EXERGY SYSTEMICS: Energy, structure and information

EXERGY SYSTEMICS: Energy, structure and information


Diogo QUEIROS-CONDE et Lavinia GROSU

Cette page EXERGY SYSTEMICS est consacrée aux applications de la notion d’EXERGIE afin de contribuer à faire émerger une autre culture de l’énergie et des représentations mentales et sociétales que nous en avons. L’exergie peut se définir comme la fraction mécanisable d’une énergie, ce qui en fait une mesure de la qualité de l’énergie ou de son niveau de dégradation, relativement à un état de référence. Plus généralement, l’exergie d’un système hors-équilibre pourra être définie comme le travail mécanique maximal qu’il est possible d’en extraire par le retour de ce système à l’équilibre. Cette dernière définition montre à quel point le concept d’exergie transcende le domaine de l’énergie pour permettre des caractérisations plus profondes liées à la notion de structure et de qualité des énergies, des ressources et de l’environnement. L’exergie donne accès à une dimension informationnelle et économique et de structuration systémique multi-échelles qui fait encore cruellement défaut à nos politiques énergétiques nationales et globales. La manière dont nous nous représentons l’énergie nous paraît en effet constituer un verrou crucial dans ce qui pourrait être une société du développement durable. Il apparaît aujourd’hui - parfois de façon dramatique - que notre représentation des énergies ne peut être disjointe d’une intégration de plus en plus large du tissu industriel et des réseaux de distribution énergétique. Ce phénomène d’intégration sur de grandes échelles transnationales reste difficile à saisir sans les outils adéquats. Toute politique énergétique implique une certaine géopolitique. Nous avons besoin d‘un outil physique qui puisse prendre en compte la diversité des ressources, la globalisation des échanges, des modes de production et de distribution de l’énergie ainsi que la complexité des modes de consommation. Or l’exergie est la quantité physique qui permet une analyse et une optimisation des systèmes soumis à cette tendance à l’intégration. Mais le plus important , dans ce contexte, est de décrire précisément les influences des activités humaines sur le monde vivant et les écosystèmes et de les relier aux activités industrielles.
Or, depuis environ 4 décennies, la notion d'exergie s’est également imposée dans le domaine des agro-écosystèmes, écosystèmes et , plus généralement, celui de l'étude globale de la biosphère. Sa pertinence et son utilité pour quantifier la santé et le rendement en termes de productivité d'un écosystème a été abondamment démontrée. Au croisement des sphères industrielle et écologique, la notion d'exergie est appelée à devenir une notion phare dans la quantification des impacts des activités et des rejets humains sur l'environnement et sur ce qu’ils impliquent – par rétroaction - sur les nécessaires restructurations de nos sociétés.

Evènements EXERGY SYSTEMICS

Journée EXERGIE du 20 mars 2008: structuration et optimisation des systèmes
Cette journée fut dédiée à la mémoire de Bernard SPINNER, thermodynamicien hors pair, directeur du Programme Energie CNRS jusqu’en septembre 2004. Sa présentation d’ouverture au Colloque Energie du 11 décembre 2002 à Perpignan, axée sur la notion d’exergie, est restée dans toutes les mémoires par la passion et l’esprit de responsabilité qu’il a su faire partager à cet instant. Il encourageait alors la communauté scientifique, dans sa plus vaste expression, à s’approprier la notion d’exergie, à la faire connaître et à en faire un outil d’analyse et de gestion de nos systèmes (énergétiques ou autres). Le grand avantage de la notion d’exergie est de permettre l’intégration de l’environnement dans l’analyse d’un système (une production ou un transfert d’énergie n’a de sens qu’en relation à cet environnement) et de quantifier la qualité et la notion de dégradation d’une énergie. À une époque de profondes interrogations sur la valeur de nos ressources énergétiques, une telle quantité physique se doit d’être mieux connue et intégrée dans les processus décisionnels. Cette journée s’adressait à tous les publics : milieux industriels, organismes publics, associations et étudiants. Elle a été organisée à l’ENSTA par D. Queiros-Conde (ENSTA, Paris) et M. Feidt (LEMTA, Nancy,). Elle a ainsi réuni plus de 60 personnes venant de tous horizons (chercheurs de tous domaines, industriels, étudiants, associations, citoyens « éclairés »).

