Stock-E - Stockage de l’Energie

Evaluation comparée de Systèmes de Stockage Intersaisonnier - Assessement for seasonnal storage systems – ESSI

Résumé de soumission

L'objectif de ce projet est l'évaluation comparée de plusieurs procédés de stockage d'énergie thermique longue durée: à sorption solide, liquide, chaleur latente, sensible. Le premier (sorption solide/gaz) sera développé et expérimenté dans ce projet, l'évaluation des autres procédés sera basée sur les résultats de projets connexes. Les systèmes thermochimiques offrent des potentialités d'application variées, tant en niveau de température de stockage ( de 50°C à 1000°C) qu'en fonctionnalité (chaleur, froid ou revalorisation thermique). Cependant, la comparaison avec les autres systèmes impose de travailler dans un domaine commun accessible à l'ensemble des technologies, et constituant un enjeu phare pour la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre. L'étude est ainsi limitée au stockage intersaisonnier de l'énergie solaire pour le chauffage de l'habitat. On développera donc un réacteur solide/gaz de haute densité énergétique (500 kWh/m3 sont visés, pour une température de stockage de 50°C), et de taille significative (1/10 de la taille réelle). Les expérimentations semi-virtuelles, menées sur des séquences accélérées, permettront d'acquérir des données pour plusieurs conditions climatiques afin de valider le modèle global du système thermochimique. La comparaison avec les autres systèmes sera alors effectuée par simulation de l'ensemble capteurs solaires/stock/habitat. Après une étape de définition des performances cibles du système de stockage, ce projet se décline en deux phases principales. La première, d'une durée de 30 mois, se concentre sur le dimensionnement optimal du système thermochimique et implique les deux partenaires principaux du projet : PROMES, pour son expertise concernant les procédés thermochimiques, et le CEA à L'INES, pour son expertise dans l'évaluation des systèmes solaires. Le CEA à L'INES définira les séquences accélérées des expérimentations à menées. Ces informations fixeront la taille du prototype à développer, permettant a PROMES de définir, d'optimiser et de construire le système solide/gaz, qui sera testé au CEA à L'INES.
Outre le développement expérimental d'un prototype, cette phase comprend un volet de recherche fondamentale portant d'une part sur les transferts de masse et de chaleur au sein d'un milieu poreux fortement densifié, et d'autre part sur deux configurations de procédé thermochimique : soit un procédé classique constitué d'un réacteur solide/gaz et d'un évapo-condenseur, soit un procédé ouvert, ne comprenant qu'un réacteur solide/gaz réagissant directement avec humidité de l'air, et donc de moindre complexité. Dans les deux cas, l'optimisation du réacteur passe par sa modélisation 2D, couplant transfert de masse, de chaleur et cinétique chimique au sein du matériau réactif. Cette étape implique la mesure des paramètres de transfert sur un banc de caractérisation, pour des densités de matériau qui n'ont jamais été testées auparavant. Le volume et la densité énergétique du système étant fixés par les performances cibles, l'optimisation portera sur la géométrie du réacteur et la définition du réseau arborescent de diffuseurs à mettre en place.La deuxième phase du projet, d'une durée de 18 mois, concerne l'évaluation des performances et la comparaison des différents systèmes. Elle implique trois autres partenaires: le LOCIE, le LaTEP et l'entreprise DOMINGUEZ Energie, dont l'expérience acquise au travers de projets connexes apportera au consortium des modèles validés expérimentalement, concernant respectivement un stockage par absorption/cristallisation, par chaleur latente et par chaleur sensible. Chaque partenaire effectuera alors un dimensionnement sur la base des valeurs cibles définis précédemment, et chaque système sera évalué par simulation dynamique, pour plusieurs conditions climatiques et pour plusieurs types d'habitat. L'objectif est ici d'établir le domaine de pertinence pour chaque système, tant en performance énergétique, qu'en complexité et coûts estimés.

Coordination du projet

Pierre NEVEU (Organisme de recherche)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES - CENTRE DE GRENOBLE

Aide de l'ANR 747 862 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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