thermochemical Energy Storage pour les Sites isolés, la mObilité et la Récupération d'énergie fatale – ESSOR

La hausse mondiale des demandes en matières premières et énergies est actuellement sources de préoccupations et tensions géopolitiques et cela conduit les gouvernements et les industries à sécuriser leurs ressources et approvisionnements. Ce constat amène les entreprises et également le secteur de la défense à sécuriser l’approvisionnement opérationnel en améliorant les performances des systèmes et en réduisant les besoins. Dans ce contexte, le stockage de la chaleur est une piste d’amélioration puisqu’il permet d’utiliser des sources fatales ou solaires pour des applications thermiques en site isolé, pour du transport d’énergie et dans des équipements mobiles. Le stockage thermochimique de la chaleur utilisant l’adsorption / désorption d’eau dans des matériaux est particulièrement adapté à ces besoins, car il permet de stocker l’énergie à température ambiante en séparant le matériau adsorbant de l’eau. Pour restituer cette énergie, il suffit de le réhumidifier et ce, peut être réalisé avec l’humidité de l’air qui sert également de fluide transporteur de l’énergie.
Ce projet vise à développer de nouveaux matériaux de stockage dont les performances seront adaptées aux applications visées.
Pour ce faire, une nouvelle génération de matériaux (zéolites modifiées, polymères de coordination, sels hydrates imprégnés sur matériaux poreux, …) seront développés, mis en forme et caractérisés aussi bien texturellement, structurellement et thermiquement. En particulier, une amélioration de la capacité de stockage sera recherchée (enthalpie d’adsorption) et des transferts de masse et de chaleur au sein même du matériau et plus généralement dans un lit de matériau tout en garantissant une stabilité structurale pour une meilleure cyclabilité.
Ils seront testés dans différentes conditions opérationnelles dans un pilote de laboratoire existant et leurs performances seront comparées à celles de matériaux existants qui seront préalablement étudiés. En parallèle, un modèle numérique du pilote sera développé de manière à simuler les performances du système (matériau – réacteur) dans un grand nombre de configurations opérationnelles. Ce modèle sera validé à partir des essais expérimentaux réalisés dans différentes configurations. Il sera réalisé de manière à être adaptable à différents matériaux et différentes configurations de réacteur afin d’étudier précisément les différentes applications visées ; pour site isolé, le transport d’énergie d’un site à un autre et pour des véhicules avec des sources énergétiques possiblement différentes ; chaleur fatale (niveau de température, etc.) et solaire.
A partir de ces différents résultats, une étape de rétro-ingénierie permettra de faire converger les propriétés et les configurations souhaitées avec celles des matériaux développés et les configurations du réacteur. Pour ce faire, pour chaque application opérationnelle visée, un cahier des charges sera établi à partir des simulations numériques, afin de définir les propriétés optimales des matériaux et la forme du réacteur, matériaux qui seront testés expérimentalement.