Stockage thermique pour centrale solaire thermodynamique à concentration mettant en oeuvre des matériaux céramiques naturels ou recyclés

Thermal energy storage system with natural or recycled materials for concentrating solar power plant

• Auteur / Autrice : Jean-Francois Hoffmann
• Direction : Xavier Py, Vincent Goetz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique et Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 03/12/2015
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan) - Procédés- Matériaux et Energie Solaire / PROMES
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Xavier Py, Vincent Goetz, Ange Nzihou, Luisa F. Cabeza, Nicolas Calvet, Gilles Vaitilingom
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ange Nzihou, Luisa F. Cabeza

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chaleur -- Stockage

Énergies renouvelables

Centrales solaires

Mots clés libres

Centrales solaires thermodynamiques

Stockage thermique

Thermocline sur lit de roche

Simulation numérique

Huiles végétales

Matériaux naturels

Coproduit de la sidérurgie

Concentrating solar power plant

Thermal energy storage

Thermocline with filler materials

Numerical simulation

Vegetable oils

Natural materials

Steel industry co-product

Résumé

Par rapport aux ressources énergétiques fossiles combustibles, l’énergie solaire présente des caractéristiques inhérentes à la nature même de la ressource. Ce constat met en évidence la nécessité de système de stockage d’énergie. Ce travail de thèse consiste à étudier un stockage thermique pour une centrale solaire à concentration, ainsi que ses deux composants essentiels : le fluide de transfert et les matériaux de garnissage solides. La compréhension du système de stockage thermocline sur lit de roche est réalisée grâce à une approche expérimentale et numérique. Une alternative innovante sur le choix du fluide de transfert consiste à utiliser des huiles végétales. Concernant le garnissage, un matériau à géométrie contrôlée est développé à partir d’un coproduit issu de la sidérurgie. L’originalité de cette association pour le stockage thermique permet d’allier performance, disponibilité des matériaux en quantité industrielle tout en réduisant l’impact environnemental et financier.

Compare to fossil fuel energy resources, solar energy presents the inherent characteristic given by the very nature of the resource (intermittent availability). This observation highlights the need for thermal energy storage system. This doctoral thesis studies thermal energy storage for concentrating solar power plant, as well as its two essential components: the heat transfer fluid and the thermal energy storage materials. The analysis of the thermocline storage system with filler materials is achieved through experimental and numerical approaches. An innovative alternative for the heat transfer fluid consists to use vegetable oils, which offers comparable thermal properties and operating behavior to conventional thermal fluid. Regarding thermal energy storage materials, many natural and recycled materials can be used. A storage material with controlled geometry is developed from steel industry co-product. The originality of this combination for thermal energy storage combines performance, materials availability at industrial scale while reducing environmental and financial impact.