly fluctuating or even intermittent heat source;
C / pouvoir produire de façon concomitante du froid et de l’électricité à partir d’une source de chaleur à basse température, éventuellement fluctuante, voire intermittente;C / be able to simultaneously produce cold and electricity from a low-temperature, possibly fluctuating or even intermittent heat source;
D/ pouvoir réguler de manière très précise et efficace le rapport entre production de froid et production électrique, et ce de préférence de manière continue (fonction D0).D/ be able to very precisely and efficiently regulate the ratio between cold production and electrical production, preferably continuously (function D0).
Aucun cycle thermodynamique en tant que tel ne peut, seul, atteindre l’ensemble de ces fonctionnalités.No thermodynamic cycle as such can, alone, achieve all of these functionalities.
Les systèmes à absorption ammoniac-eau ont des avantages déjà bien identifiés comme celui de permettre d’atteindre des températures négatives ainsi que d’utiliser des pressions supérieures à l’ambiante, en comparaison à des cycles à absorption H2O-LiBr. Par ailleurs de tels systèmes ne comportent aucun fluide qui puisse contribuer à la destruction de la couche d’ozone ou à l’augmentation de l’effet de serre, comme c’est le cas de la plupart des fluides organiques utilisés dans la réfrigération.Ammonia-water absorption systems have advantages that have already been clearly identified, such as allowing negative temperatures to be reached as well as the use of pressures higher than ambient, compared to H 2 O-LiBr absorption cycles. Furthermore, such systems do not include any fluid that could contribute to the destruction of the ozone layer or to the increase of the greenhouse effect, as is the case with most organic fluids used in refrigeration.
Par ailleurs des systèmes hybrides de co-production d’électricité et de froid ont déjà été conceptualisés.In addition, hybrid systems for the co-production of electricity and cooling have already been conceptualized.
On connait ainsi de la publication [1] un système de coproduction d’électricité et de froid avec échangeur interne. Pour ce faire, le fonctionnement du système est basé sur un cycle qui combine un cycle de Rankine et un cycle de production de froid par absorption. Les différents composants du système sont agencés en série dans un circuit fluidique fermé. Le système décrit dans cette publication ne permet pas de faire varier les conditions de production d’électricité et de froid. La production de froid et la production d’électricité sont toujours simultanées.We thus know from the publication [1] a system of co-production of electricity and cold with internal exchanger. To do this, the operation of the system is based on a cycle that combines a Rankine cycle and a cold production cycle by absorption. The various components of the system are arranged in series in a closed fluidic circuit. The system described in this publication does not allow the electricity and cold production conditions to be varied. The production of cold and the production of electricity are always simultaneous.
On connaît également de la publication [2] et de la demande de brevet EP3748274A1, un système de production d’énergie thermique et d’énergie électrique comprenant un dispositif à absorption comprenant un absorbeur, un générateur, un condenseur, un évaporateur et un circuit fluidique d’absorption apte à recevoir une solution de travail comprenant un fluide frigorigène et un absorbant, de préférence le couple ammoniac/eau (NH3/H2O), le circuit fluidique reliant le générateur au condenseur, le condenseur à l’évaporateur, l’évaporateur à l’absorbeur et l’absorbeur au générateur, le système comprenant en outre un compresseur réversible de type turbomachine en combinaison avec un module de gestion de la circulation du fluide frigorigène de sorte à assurer dans un premier mode de fonctionnement une production d’énergie électrique alternativement avec une production de froid ou de chaleur, et dans un deuxième mode de fonctionnement pour assurer une production d’énergie électrique. Le système décrit est compact, avec un nombre limité de composants et d’un coût réduit, qui permet en outre une intégration possible dans des applications non stationnaires.Also known from publication [2] and patent application EP3748274A1, is a thermal energy and electrical energy production system comprising an absorption device comprising an absorber, a generator, a condenser, an evaporator and a circuit fluidic absorption capable of receiving a working solution comprising a refrigerant and an absorbent, preferably the ammonia/water (NH3/H2O) couple, the fluidic circuit connecting the generator to the condenser, the condenser to the evaporator, the evaporator to the absorber and the absorber to the generator, the system further comprising a reversible compressor of the turbomachine type in combination with a module for managing the circulation of the refrigerant so as to ensure, in a first mode of operation, a production of electrical energy alternately with a production of cold or heat, and in a second mode of operation to ensure the production of electrical energy. The described system is compact, with a limited number of components and of a reduced cost, which further allows possible integration in non-stationary applications.