Muriel ALAPHILIPPE et Pascal STOUFFS (LaTEP, Université de Pau)
Analyse énergétique et exergétique d'une installation de micro-cogénération solaire - Lien
 
Anas ARCHANE (UCP, ENSTA,Paris)
Comparaison de procédés sur la base de bilans CO2: analyse exergétique - Lien

Riad BENELMIR (LERMAB, Nancy)
Analyse exergétique et irréversibilités - Lien

Michel FEIDT et D. DESCIEUX (LEMTA, Nancy)
Utilisation de l’exergie pour la cogénération - Lien

Renaud GICQUEL (ENSMP, Paris)
Etablissement et automatisation des bilans exergétiques par les structures productives - Lien

André LALLEMAND (CETHIL, INSA de Lyon)
De la nécessité de refroidir avant de réchauffer ou du deuxième principe à la thermo-économie en passant par l'exergie - Lien

Ahmed LAOUIR (Université de Jijel, Algérie)
Une méthode pour représenter et caractériser les échanges d'exergie : le modèle du levier - Lien

François MARECHAL (Industrial Energy Systems Laboratory, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne)
Applications de l'analyse exergétique pour la conception des systèmes de conversion d'énergie intégrés - Lien

Michel PONS (LIMSI, Orsay)
Analyse exergétique et sources réelles. Le cas de la climatisation solaire - Lien

Jean-François PORTHA (ENSIC, Nancy)
Définition d’un paramètre thermodynamique pour le calcul des émissions de dioxyde de carbone dans un procédé de reformage catalytique - Lien

Françoise STRUB et Tarik KOUSKSOU (LaTEP, Université de Pau)
Stockage d'énergie solaire par chaleur latente : Apport de l'analyse exergétique pour la caractérisation d'un matériau à changement de phase - Lien

Y. AZOUMAH (International Institute for Water and Environmental Engineering)
Efficacité exergétique appliqué à l’optimisation de performances d’un moteur Diesel fonctionnant aux biocarburants - Lien


Journée de Formation sur l’EXERGIE : 16 juin 2011. IUT Ville d’Avray
Dans le cadre des activités du Réseau CARNOT du CNRS et de la Société Française de Thermique, une journée de formation consacrée à l’EXERGIE aura lieu le 16 juin à l’IUT de Ville d’Avray. L’exergie peut se définir comme la fraction mécanisable d’une énergie, ce qui en fait une mesure de la qualité de l’énergie ou de son niveau de dégradation, relativement à un état de référence. Plus généralement, l’exergie d’un système hors-équilibre pourra être définie comme le travail mécanique maximal qu’il est possible d’en extraire par le retour de ce système à l’équilibre. Cette dernière définition montre à quel point le concept d’exergie transcende le domaine de l’énergie pour permettre des caractérisations plus profondes liées à la notion de structure et de qualité des énergies, des ressources et de l’environnement. L’exergie donne accès à une dimension informationnelle et économique et de structuration systémique multi-échelles qui fait encore cruellement défaut à nos politiques énergétiques nationales et globales. La manière dont nous nous représentons l’énergie nous paraît en effet constituer un verrou crucial dans ce qui pourrait être une société du développement durable.

André LALLEMAND ( INSA de Lyon)
Deuxième principe de la thermodynamique : entropie et exergie - Analyse et applications. - Lien

Lavinia GROSU (Univ. Paris-Ouest Nanterre la Défense – IUT Ville d’Avray)
Analyse exergétique de systèmes: moteur, turbine à gaz, machine à froid, échangeurs moteur Stirling.- Lien

Charly GAY (Univ. de Franche-Comté)
Couplage pile à combustible moteur Stirling, approche exergétique par la Représentation Energétique Macroscopique.

Pascal STOUFFS (LATEP – Univ. de Pau)
Analyse exergétique d’une installation motrice à turbine à vapeur.- Lien

Jean CASTAING-LAVIGNOTTES (LATEP – Univ. de Pau)
Etudes exergétiques- applications : appareil multifonction (VMC, production de chauffage, d'ECS) résidentiel, installation de production et de distribution de froid par coulis de glace et installation de rafraichissement solaire.- Lien


Colloque International du 17 juin 2011 : Paris-Ouest Nanterre La Défense
L’EXERGIE, de l’énergie à l’écologie : un outil d’analyse et de décision pour un Développement Durable English abstract : The global environmental, economical and juridical context of our industrial societies calls urgently for the definition of a sustainable development criteria which would be clear, undisputable, independent of specific fields or lobbies, based on widely accepted physical principles. Standing at the crossing point between physics, engineering, biology and ecology, the concept of exergy displays these properties. It must be understood that energies, processes, materials but also urbanistic and logistic configurations display structure and arrangement whose quality can be quantified by exergy. The aim of this conference is to show that exergy is now used in a large variety of systems and fields for analysis, conception and optimization: energy production and distribution, chemical processing, materials, logistics, urbanism, architecture, industrial and landscape planning and agro-ecosytems and ecology. Exergy gives access to rigorous methodologies and optimization strategies by minimizing materials and energy used at local and global scales. Its use leads to substantial economy. The main objective of the conference is to show that exergy should be the crucial physical quantity of the 21th century.

