Système de Stockage Energétique par Chaleur Latente basé sur des CMC à Ultra-Haute Température – LaTESt-CUT

Les fluctuations dans la production d’énergie par des sources renouvelables entraînent une demande pour des solutions innovantes de stockage d’énergie. Dans ce contexte, les systèmes de Stockage d’Energie Thermique par Chaleur Latente à Ultra-Haute Température (UHT-LHTES) attirent l’attention par leur capacité à stocker et convertir efficacement l’énergie thermique au-delà de 1000°C. Ces systèmes peuvent capturer l’énergie solaire, la chaleur fatale à haute température, ou l’électricité et les reconvertir en chaleur ou électricité au besoin, apportant de la stabilité au réseau et facilitant l’intégration de l’énergie provenant de sources renouvelables. Grâce à leur haute densité d’énergie, les systèmes UHT-LHTES ont des designs compacts, commodes à employer pour un stockage décentralisé.
Cependant, travailler à ultra-haute température présente des défis d’ingénierie, concernant d’une part la mise au point d’un matériau de stockage thermique performant et d’autre part la durabilité et la réactivité des matériaux de contention. Pour le stockage, les alliages de silicium déjà développés présentent le défaut majeur de contenir beaucoup de bore, un élément coûteux et d’approvisionnement problématique. Il est proposé ici de les remplacer par de nouvelles compositions permettant de satisfaire le cahier des charges à moindre coût. Quant aux matériaux de contention, les Composites à Matrice Céramique (CMC) se présentent comme des candidats idéaux grâce à leur stabilité thermique exceptionnelle à haute température, leur résistance à la corrosion, leur ténacité à la fracture, leur résistance aux chocs thermiques et leur faible densité.
Le projet LaTESt-CUT va relever ces défis en proposant un design compact et modulaire d’un prototype d’accumulateur UHT-LHTES (TRL4) en utilisant des solutions CMC économiquement abordables et des méthodes d’assemblage sans emploi de la pression. L’efficacité de ce système sera poussée à la limite grâce à l’application de Matériaux métalliques à Changement de Phase (mPCM) tels que des alliages base silicium, en testant leur interaction et leur compatibilité thermochimique avec les matériaux CMC proposés dans un environnement représentatif allant jusqu’à 1300°C en conditions de cyclage thermique.
Les solutions économiquement abordables de stockage d’énergie sont essentielles pour une société décarbonée et un réseau électrique flexible. Les systèmes UHT-LHTES peuvent augmenter l’efficacité et la soutenabilité dans divers secteurs d’application à hautes températures (eg. solaire à concentration, sidérurgie, manufacture du verre) en permettant une meilleure récupération d’énergie, apportant ainsi un soutien à la décarbonation. Deux défis pour le déploiement des systèmes UHT-LHTES dans des sites industriels sont la mise au point d’un alliage de silicium performant et économiquement viable et le développement des matériaux CMC de l’enceinte de contention, destinés à résister à des environnements à haute température et corrosifs tout en maintenant l’intégrité structurale sur de nombreux cycles thermiques.