Matériaux et systèmes de stockage thermique en chaleur sensible pour centrales électro-solaires thermodynamiques

Materials and thermal storage systems by sensible heat for thermodynamic electro-solar plants

• Auteur / Autrice : Tamar Nahhas
• Direction : Xavier Py, Sophie Grégoire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique et Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 27/10/2017
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christian Cristofari, Doan Pham Minh, Catherine Bessada, Régis Olivès
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christian Cristofari, Doan Pham Minh
• DOI : 10.70675/5e00f02az50e8z467dzbeacza847eba797b0

Mots clés

Mots clés contrôlés

Centrales solaires

Chaleur -- Stockage

Simulation par ordinateur

Basalte

Roches siliceuses

Mots clés libres

Centrale solaire thermodynamique

Stockage thermique

Thermocline sur lit de roche

Silex

Basalte

Simulation numérique

Analyse du cycle de vie

Analyse GIS

Concentrating solar power plants

Thermal energy storage

Thermocline packed bed of rock storage system

Silex

Basalt

Numerical simulation

Life cycle analysis

GIS analysis

Résumé

L'énergie solaire est connue pour sa nature intermittente par rapport aux ressources d’énergie fossile. Cette observation souligne la nécessité d'utilisation d’un système de stockage d'énergie thermique. Le système de stockage thermocline est considéré comme un système de stockage rentable. La présente thèse vise à étudier le potentiel des roches basaltiques et siliceuses comme des candidates matériaux de stockage pour les centrales solaires concentrées. Les études expérimentales des propriétés thermo-physiques et thermomécaniques de ces roches à des températures allant jusqu'à 1000°C montrent que ces roches offrent de bonnes propriétés thermiques par rapport aux matériaux classiques de stockage. L'analyse du système de stockage thermocline sur un lit de roches à air direct est réalisée par une approche numérique. En outre, cette recherche vise également à évaluer l’impact environnementale de ce type de système de stockage en effectuant une analyse comparative de son cycle de vie. Enfin, une étude complémentaire réalisée dans le but de produire une carte d'indice de pertinence a permis d’identifier les zones les plus appropriées pour la construction des centrales solaires en Egypte. L'originalité de cette approche alternative pour le stockage d'énergie thermique est qu’elle combine la performance et la disponibilité des matériaux de stockage tout en réduisant leurs impacts environnementaux et financiers.

Compare to fossil fuel energy resources, solar energy is known for its intermittent nature. This observation highlights the need for the use of a thermal energy storage system. The thermocline storage system is considered as a cost-effective storage system. This thesis aims to study the potential of basalt and silex rocks as candidate storage materials for concentrated solar power plants. Experimental studies of the thermo-physical and thermo-mechanical properties of these rocks at temperatures up to 1000°C show that these rocks offer good thermal properties compared with conventional storage materials. The analysis of the thermocline storage system of air rock-packed bed is carried out using a numerical approach. This research also aims to assess the environmental impact of this type of storage system by conducting a comparative analysis of its life cycle. Finally, a complementary study carried out with the aim of producing a relevance index map made it possible to identify the most suitable areas for the construction of solar power plants in Egypt. The originality of this alternative approach for thermal energy storage is that it combines the performance and availability of storage materials while reducing their environmental and financial impacts.