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[[Category:Ethan Traduit]]
[[File:Coal power plant Datteln 2 Crop1.png|300px|thumbnail|Figure 1 : Les centrales électriques produisent de la chaleur résiduelle, qui est dissipée dans l'atmosphère ou dans un plan d'eau adjacent. La chaleur perdue est dégagée par les tours de refroidissement (nuages de vapeur d'eau blanche) et ne doit pas être confondue avec les gaz d'échappement (contenant du CO<sub>2</sub> et d'autres produits chimiques nocifs) dégagés par la cheminée. <ref>Wikimedia Commons [Online], Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d6/Coal_power_plant_Datteln_2_Crop1.png</ref>]]

<onlyinclude>La '''chaleur résiduelle''' est la [[chaleur]] inutilisée cédée au milieu environnant (sous forme d'[[énergie thermique]]) par un [[machine thermique]] dans un processus [[thermodynamique]] dans lequel il convertit la chaleur en [[travail]] utile. La [[deuxième loi de la thermodynamique]] stipule que la chaleur résiduelle doit être produite lors de la conversion d'une différence de température en [[énergie mécanique]] (qui est souvent transformée en [[énergie électrique]] dans les [[centrale électrique|centrales électriques]]).</onlyinclude>La chaleur résiduelle est inévitable pour tout [[machine thermique]] et la quantité qu'il produit par rapport à la quantité de chaleur entrante sont des facteurs qui constituent son [[rendement thermique]].<ref name=stamf>R. A. Dunlap, "Heat Engines and Heat Pumps," in ''Sustainable Energy'', 1st ed. Stamford, CT: Cengage Learning, 2015, ch.1, sec.1.5, pp. 16-17</ref>

La chaleur résiduelle est souvent dissipée dans l'atmosphère, ou dans de grandes étendues d'eau comme les rivières, les lacs et même l'océan. Comme la chaleur résiduelle est un produit nécessaire des moteurs thermiques, le [[rendement]] des centrales électriques est limité (voir [[rendement de Carnot]]) et elles doivent donc brûler davantage de combustibles pour atteindre la production d'énergie souhaitée. Cela augmente les [[gaz à effet de serre|émissions de gaz à effet de serre]], et contribue davantage au [[réchauffement climatique]].

[[File:Automobile radiator.jpg|300px|thumbnail|Figure 2 : La chaleur résiduelle d'une voiture est évacuée par le radiateur. Une voiture convertit l'énergie de sa source de chaleur en travail utile, avec un rendement donné par η.<ref>Wikimedia Commons [Online], Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/ad/Automobile_radiator.jpg</ref>]]

La chaleur perdue se retrouve dans l'équation de conservation de l'énergie pour un machine thermique<ref name=stamf/>

<center><math>Q_H=Q_L+W</math></center>

Où

*<math>Q_H</math> est l'apport de chaleur au système à partir d'un [[combustible]],

*<math>W</math> est le travail mécanique utile obtenu par le système et

*<math>Q_L</math> est la chaleur résiduelle.

En connaissant la chaleur d'entrée et le travail produit par le système, il est facile de trouver la chaleur perdue. Le rendement thermique (<math>\eta</math>) qui décrit le rapport entre le travail utile et l'énergie d'entrée, peut être trouvé en termes de cette chaleur perdue, par l'équation :

