Fairbanks Morse a lancé une nouvelle version de son moteur à pistons opposés à deux temps, visant les marchés de la production décentralisée et de la cogénération. Le nouveau moteur, le Trident OPTM, d’une puissance de 3,335 MWe (version 900 tr/min, 60 Hz)/3,705 MWe (version 1000 tr/min, 50 Hz), affiche un rendement mécanique de 48-50 % et est décrit comme « le meilleur de sa catégorie par rapport aux principaux moteurs à vitesse moyenne ». Il possède douze cylindres, chacun contenant deux pistons opposés.

Les moteurs à pistons opposés à deux temps présentent des avantages inhérents en termes d’efficacité, découlant de l’absence de culasses, ce qui signifie que la chambre de combustion a un rapport surface/volume inférieur à celui d’un moteur conventionnel, et moins de courses par cycle par rapport à un moteur à quatre temps. Il y a également moins de pièces mobiles et un nombre total de pièces réduit par rapport à un moteur à quatre temps avec ses quatre soupapes par cylindre. L’optimisation des pertes de transfert de chaleur, une combustion plus pauvre, un calage avancé et une puissance de pompage réduite ont davantage contribué à l’augmentation de l’efficacité.

« Les économies de coûts dues à l’efficacité énergétique et la fiabilité accrue grâce à 30 % de pièces mobiles en moins se traduisent par un coût total du cycle de vie inférieur lorsqu’on compare le Trident OP à d’autres moteurs à haute ou moyenne vitesse pour les applications de production d’énergie primaire », déclare Fairbanks Morse (une division d’EnPro Industries).

Notant que « la fiabilité abordable est d’une importance cruciale pour la production d’électricité en charge de base », Fairbanks Morse affirme que le « Trident OP évite les révisions mineures que d’autres moteurs à haute ou moyenne vitesse nécessitent autour de 20 000 heures et peut fonctionner pendant 40 000 heures jusqu’à la première maintenance majeure. »

De plus, le moteur est équipé de capteurs intelligents intégrés et de contrôles qui communiquent en temps réel avec la nouvelle plateforme PoweReliability-as-a-Service de Fairbanks Morse – un système de surveillance basé sur l’état et activé par le cloud

Le nouveau moteur « s’appuie sur les 85 années d’expérience de Fairbanks Morse dans la conception et la fabrication des seuls moteurs à pistons opposés à vitesse moyenne disponibles dans le monde », déclare Marvin Riley, président de Fairbanks Morse. lancé conjointement avec le nouveau moteur. Cela permet à l’entreprise « d’offrir des garanties de consommation de carburant et de fiabilité inédites pour les clients de production d’énergie primaire. »

Un autre avantage de la configuration à pistons opposés est que les vilebrequins contrarotatifs (un au-dessus des cylindres et un en dessous) et les ensembles de pistons à contre-réciprocité équilibrent intrinsèquement le moteur, ce qui se traduit par des vibrations plus faibles et une plus grande fiabilité, contribuant à augmenter le temps entre les révisions.

L’ajout d’une réduction catalytique sélective aide le modèle 60 Hz du moteur à atteindre une classification d’émissions EPA Tier 4F.

Le cabinet de conseil en ingénierie indépendant Ricardo a été mandaté par Fairbanks Morse pour estimer le coût total de possession du nouveau moteur. « Le Trident OP a un coût total du cycle de vie inférieur pour la plupart des scénarios où une consommation importante de carburant est prévue », a déclaré Mark Kuhn, vice-président de Ricardo Strategic Consulting. « Par exemple, dans un scénario typique de production d’énergie continue avec un temps de fonctionnement annuel de 8 500 heures, le coût d’exploitation inférieur du moteur Trident OP est amorti en moins de deux ans. Même avec un temps de fonctionnement annuel réduit à 1 300 heures, le moteur Trident OP reste moins coûteux à posséder et à exploiter qu’un moteur conventionnel à grande vitesse. »

PoweReliability-as-a-Service

Fairbanks Morse affirme que PoweReliability-as-a-Service « réduit les risques et les dépenses d’exploitation pour les utilisateurs finaux qui souhaitent produire leur propre énergie – qu’elle soit éloignée, hors réseau ou connectée au réseau. »

Dans le cas d’une centrale électrique de 10 MW basée sur le Trident OP, par exemple, Fairbanks Morse prévoit que la nouvelle plateforme permettra de réaliser 35 millions de dollars d’économies sur la durée de vie grâce à une consommation de carburant réduite et une fiabilité accrue.