En revanche, dans ce système selon la publication [2] et EP3748274A1, les fonctions B/ et D/ précitées ne sont pas forcément possibles du fait:On the other hand, in this system according to publication [2] and EP3748274A1, the aforementioned functions B/ and D/ are not necessarily possible due to:
- de l’importance des fuites conduisant à des pertes pour de très petits débits dans un expandeur de type machine volumétrique, telle qu’un dispositif dénommé « scroll » en langage anglo-saxon ;the importance of leaks leading to losses for very small flow rates in a volumetric machine-type expander, such as a device called “scroll” in Anglo-Saxon language;
- du comportement hors nominal pour un expandeur de type turbomachine, par exemple une turbine axiale, qui implique une relation précise entre débit et pression d’entrée dans l’expandeur.off-nominal behavior for a turbomachine-type expander, for example an axial turbine, which implies a precise relationship between flow rate and inlet pressure in the expander.
On connaît également du brevet ES2512990B1 un système de coproduction d’électricité et de froid comprenant, en plus des composants traditionnels d’un système mettant en œuvre un cycle à absorption un expandeur et un éjecteur agencé en aval de l’expandeur, qui n’a pas d’impact positif sur la production d’électricité. La fonction D/ n’est pas possible avec un système selon ES2512990B1. De plus, à la lecture de ce document, il ne ressort pas clairement comment le débit du fluide de travail est divisé entre production de froid et production électrique et s’il est possible d’en varier le rapport.Also known from patent ES2512990B1 is a system for the co-production of electricity and cold comprising, in addition to the traditional components of a system implementing an absorption cycle, an expander and an ejector arranged downstream of the expander, which does not has no positive impact on electricity production. The D/ function is not possible with a system according to ES2512990B1. Moreover, on reading this document, it is not clear how the flow of the working fluid is divided between cold production and electrical production and whether it is possible to vary the ratio.
Par ailleurs, récemment des éjecteurs à section variable ont été utilisés dans des cycles à compression mécanique de vapeur, dans le but d’améliorer les performances de ces cycles hors du point nominal : voir par exemple la publication [3].In addition, variable area ejectors have recently been used in mechanical vapor compression cycles, with the aim of improving the performance of these cycles outside the nominal point: see for example the publication [3].
Il existe par conséquent un besoin de proposer un système de co-production de froid et d’électricité qui permette de répondre à l’ensemble des fonctions du cahier des charges tel qu’énoncé ci-avant, soit des fonctions A/ et D/ et de préférence en outre à la fonction D0/.There is therefore a need to propose a system of co-production of cold and electricity which makes it possible to meet all the functions of the specifications as stated above, i.e. functions A/ and D/ and preferably in addition to the function D0/.
Pour ce faire, l’invention a pour objet un système de production de froid et d’énergie électrique comprenant :To do this, the subject of the invention is a system for producing cold and electrical energy comprising:
- un désorbeur, appelé générateur,- a desorber, called generator,
- un condenseur,- a condenser,
- un évaporateur,- an evaporator,
- un absorbeur,- an absorber,
- un circuit fluidique d’absorption dans lequel circule un fluide de travail comprenant un fluide frigorigène et un absorbant, le circuit fluidique reliant le générateur au condenseur, le condenseur à l’évaporateur, l’évaporateur à l’absorbeur et l’absorbeur au générateur,- a fluidic absorption circuit in which circulates a working fluid comprising a refrigerant and an absorbent, the fluidic circuit connecting the generator to the condenser, the condenser to the evaporator, the evaporator to the absorber and the absorber to the generator,
- une turbine supersonique agencée sur le circuit fluidique entre le générateur et l’absorbeur en dérivation du condenseur et de l’évaporateur, la turbine étant configurée pour actionner une génératrice électrique pour produire de l’électricité,- a supersonic turbine arranged on the fluidic circuit between the generator and the absorber by-passing the condenser and the evaporator, the turbine being configured to actuate an electric generator to produce electricity,
- au moins un éjecteur agencé sur le circuit fluidique entre le générateur et la turbine.- At least one ejector arranged on the fluid circuit between the generator and the turbine.
Par « turbine supersonique », on entend ici et dans le cadre de l’invention, une turbine dont le régime en fonctionnement nominal est un écoulement supersonique à forte vitesse.By "supersonic turbine" is meant here and in the context of the invention, a turbine whose nominal operating regime is a supersonic flow at high speed.
