Développement d'un outil de coupe économique et écologique pour le broyage des végétaux : analyse du mode de coupe, prototypage et innovation des moyens de coupe et de broyage

Consumption of fuelwood, mainly in the form of wood chips, is growing to achieve the goal fixed by the “Grenelle de l’Environment” Laws. Increasing wood chip production needs more and more raw materials and use of wood chippers or shredders is well established. These machines are very energy-consuming particularly in gasoline. First, this thesis presents original methods for measuring chipper performance and focuses on influence of cutting parameters on energy efficiency. Wood chipper energy performance is defined by the ratio between tonnes of dry wood chips and power consumed by the machine to produce them. Using energy efficiency determination method, all wood chippers will be compared and will help customer to choose the machine that consumes the least energy to produce wood chips. Wood chipper performance is measured at two different locations: one closer to the cutting area and the other at the wood chipper drive. The results show that wood chipper performance factor is properly defined and cutting parameters impacts wood chip performance. Cutting optimization halves the chipper fuel consumption to produce the same wood chips quantity. The results also show the limits of safeguard that reduce by 40% chipper performance. This thesis must help designers for developing more efficient machines to reduce their impact on the environmentL’utilisation des plaquettes bois dans le secteur de l’énergie est en pleine croissance depuis les objectifs fixés par le grenelle de l’environnement. Cette utilisation croissante nécessite de plus en plus de matière première ainsi que des matériels de transformation. Ces machines de type déchiqueteuse / broyeur forestier consomme beaucoup d’énergie et dont la principale source est le pétrole. C’est pourquoi cette recherche propose dans un premier temps de définir un moyen d’évaluer la performance énergétique de ces machines puis dans un deuxième temps d’évaluer l’influence des paramètres de coupe sur la performance énergétique. Ce critère est défini comme le rapport entre la tonne de plaquettes sèches et l’énergie consommée par la déchiqueteuse. Il permettra d’évaluer une déchiqueteuse du marché. L’évaluation de la performance énergétique est réalisée en deux endroits distincts de la déchiqueteuse, proche de la coupe et de manière globale. Les différents résultats de l’influence des paramètres de coupe sont présentés afin de caractériser les plus importants dans le but d’une optimisation de la machine étudiée. Cette optimisation a permis de doubler la performance énergétique de la machine. La thèse a également mis en évidence les limites de l’utilisation de certains organes de sécurité réduisant la performance énergétique de 40%. Les différents travaux de recherche doivent permettre d’aider les concepteurs dans le dimensionnement de la source d’énergie nécessaire pour déchiqueter le boi