« Le couplage du lancement de notre moteur révolutionnaire Trident OP avec la plateforme PoweReliability-as-a-Service est la prochaine évolution dans la longue histoire de Fairbanks Morse en matière de fourniture de production d’énergie distribuée abordable et fiable. Cette approche basée sur une plateforme nous permettra d’accélérer notre mission d’entreprise de fournir de l’énergie là où elle est le plus nécessaire », déclare Marvin Riley. « Cette solution, première du genre, permet à nos clients de devenir des producteurs d’énergie indépendants fiables – même dans les régions les plus reculées du monde qui n’ont pas accès à un réseau fiable. »

Fairbanks Morse note qu’actuellement, environ 1,2 milliard de personnes n’ont pas accès à l’électricité et un autre milliard n’a accès qu’à une alimentation intermittente. On s’attend à ce que les économies émergentes connaissent une croissance de la demande d’énergie d’environ 41 % d’ici 2040. D’autre part, aux États-Unis, la demande d’énergie est stable, mais le vieillissement du réseau et une apparente augmentation de la fréquence des super-tempêtes suscitent également des inquiétudes quant à la fiabilité de l’alimentation électrique, neuf des 12 tempêtes les plus coûteuses de l’histoire des États-Unis s’étant produites au cours des trois dernières années. Dans les deux situations, selon Fairbanks Morse, « la production décentralisée, la production indépendante d’électricité et les microréseaux sont considérés comme les facilitateurs nécessaires pour assurer une alimentation fiable dans la nouvelle économie énergétique. » En conséquence, Navigant Research estime que les ajouts annuels de capacité de production distribuée dépasseront la production centralisée par un facteur de trois d’ici 2024.

« Les fabricants de générateurs comme Fairbanks Morse poussent la disruption en fournissant de nouvelles solutions basées sur des plateformes qui sont efficaces, flexibles et exploitent la surveillance à distance, les contrôles et l’analyse prédictive », déclare Adam Forni, analyste de recherche senior chez Navigant Research. « Cette approche basée sur des plateformes transforme la façon dont l’électricité est produite et consommée dans le monde entier. Le résultat est un réseau émergent qui est plus propre, plus distribué et de plus en plus intelligent – également connu sous le nom d’Energy Cloud. »

La plateforme PoweReliability-as-a-Service est rendue possible par un flux de données et un contrôle bidirectionnels basés sur le cloud, de sorte que la production d’électricité peut être surveillée en temps réel pour respecter les garanties spécifiées en matière de carburant et de fiabilité. En tant que plateforme ouverte, elle peut être personnalisée pour inclure l’intégration de ressources énergétiques distribuées (DER) telles que les énergies renouvelables, la cogénération et le stockage d’énergie.

Fairbanks Morse estime que sa plateforme PoweReliability-as-a-Service permettra aux producteurs d’électricité indépendants et aux utilisateurs finaux commerciaux et industriels d’intégrer les ressources énergétiques distribuées de leur choix pour fonctionner pleinement comme un microréseau indépendant ou, le cas échéant, participer aux marchés des services auxiliaires tels que la réponse à la demande.

Nouvel investisseur pour Achates Power

Pendant ce temps, un autre développeur de technologie à pistons opposés, Achates Power (qui a un accord de développement conjoint et de licence avec Fairbanks Morse depuis 2013, et a contribué au développement du Trident OP), a reçu un financement d’OGCI Climate Investments.

Il s’agit de la branche d’investissement d’un milliard de dollars de l’Oil and Gas Climate Initiative (OGCI), une initiative dirigée par les PDG de dix grandes compagnies pétrolières et gazières visant à « mener la réponse de l’industrie au changement climatique ». OGCI Climate Investments a été créée en novembre 2016 et le moteur à pistons opposés d’Achates est l’une des premières technologies à bénéficier de son soutien.

Cet article a été rédigé par Modern Power Systems.

FM | À propos

Depuis plus de 125 ans, Fairbanks Morse fait progresser le monde avec des solutions innovantes de production d’énergie distribuée qui offrent des performances optimales dans une large gamme d’applications, de la charge de base et de secours dans les installations municipales, nucléaires et institutionnelles aux moteurs de locomotives, à la propulsion navale et commerciale et à l’alimentation électrique des navires. Fiable et sûre, leur technologie phare de moteur à Pistons Opposés (OP) est reconnue depuis des décennies et a totalisé plus de 100 millions d’heures de fonctionnement – de nombreuses unités avec plus de 40 ans de service.

À propos d’EnPro Industries, Inc. (NYSE:NPO)

EnPro Industries, Inc. est un leader dans les produits d’étanchéité, les roulements en métal polymère et à filament enroulé, les composants et services pour compresseurs alternatifs, les moteurs diesel et bi-carburant et autres produits techniques destinés à des applications critiques dans les industries du monde entier.