L’éjecteur peut être un éjecteur simple ou à section du col variable.The ejector can be a simple ejector or with a variable neck section.
Par « éjecteur », on entend ici et dans le cadre de l’invention, un assemblage mécanique exploitant la dépression créée par l'effet Venturi et permettant de comprimer un fluide secondaire en le mélangeant à fluide primaire pressurisé, l’assemblage ne comportant pas de pièces mobiles transmettant d'énergie aux fluides.By "ejector" is meant here and in the context of the invention, a mechanical assembly exploiting the depression created by the Venturi effect and making it possible to compress a secondary fluid by mixing it with the pressurized primary fluid, the assembly not comprising moving parts transmitting energy to the fluids.
Par « éjecteur à section du col variable », on entend ici et dans le cadre de l’invention un éjecteur dans lequel on peut faire varier les dimensions de l’éjecteur que sont principalement les diamètres de la section du col sonique et/ou du mélangeur.By "variable neck section ejector" is meant here and in the context of the invention an ejector in which the dimensions of the ejector can be varied, which are mainly the diameters of the section of the sonic neck and/or of the mixer.
Avantageusement, le fluide de travail comprend en tant que fluide frigorigène de l’ammoniac (NH3) et en tant qu’absorbant de l’eau (H2O). D’autres couples fluide frigorigène/absorbant peuvent convenir.Advantageously, the working fluid comprises ammonia (NH 3 ) as refrigerant and water (H 2 O) as absorbent. Other refrigerant/absorbent pairs may be suitable.
Selon une variante de réalisation avantageuse, le circuit fluidique comprend un échangeur agencé sur une ligne fluidique de dérivation, en dérivation de la connexion fluidique entre l’évaporateur et l’absorbeur, la ligne de dérivation étant connectée à l’injecteur du fluide secondaire de l’éjecteur, de sorte que l’échangeur réchauffe le fluide secondaire avant son entrée dans l’éjecteur.According to an advantageous embodiment variant, the fluidic circuit comprises an exchanger arranged on a bypass fluidic line, bypassing the fluidic connection between the evaporator and the absorber, the bypass line being connected to the injector of the secondary fluid of the ejector, so that the exchanger heats the secondary fluid before it enters the ejector.
De préférence, la turbine est configurée pour entrainer la pompe de circulation du fluide de travail.Preferably, the turbine is configured to drive the working fluid circulation pump.
Selon un mode de réalisation avantageux, le système comprend un rectifieur du fluide frigorigène, agencé entre le générateur et le condenseur.According to an advantageous embodiment, the system comprises a refrigerant rectifier, arranged between the generator and the condenser.
Selon ce mode et une variante avantageuse, les flux des solutions dites riche et pauvre du fluide de travail sont séparés en sortie du générateur ou en sortie du rectifieur.According to this mode and an advantageous variant, the flows of so-called rich and lean solutions of the working fluid are separated at the output of the generator or at the output of the rectifier.
Selon une autre variante avantageuse, le fluide à la sortie de la pompe de circulation du fluide de travail est utilisé comme source froide du rectifieur.According to another advantageous variant, the fluid at the outlet of the working fluid circulation pump is used as the cold source of the rectifier.
Selon un autre mode de réalisation avantageux, le système comprend une ligne fluidique de dérivation entre l’éjecteur et l’absorbeur, de sorte à augmenter la pression du fluide de travail dans ce dernier.According to another advantageous embodiment, the system comprises a bypass fluidic line between the ejector and the absorber, so as to increase the pressure of the working fluid in the latter.
Avantageusement, le système comprend en tant que source de chaleur une chaleur basse température avantageusement comprise entre 70°C et 150°C.Advantageously, the system comprises as heat source a low temperature heat advantageously between 70°C and 150°C.
