Analyse thermodynamique et performances dynamiques de cycles hybrides impliquant des procédés à sorption

par Alexis Godefroy

Projet de thèse en Sciences de l'Ingénieur

Sous la direction de Nathalie Mazet et de Maxime Périer-Muzet.

Thèses en préparation à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) , en partenariat avec Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan) (laboratoire) et de TES - Thermodynamique, Energétique et Systèmes réactifs (equipe de recherche) depuis le 01-11-2017 .


  • Résumé

    L'accroissement de la variabilité de la consommation et de la production d'énergie et la multiplication des vecteurs énergétiques est un déterminant du contexte énergétique à venir. Une réponse à ces contraintes est le développement de systèmes de stockage d'énergie multifonctionnels (multi-effets utiles). Pour cela, il est possible de combiner des cycles moteurs (Rankine) et des cycles récepteurs à sorption (absorption, thermochimique) pour obtenir des cycles hybrides innovants associant multifonctionnalité et flexibilité. La thèse proposée vise à démontrer, à travers une première approche uniquement numérique, la faisabilité des cycles à sorption hybrides pour assurer des fonctions de stockage d'énergie thermique (sous forme de potentiel chimique) pour produire un effet frigorifique et/ou un travail mécanique. Il s'agira dans un premier temps d'évaluer les performances thermodynamiques (énergétique et exergétique) des différents cycles. Une modélisation dynamique sera ensuite développée pour analyser le comportement dynamique et opérationnel des différentes architectures, et, dans un deuxième temps, pour étudier et optimiser le couplage entre les différents éléments de ces cycles. La littérature sur les cycles à sorption hybrides a démontré leur fort potentiel de valorisation d'énergie thermique basse température pour la production de travail mécanique et d'effet frigorifique, mais ces études prennent très rarement en compte le caractère intrinsèquement instationnaire de ces cycles. Afin d'évaluer leur potentiel de développement, il est indispensable de caractériser de manière précise le fonctionnement dynamique de ces cycles.

  • Titre traduit

    Thermodynamical analysis and dynamic performances of hybrid cycles involving sorption processes


  • Résumé

    The increasing variability of energy consumption and production, as well as the multiplication of energy carriers, are going to play a decisive role in the future energy context. To address these constraints, an answer consists in developing multifonctional (i.e. with multiple useful effects) energy storage systems. For this purpose, one can combine power (Rankine) cycles and heat pump sorption (absorption, thermochemical) cycles in order to obtain innovative hybrid cycles which associate multifunctionality and flexibility. The proposed thesis aims to demonstrate, through a first approach which is strictly numerical, the feasibility of hybrid sorption cycles to perform thermal energy storage functions (in the form of chemical potential) to produce a refrigerating effect and / or mechanical work. At first, thermodynamic (energy and exergy) performances of the different cycles will be assessed. A dynamic modelling will be developed then, in order to analyse the dynamic and operational behaviour of the various architectures and, in a second stage, to study and optimize the coupling between elements of these cycles. The literature concerning hybrid sorption cycles has already shown their strong potential in low temperature thermal energy valuation for mechanical work and refrigerating effect production ; however, these studies rarely account for the intrinsic instationary nature of such cycles. To evaluate their developing potential, characterising precisely the dynamic working of these cycles is essential.