Modélisation numérique et optimisation pour le stockage d'énergie – NumOpTES

Le stockage d'énergie thermique (TES) est un élément clé pour garantir efficacement la production de chaleur et son utilisation lorsque l'offre et la demande de chaleur sont déphasées en espace et en temps. Les systèmes TES se retrouvent dans de nombreux domaines d’applications : chauffage et refroidissement solaires des bâtiments ; production d'électricité par des procédés de conversion thermique ; stockage saisonnier en combinaison avec des systèmes de chauffage urbain... Les moyens expérimentaux, les plus courants, pour améliorer le transfert de chaleur à travers des matériaux de stockage de chaleur, généralement appelés matériaux à changement de phase (PCM), consistent par exemple à ajouter des matériaux à changement de phase encapsulés sous forme de sphères. Dans ce projet, notre objectif est de proposer et d’analyser, des algorithmes efficaces et faciles à mettre en œuvre, permettant la simulation du processus de changement de phase et l'optimisation de l'emplacement des capsules afin d'accélérer le processus de chargement/déchargement. Pour cela des solutions utilisant des modèles d'ordre complet et des modèles d'ordre réduit (ROMs) seront effectuées. Pour atteindre nos objectifs, il sera nécessaire de : 1) proposer un solveur pour simuler le changement de phase dans un milieu chargé de capsules dont le rôle est de stimuler le transfert. Un solveur développé par I2M existe déjà pour simuler le changement de phase sans les capsules, il s’agit donc de modéliser numériquement leurs présences et leurs interactions avec le PCM porteur; 2) développer des outils d'optimisation mathématiques et algorithmiques afin d'améliorer les performances et le comportement du PCM; 3) construire des ROMs paramétriques efficaces et robustes afin de diminuer considérablement le temps de calcul de la méthode d'optimisation et enfin 4) valider les outils développés par le biais de benchmarks et des comparaisons avec des expériences. au laboratoire.