L’invention a encore pour objet, un procédé de production d’énergie électrique et d’énergie thermique mis en œuvre par un système tel que décrit précédemment comprenant :A further subject of the invention is a method for producing electrical energy and thermal energy implemented by a system as described above comprising:
- dans un premier mode de fonctionnement de production de froid seule, circulation du fluide de travail dans le circuit fluidique successivement au travers du générateur, du condenseur, de l’évaporateur puis de l’absorbeur puis à nouveau dans le générateur;- in a first operating mode of cold production alone, circulation of the working fluid in the fluidic circuit successively through the generator, the condenser, the evaporator then the absorber then again in the generator;
- dans un deuxième mode de fonctionnement de production d’énergie électrique seule, circulation du fluide de travail dans le circuit fluidique successivement au travers du générateur, de la turbine supersonique associée à une génératrice électrique, de l’absorbeur puis à nouveau dans le générateur;- in a second operating mode of electrical energy production alone, circulation of the working fluid in the fluidic circuit successively through the generator, the supersonic turbine associated with an electrical generator, the absorber then again in the generator ;
- dans un troisième mode de fonctionnement de co-production de froid et d’énergie électrique, circulation d’une partie du fluide de travail dans le circuit fluidique successivement au travers du générateur, du condenseur, de l’évaporateur puis de l’absorbeur puis à nouveau dans le générateur et de l’autre partie du fluide de travail successivement au travers du générateur, de la turbine supersonique associée à une génératrice électrique, de l’absorbeur puis à nouveau dans le générateur;- in a third operating mode of co-production of cold and electrical energy, circulation of part of the working fluid in the fluidic circuit successively through the generator, the condenser, the evaporator then the absorber then again in the generator and the other part of the working fluid successively through the generator, the supersonic turbine associated with an electric generator, the absorber then again in the generator;
- dans un quatrième mode de fonctionnement de co-production de froid et d’énergie électrique avec un rapport régulé entre production de froid et production électrique, circulation d’une partie du fluide de travail dans le circuit fluidique successivement au travers du générateur, du condenseur, de l’évaporateur puis de l’absorbeur puis à nouveau dans le générateur et de l’autre partie du fluide de travail successivement au travers du générateur, de l’éjecteur, de la turbine supersonique associée à une génératrice électrique, de l’absorbeur puis à nouveau dans le générateur.- in a fourth operating mode of co-production of cold and electrical energy with a regulated ratio between cold production and electrical production, circulation of part of the working fluid in the fluidic circuit successively through the generator, the condenser, the evaporator then the absorber then again in the generator and the other part of the working fluid successively through the generator, the ejector, the supersonic turbine associated with an electric generator, the absorber and then back into the generator.
L’invention a encore pour objet l’utilisation d’un système de production de froid et d’énergie électrique tel que décrit précédemment pour une production électrique d’une puissance supérieure à 100 kWe.Another object of the invention is the use of a system for producing cold and electrical energy as described above for electrical production with a power greater than 100 kWe.
Ainsi, l’invention consiste essentiellement à partir d’un système de production d’électricité et de froid comme décrit dans la demande EP3748274A1 à choisir une turbine supersonique pour réduisant le débit de fuite et garantir l’efficacité de la production électrique, et y ajouter en amont un éjecteur simple ou à section variable, permettant d’augmenter de manière continue la production de froid tout en gardant l’efficacité de la production électrique.Thus, the invention essentially consists, starting from a system for producing electricity and cold as described in application EP3748274A1, in choosing a supersonic turbine to reduce the leakage rate and guarantee the efficiency of the electricity production, and there add a simple or variable-section ejector upstream, making it possible to continuously increase cold production while maintaining the efficiency of electrical production.
Pour réaliser les différents modes de fonctionnement réalisant les fonctions A/, B/, C/, D/ et D0/, le système comprend un module de gestion du fluide du travail pilote un ensemble de vannes de réglages, deux vanne de détente dont l’ouverture est réglable et contrôle la vitesse de la pompe en fonction de la fluctuation de la source chaude ou des besoins.To carry out the different operating modes carrying out the functions A/, B/, C/, D/ and D0/, the system comprises a working fluid management module piloting a set of adjustment valves, two expansion valves, the The opening is adjustable and controls the speed of the pump according to the fluctuation of the hot source or the needs.
L’éjecteur selon l’invention permet d’augmenter le débit traversant la partie froide du circuit du fluide de travail, et donc la puissance froide produite, tout en gardant une bonne efficacité de production électrique (fonction D/).The ejector according to the invention makes it possible to increase the flow rate crossing the cold part of the working fluid circuit, and therefore the cold power produced, while maintaining good electrical production efficiency (function D/).
La fonction D0/ est assuré par un changement de la section de l’éjecteur de façon à en optimiser la performance pour chaque condition de fonctionnement.The D0/ function is ensured by changing the ejector section so as to optimize its performance for each operating condition.