Nous avons organisé le 17 juin 2011 à l’Université Paris-Ouest Nanterre la Défense un colloque international qui a réuni 150 personnes - ouvert à tous et inscription gratuite - consacré à la notion d'EXERGIE, un évènement dont le but était de faire connaître - à un public aussi large que possible - cette notion physique et d’essayer d’en faire émerger une autre culture de l’énergie et des représentations mentales et sociétales que nous en avons. Le colloque EXERGY-Paris-Ouest-2011 - des spécialistes mondiaux du domaine ont répondu présents - se donnait ainsi pour objectif une diffusion large du concept d’exergie à travers des exposés de synthèse (G. Wall, G. Tsatsaronis), d’histoire de l’exergie (R. Gaggioli), des présentations prospectives (E. Sciubba, A. Dobrovicescu) sur les avantages à utiliser l’exergie et sur ce qu’elle offre en termes d’analyse et d’optimisation des systèmes (G. Descombes, O. Le Corre, R. Benelmir). Daniel Favrat, est venu exposer la première inscription du mot « exergie » dans une juridiction nationale, celle de la Suisse, un préalable à une comptabilité exergétique des consommations énergétiques. D. Pete et E. Silow ont présenté la notion d’éco-exergie, pour l’étude des écosystèmes aquatiques et océaniques notamment. W. Leduc a montré tout l’intérêt de l’exergie quand il s’agit d‘intégrer les systèmes à l’échelle urbaine et pour l’urbanisme en général. Göran Wall a développé tous les apports de l’exergie en termes de développement durable. A. Valero Delgado a présenté une méthode de caractérisation exergétique des ressources minières ou organiques. Compte tenu des urgences, la notion d’exergie a besoin de sortir de l’ombre purement académique et scientifique et de générer un intérêt plus vaste. La diversité des thématiques abordées (énergie, matériaux, bâtiment, urbanisme, écosystèmes, environnement) fut de nature à permettre une réflexion croisée sur les grands enjeux de nos sociétés en termes de choix et d’objectifs de développement, compatibles avec une prise en compte de l’environnement.

Opening of the Conference by M. Olivier POLIT: Head of Laboratoire Energétique Matériaux Electromagnétisme (LEME)

D. QUEIROS-CONDE, L. GROSU (U. Université Paris Nanterre, LEME)) and M. FEIDT (Univ. Nancy, LEMTA):general introduction
Why exergy should be the physical quantity of the 21th century?

Göran WALL (Independent researcher and consultant: http://www.exergy.se, Sweden)
Exergy and Sustainable Development - Lien

George TSATSARONIS (Institute for Energy Engineering, Berlin, Germany)
Exergy and the Improvement of Energy- Conversion Processes - Lien

Eugene SILOW (Institute of Biology, UNESCO Chair of Water Resources, Irkutsk State University, Russia)
Exergy use for ecosystem health assessment - Liens

Alexandru DOBROVICESCU (University Politehnica of Bucarest, Romania)
Exergo-economic analysis and optimization of energy systems - Lien

George DESCOMBES et C. PERILHON (Cons. Nat. Des Arts et Métiers, Paris, France)
Application of exergy balances for the optimization of non adiabatic small turbomachines operation - Lien

Wouter LEDUC (Wageningen University, Landscape Architecture and Urban Environmental Technology and Management Group, Netherlands)
The use of exergy on urban scale - Lien

R. GAGGIOLI ( Mech. Engineering Marquette Univ, USA)
History of exergy - Lien

E. SCIUBBA (Dept of Mech. and Aeronautical Engineering, Univ. of Roma 1, Italy)
The method of Extended-Exergy Accounting: fundamentals, procedures, application

M. PONS ( CNRS- LIMSI, Orsay)
Exergy analysis of solar collectors - Lien

Daniel FAVRAT (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Switzerland)
The concept of exergy efficiency in a local law on energy with applications to building - Lien

Dorothée PETE (University of Liège , Laboratoire d'Océanologie, Belgium)
The use of eco-exergy in oceanology - Lien

Alicia VALERO DELGADO (CIRCE - Natural Resources Division), Saragosse, Spain
From grave to cradle: An exergy approach for accounting mineral resource depletion in LCA - Lien

Olivier LE CORRE (Ecole des mines de Nantes, France)
Energetic and exergetic assessment of renewable energy potential in Europe - Lien

Riad BENELMIR ( LERMAB, Univ. de Nancy, France)
Exergy based analysis for vehicle thermal design optimization

Mis à jour le 13 novembre 2014