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Analyse d'une installation de cogénération avec une pile à combustible couplée à une pompe à chaleur

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L’hydrogène peut être utilisé comme source d’énergie électrique et thermique.

L'objectif de ce projet est d’étudier une installation de cogénération avec une pile à combustible, couplée à une pompe à chaleur, afin de valoriser au maximum l’énergie de base (H2). Cette pile à combustible alimente directement le compresseur de la pompe à chaleur via un convertisseur qui assure également la charge d’une batterie. Cette dernière alimente l’électronique de la pile et l’automate programmable gérant l’installation complète. La chaleur produite par le refroidissement de la pile est récupérée (cogénération) via l’évaporateur de la pompe à chaleur. Par rapport à une pompe à chaleur classique, celle étudiée permet d’adapter la charge du compresseur aux caractéristiques variables de la pile à combustible.

Le convertisseur (3 kW) doit fonctionner pour une large gamme de tension d’entrée (25V à 100VDC) et est composé de plusieurs unités:

  • le double convertisseur DC/DC à l’entrée permet d’obtenir un meilleur rendement sur toute la plage de tension d’entrée;
  • le convertisseur triphasé permet d’adapter la puissance d’alimentation du compresseur à celle de la pile, et la régulation permet d’effectuer un démarrage en douceur (softstart) de la machine, afin de ne pas surcharger la pile à combustible;
  • l’onduleur monophasé permet d’alimenter les appareils auxiliaires de puissances limitées.
     

Tous les tests de base ont été effectués sur un premier prototype de pompe à chaleur découplé de la pile à combustible, qui a été de son côté étudiée séparément. Le second prototype intégrant tous les composants est en phase de montage et de mise en service. Les essais se poursuivront en 2007.