De nombreuses applications peuvent être envisagées pour un système selon l’invention, parmi lesquelles on peut citer :Many applications can be envisaged for a system according to the invention, among which we can mention:
- en tant qu’applications stationnaires, la production de froid et d’électricité sur des sources de chaleur à basse température (rejets thermiques sur des procédés industriels, solaire thermique, biomasse, géothermie, turbines à gaz, réseaux) ;as stationary applications, the production of cold and electricity on low-temperature heat sources (thermal discharges on industrial processes, solar thermal, biomass, geothermal energy, gas turbines, networks);
- les applications de transport avec des moteurs à essence, diesel et turbine à gaz ;transportation applications with gasoline, diesel and gas turbine engines;
- les applications de transport sur des véhicules hybrides et électriques avec des besoins de froid.transport applications on hybrid and electric vehicles with cooling needs.
D’autre avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description détaillée, faite à titre illustratif et non limitatif, en référence aux figures suivantes.Other advantages and characteristics will emerge better on reading the detailed description, given by way of illustration and not limitation, with reference to the following figures.
Claims (12)
- un désorbeur, appelé générateur (1),
- un condenseur (2),
- un évaporateur (3),
- un absorbeur (4),
- un circuit fluidique d’absorption (100) dans lequel circule un fluide de travail comprenant un fluide frigorigène et un absorbant, le circuit fluidique (100) reliant le générateur (1) au condenseur (2), le condenseur (2) à l’évaporateur (3), l’évaporateur (3) à l’absorbeur (4) et l’absorbeur (4) au générateur (1),
- une turbine supersonique (5) agencée sur le circuit fluidique (100) entre le générateur (1) et l’absorbeur (4) en dérivation du condenseur (2) et de l’évaporateur (3), la turbine étant configurée pour actionner une génératrice électrique pour produire de l’électricité,
- au moins un éjecteur (50) agencé sur le circuit fluidique entre le générateur et la turbine.Cold and electrical energy production system comprising:
- a desorber, called generator (1),
- a condenser (2),
- an evaporator (3),
- an absorber (4),
- a fluidic absorption circuit (100) in which circulates a working fluid comprising a refrigerant and an absorbent, the fluidic circuit (100) connecting the generator (1) to the condenser (2), the condenser (2) to the the evaporator (3), the evaporator (3) to the absorber (4) and the absorber (4) to the generator (1),
- a supersonic turbine (5) arranged on the fluidic circuit (100) between the generator (1) and the absorber (4) by-passing the condenser (2) and the evaporator (3), the turbine being configured to actuate an electric generator to produce electricity,
- At least one ejector (50) arranged on the fluidic circuit between the generator and the turbine.
- dans un premier mode de fonctionnement de production de froid seule, circulation du fluide de travail dans le circuit fluidique (100) successivement au travers du générateur (1), du condenseur (2), de l’évaporateur (3) puis de l’absorbeur (4) puis à nouveau dans le générateur (1) ;
- dans un deuxième mode de fonctionnement de production d’énergie électrique seule, circulation du fluide de travail dans le circuit fluidique (100) successivement au travers du générateur (1), de la turbine supersonique (5) associée à une génératrice électrique, de l’absorbeur (4) puis à nouveau dans le générateur (1) ;
- dans un troisième mode de fonctionnement de co-production de froid et d’énergie électrique, circulation d’une partie du fluide de travail dans le circuit fluidique (100) successivement au travers du générateur (1), du condenseur (2), de l’évaporateur (3) puis de l’absorbeur (4) puis à nouveau dans le générateur (1) et de l’autre partie du fluide de travail successivement au travers du générateur (1), de la turbine supersonique (5) associée à une génératrice électrique, de l’absorbeur (4) puis à nouveau dans le générateur (1) ;
- dans un quatrième mode de fonctionnement de co-production de froid et d’énergie électrique avec un rapport régulé entre production de froid et production électrique, circulation d’une partie du fluide de travail dans le circuit fluidique (100) successivement au travers du générateur (1), du condenseur (2), de l’évaporateur (3) puis de l’absorbeur (4) puis à nouveau dans le générateur (1) et de l’autre partie du fluide de travail successivement au travers du générateur (1), de l’éjecteur (50), de la turbine supersonique (5) associée à une génératrice électrique, de l’absorbeur (4) puis à nouveau dans le générateur (1).Method of producing electrical energy and thermal energy implemented by a system according to any one of the preceding claims comprising:
- in a first operating mode of cold production alone, circulation of the working fluid in the fluidic circuit (100) successively through the generator (1), the condenser (2), the evaporator (3) then the absorber (4) then again in the generator (1);
- in a second operating mode of electrical energy production alone, circulation of the working fluid in the fluidic circuit (100) successively through the generator (1), the supersonic turbine (5) associated with an electrical generator, the absorber (4) then again in the generator (1);
- in a third operating mode of co-production of cold and electrical energy, circulation of part of the working fluid in the fluidic circuit (100) successively through the generator (1), the condenser (2), from the evaporator (3) then from the absorber (4) then again into the generator (1) and from the other part of the working fluid successively through the generator (1), the supersonic turbine (5) associated with an electric generator, from the absorber (4) then again into the generator (1);
- in a fourth operating mode of co-production of cold and electrical energy with a regulated ratio between cold production and electrical production, circulation of part of the working fluid in the fluidic circuit (100) successively through the generator (1), of the condenser (2), of the evaporator (3) then of the absorber (4) then again in the generator (1) and of the other part of the working fluid successively through the generator (1), the ejector (50), the supersonic turbine (5) associated with an electric generator, the absorber (4) then again in the generator (1).
