Vol 5 - Numéro 2

Entropie : thermodynamique – énergie – environnement – économie

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Le cycle dit “ Pompe à vapeur d’eau“ se définit par le recyclage sélectif de la vapeur d’eau véhiculée par les produits de combustion en sortie de machine thermique par échange de masse et de chaleur entre les produits de combustion sortant et l’air atmosphérique entrant. Avec le combustible hydrogène, cette forme de combustion humide, est susceptible de très fortes performances énergétiques et écologiques. Dans ce contexte, nous présentons ici le Diagramme Hygrométrique de Combustion (DHC) de l’hydrogène et appliquons cet outil pour anticiper les performances énergétiques de ce nouveau combustible dont le PCS dépasse de 18% son PCI. Ces anticipations concernent aussi le cas des turbines à gaz en cas de combustion humide qui, par ailleurs sont, a priori, fortement consommatrice d’eau additionnelle. La formation de panache d’eau atmosphérique, le « coût » de son élimination, la possible pollution résiduelle due aux NOx sont également présentés, cela concernant l’utilisation du combustible hydrogène dans toutes les machines thermiques à combustion, y compris dans les piles à combustibles. Toutes applications confondues et dans un contexte de cogénération, la combustion humide dont le cycle dit « pompe à vapeur d’eau » fait partie, augmente la température de rosée des produits de combustion d’environ 10°C et favorise une récupération exploitable d’énergie approchant 100% du pouvoir calorifique supérieur du combustible (100% du PCS). Ce qui est important à souligner avec le combustible hydrogène.

Le développement exponentiel des usages du numérique impose des évolutions en génie des procédés de transformation de la matière et de l’énergie en termes de formations, mais également en inventions d’origines variées pour le renouveau de la discipline soumise à des contraintes environnementales fortes. Cette situation de quasi-rupture doit se traduire par une meilleure créativité avant d’arriver à des innovations de rupture ou incrémentales. Pour atteindre cet objectif, il est parfois profitable de rapprocher deux domaines normalement disjoints pour faire émerger des idées suffisamment robustes pour devenir appliquées. Cet article traite de cette méthode en s’appuyant sur le biomimétisme. Tirer profit des ingéniosités de la nature peut-elle favoriser l’émergence d’inventions anthropocentrées et d’ainsi accélérer l’innovation dans le domaine du génie des procédés ? C’’est le questionnement des auteurs illustrant dans leur quête les opportunités d’une telle démarche de rapprochement avec ses avantages, mais également les limites actuelles de ce dernier.

En examinant les programmes d’études de nombre d’écoles d’ingénieurs françaises, leurs visions globales se traduisent par des catégories éducationnelles orientées vers des apprentissages théoriques, rationnels et déterministes généralistes et orientés vers les cibles applicatives principales. Les liens avec les milieux industriels se développent pour une part importante par le biais de stages qui élargissent la vision un peu fermée que leur procure leur Ecole. Cette situation est issue de l’histoire avec le besoin de la maîtrise des modèles mathématiques pour concevoir des structures, des armes, des ponts, des usines, des procédés de transformation de la matière et de l’énergie, etc. Ce que l’on observe, c’est la diminution des ères technologiques depuis le charbon, l’électricité, l’électronique avec un environnement de plus en plus contraint et des demandes de dispositifs de plus en plus sophistiqués, à durée de vie de plus en plus courte, dans un contexte social changeant. La question posée dans cette réflexion est d’analyser si l’impact des tendances lourdes rapidement évoquées est susceptibles de remettre en cause, au moins en partie, les fondamentaux des formations actuelles. Ce que nous montrons, c’est l’importance des concepts de rigueur qui doivent toutefois s’élargir par différentes voies à d’autres domaines en favorisant la créativité, l’imagination, l’agilité pour rapprocher le travail de l’ingénieur de la demande sociale de nouveaux besoins. Pour l’instant, il s’agit pour les auteurs d’une démarche flexible/adaptative qui doit favoriser les modes de création de la part des étudiants, la maîtrise du doute, l’interdisciplinarité et la gestion de la complexité dans le développement des procédés industriels.

L’analyse de processus très irréguliers s’appuie souvent sur la recherche d’une tendance, courbe moyenne représentant l’allure générale du phénomène observé. Si l’être humain est plus ou moins capable de tracer une telle courbe à main levée, de façon intuitive, sa détermination objective est très délicate. La méthode des moyennes mobiles étant l’une des plus utilisées dans la recherche de tendances, on se propose ici d’étudier quelques propriétés de ces moyennes mobiles (essentiellement moyenne et variance). On montre alors qu’elles peuvent servir de support à la détection de fenêtres d’observation caractéristiques, conduisant à des tendances structurelles du signal analysé. La notion de tau-moyenne (tendance obtenue par une moyenne mobile à fenêtre variable) est également réexaminée. Enfin, en annexe, on présente le détail de la procédure de calcul.