<center><math>\eta=1-\frac{Q_L}{Q_H}</math></center>

Les voitures génèrent environ deux fois plus de chaleur perdue que de travail utile (avec <math>\eta\approx 25\%</math>)<ref>R. A. Ristinen and J. J. Kraushaar, "Gasoline Engines," in ''Energy and the Environment'' 2nd ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2006, ch.3, sec.6.2, pp.74-76</ref> dont il faut se débarrasser pour que le moteur reste à une température sûre et ne se détruise pas. Il ne s'agit pas d'un défaut d'ingénierie, mais plutôt d'une limite due à la [[Deuxième loi de la thermodynamique]] (donnée par le rendement de Carnot). La plupart des véhicules utilisent des systèmes de refroidissement liquide, qui envoient du liquide de refroidissement à travers des passages dans le bloc moteur et captent la chaleur du moteur. Une fois qu'il est chaud, il s'écoule vers le radiateur (comme le montre la figure 2) qui est situé sur la calandre de la voiture. Le liquide de refroidissement chaud est refroidi par le flux d'air circulant dans la calandre, et une fois suffisamment refroidi, il est renvoyé dans le moteur pour répéter le processus.<ref>G. Prudhvi, G. Vinay and G. Babu. (2013). ''Cooling Systems in Automobiles & Cars'' [Online], Available: http://www.ijeat.org/attachments/File/v2i4/D1447042413.pdf</ref>

==Exploitation de la chaleur résiduelle==
Dans presque tous les processus industriels, plus de la moitié de l'énergie utilisée est transformée en chaleur résiduelle.<ref name=hsw>How stuff works. (April 4, 2015). ''Why is waste heat capture important?'' [Online]. Available: http://science.howstuffworks.com/environmental/green-science/waste-heat-capture.htm</ref> Dans le contexte des efforts visant à réduire le [[changement climatique]], les processus qui utilisent la chaleur résiduelle pour d'autres fonctions sont de plus en plus pertinents. La récupération de la chaleur perdue permet de la rediriger vers une fonction qui, autrement, utiliserait de l'énergie provenant du [[réseau]], ce qui permet d'éviter la consommation d'énergie utilisée pour combattre les effets mêmes de la chaleur perdue (par exemple, le besoin de climatisation).<ref name=hsw/> Il existe de nombreuses méthodes d'utilisation de la chaleur perdue, telles que :

===Cogénération===
:''[[Cogénération|article principal]]''
[[File:Residuelle_fr.png|350px|thumbnail|Figure 3 : Un cycle de cogénération utilise la chaleur résiduelle générée par un processus thermodynamique afin de chauffer les maisons, les voitures et d'autres appareils.]]
La [[cogénération]], ou production combinée de chaleur et d'électricité (PCCE), est utilisée dans les systèmes afin d'utiliser à la fois la chaleur et l'électricité pour des tâches bénéfiques. Il s'agit d'une utilisation très efficace du combustible, car elle permet d'utiliser une partie, voire la totalité, de la chaleur perdue qui est produite. Ces systèmes peuvent potentiellement atteindre un [[rendement]] de 80 %.<ref>Energy.gov. (April 4, 2015). ''CHP Deployment'' [Online]. Available: http://www.energy.gov/eere/amo/chp-deployment</ref> Étant donné que la chaleur résiduelle offre très peu de potentiel pour effectuer un travail, il existe de nombreuses limitations pratiques en termes de rentabilité lorsqu'on essaie de construire ce type d'installations.<ref>Forbes. (April 4, 2015). ''The Most Efficient Power Plants'' [Online]. Available: http://www.forbes.com/2008/07/03/energy-efficiency-cogeneration-biz-energy_cx_jz_0707efficiency_horror.html</ref>

===Transformation de la chaleur résiduelle en électricité===
Il existe de nombreuses façons connues de convertir une différence de température en énergie électrique. L'une d'entre elles consiste à utiliser un [[dispositif thermoélectrique]], où un changement de température à travers un matériau semi-conducteur crée une tension qui fait circuler l'[[électricité]], parfois appelé effet Peltier-Seebeck.<ref>MIT News. (April 4, 2015). ''Explained: Thermoelectricity'' [Online]. Available: http://newsoffice.mit.edu/2010/explained-thermoelectricity-0427</ref> Ce dispositif est toujours soumis aux limites imposées par la deuxième loi de la thermodynamique. En d'autres termes, il s'agit d'un moyen d'approcher la limite de Carnot du moteur, mais pas de la dépasser.

===Serres===
La chaleur résiduelle peut être utilisée pour chauffer les serres dans les climats plus froids, réduisant ainsi l'énergie nécessaire à leur chauffage.

==Références==
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Chaleur résiduelle - Historique des versions

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