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|---|---|---|---|
| FR2107442A FR3125112B1 (en) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | System for producing cold and electricity from a low-temperature thermal source, allowing adjustment of the ratio between cold production and electricity production. |
| FR2107442 | 2021-07-08 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| FR3125112B1 FR3125112B1 (en) | 2023-06-30 |
Family
ID=77411904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2107442A Active FR3125112B1 (en) | 2021-07-08 | 2021-07-08 | System for producing cold and electricity from a low-temperature thermal source, allowing adjustment of the ratio between cold production and electricity production. |
Country Status (3)
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT511823A4 (en) * | 2012-02-03 | 2013-03-15 | Georg Dr Beckmann | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING COLD AND / OR USE HEAT AND MECHANICAL OR BZW. ELECTRICAL ENERGY BY MEANS OF AN ABSORPTION CIRCUIT |
| ES2512990B1 (en) | 2013-04-23 | 2015-09-18 | Universitat Rovira I Virgili | ABSORPTION COOLING DEVICE FOR POWER PRODUCTION AND REFRIGERATION |
| EP3748274A1 (en) | 2019-06-06 | 2020-12-09 | Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives | System for co-producing electrical energy and hot and cold thermal energy and associated method |
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- 2021-07-08 FR FR2107442A patent/FR3125112B1/en active Active
-
2022
- 2022-07-07 ES ES22183504T patent/ES2961828T3/en active Active
- 2022-07-07 EP EP22183504.4A patent/EP4116640B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT511823A4 (en) * | 2012-02-03 | 2013-03-15 | Georg Dr Beckmann | METHOD AND DEVICE FOR GENERATING COLD AND / OR USE HEAT AND MECHANICAL OR BZW. ELECTRICAL ENERGY BY MEANS OF AN ABSORPTION CIRCUIT |
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Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| AYOU DEREJE S. ET AL: "An overview of combined absorption power and cooling cycles", RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS, vol. 21, 1 May 2013 (2013-05-01), US, pages 728 - 748, XP055897934, ISSN: 1364-0321, DOI: 10.1016/j.rser.2012.12.068 * |
| ELBEL, S.HRNJAK, P.: "Experimental Validation of a Prototype Ejector Designed to Reduce Throttling Losses Encountered in Transcritical R744 System Operation", INT. J. REFRIG., vol. 31, no. 3, 2008, pages 411 - 422, XP022513807 |
| GOKMEN DEMIRKAYARICARDO VASQUEZ PADILLAARMANDO FONTALVOYEE YAN LIM: "Thermal and Exergetic Analysis of the Goswami Cycle Integrated with Mid-Grade Heat Sources", ENTROPY, vol. 19, no. 8, August 2017 (2017-08-01), pages 416 |
| VOELTZEL, N.PHAN, H. T.BLONDEL, Q.GONZALEZ, B.TAUVERON, N.: "Steady and Dynamical Analysis of a Combined Cooling and Power Cycle", THERM. SCI. ENG. PROG., vol. 19, no. July, 2020, pages 100650 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4116640B1 (en) | 2023-07-26 |
| FR3125112B1 (en) | 2023-06-30 |
| ES2961828T3 (en) | 2024-03-14 |
| EP4116640A1 (en) | 2023-01-11 |
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