Génération Directe de Vapeur dans les technologies solaires à concentration – SteamSun

Le projet SteamSun explore la Génération Directe de Vapeur (GDV) dans les technologies solaires à concentration (CST) afin de contribuer à la décarbonation du mix énergétique et de certains procédés industriels. Il vise à caractériser expérimentalement et à modéliser les écoulements bouillants eau-vapeur dans des conduites macroscopiques horizontales, typiques des récepteurs solaires. L’objectif est d’améliorer la compréhension des régimes d’écoulement afin d’optimiser la production de vapeur et d’électricité tout en maîtrisant les contraintes thermomécaniques sur le récepteur. Scientifiquement, on s’attachera à caractériser, comprendre et modéliser les écoulements couplés en jeu dans ce procédé.
Le projet s’appuie sur le banc expérimental ConBo, développé au laboratoire PROMES, qui reproduit les conditions d’ébullition convective dans des tubes de grand diamètre (50 mm). Grâce à une instrumentation avancée incluant un capteur Wiremesh, il sera possible de cartographier les régimes d’écoulement (stratifié, intermittent, annulaire, etc.) et d’évaluer leurs performances thermiques associées. L’impact de paramètres tels que le débit massique, la puissance thermique et l’inclinaison du récepteur sera également étudié.
Le volet modélisation numérique du projet repose sur une approche couplée thermohydraulique et thermomécanique, en s’appuyant sur les logiciels Neptune_Cfd et Syrthes, développés pour l’industrie nucléaire. Les simulations permettront de valider ces outils pour des configurations horizontales à basse pression et d’analyser les contraintes mécaniques subies par les récepteurs.
Enfin, SteamSun ambitionne de fournir une base de données et des modèles prédictifs pour optimiser les récepteurs solaires GDV et maximiser leur durée de vie. Ces résultats seront également exploitables pour d’autres applications industrielles impliquant des écoulements bouillants, comme l’agroalimentaire ou la production de vapeur pour des procédés spécifiques.