Outils de SImulation du comportement des Réservoir de stockage d'HYdrogène Spécifiques au type IV – OSIRHYS IV

Le stockage embarqué de l’hydrogène reste un frein reconnu au développement à grande échelle des piles à combustibles (PAC). Le stockage de l’hydrogène gazeux sous très haute pression dans des réservoirs de type IV est à l’heure actuelle la technologie la plus mature. Cependant le prix de ces réservoirs reste encore très élevé pénalisant de ce fait tout déploiement commercial à cause de l’utilisation conséquente de fibres de carbone dont le coût représente 50% à 70% du coût du réservoir. Une réduction significative du coût des systèmes de stockage nécessite un raccourssicement de la phase de développement d'un nouvau réservoir et une optimisation de la structure composite qui passe par la simulation numérique or, à l’heure actuelle, les concepteurs utilisent des modèles simplifiés et souvent très éloignés de la réalité (comme l’utilisation d’éléments coques alors que l’épaisseur du composite de 20mm implique des éléments 3D). Pour le dimensionnement, les critères de rupture s’appliquent généralement à des structures plus simples (géométrie et empilement) et ne sont pas adaptés aux différents phénomènes de dégradation d’un composite de forte épaisseur. A cela s’ajoute une incertitude sur le matériau. En effet les propriétés mécaniques sont mesurées sur des éprouvettes drapées qui ne rendent pas compte du procédé de mise en œuvre d’un réservoir. L’ensemble de ces incertitudes ou approximations entraine une limite dans l’optimisation de la structure et donc des performances des réservoirs de stockage ce qui amène les fabricants à surdimensionner exagérément la partie composite et donc le prix de vente de ces objets. Le but du projet OSIRHYS IV est d’étudier ces différents points afin d’obtenir des modèles et critères fiables, adaptés aux réservoirs de stockage hyperbare de l’hydrogène de type IV. Pour cela, le projet s'adresse à toute la chaine de conception et simulation. Il vise à mieux caractériser le matériau et son procédé de mise en œuvre (enroulement filamentaire principalement) afin de mettre en place une base de données solide et commune à tous les partenaires qui servira de base pour la suite du travail. La validation des différents modèles s’appuie sur des essais et mesures menés sur des structures simples mais représentatives du procédé de fabrication (anneaux par exemple) puis sur des réservoirs complets de volumes réduits (e.g. 2L) dont la fabrication et la reproductibilité sont bien connues. Afin que la modélisation soit la plus représentative possible, elle couvrira l’ensemble des conditions d’utilisation à savoir sa tenue mécanique propre avec les coefficients de sécurité associés mais aussi le cyclage mécanique et le comportement aux températures extrêmes (-40°C et +85°C). La finalité de ce projet est de développer et valider des modèles pour permettre de mieux concevoir (bureau d’étude), développer, fabriquer et tester à moindre coût un réservoir avec une structure calculée optimisée