Cycles thermochimiques hybrides à compression : application aux micro-réseaux de cogénération électricité/froid
Auteur / Autrice : | Antoine Perrigot |
Direction : | Driss Stitou, Pascal Ortega |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences de l'ingénieur |
Date : | Soutenance le 06/12/2022 |
Etablissement(s) : | Perpignan |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Énergie environnement (Perpignan) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan) |
Jury : | Président / Présidente : Nolwenn Le Pierrès |
Examinateurs / Examinatrices : Maxime Périer-Muzet, Régis Olivès | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Marie Duquesne, Daniel Hissel |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Les travaux présentés s’inscrivent dans le cadre du projet ANR "RECIF", qui vise à développer un micro-réseau de polygénération isolé spécifiquement adapté aux besoins insulaires, principalement d’électricité et de froid à partir d’énergie solaire photovoltaïque. Un stockage d’hydrogène, via un électrolyseur et une pile à combustible, est mis en œuvre pour pallier l’intermittence de la ressource solaire. Les travaux menés s’intéressent plus particulièrement à l’intégration supplémentaire de procédés de stockage thermochimique afin d’améliorer l’efficacité énergétique globale de ce micro-réseau en rendant possible une valorisation en froid de l’importante quantité de chaleur basse température rejetée par ces deux composants.Pour permettre une valorisation de ces rejets thermiques de basse température pour des applications de réfrigération et congélation, diverses configurations hybrides de procédés thermochimiques / compression mécanique de vapeur ont été évaluées pour une large gamme de couples réactifs. Une étude expérimentale de cette hybridation a ensuite été menée afin de mieux comprendre l’interaction réacteur thermochimique / compresseur dans certaines phases de fonctionnement. Ces travaux démontrent ainsi la possibilité d’exploiter et valoriser la chaleur disponible à des températures proches de la température ambiante en permettant de produire du froid à de très basses températures.Un outil basé sur un algorithme d’optimisation par essaims particulaires (PSO) a été développé pour permettre un dimensionnement et une gestion optimisés des différents stockages énergétiques d’un micro-réseau. Des typologies de profils de charges (électrique/froid) les plus pertinentes du point de vue technico-économique ont ainsi pu être identifiés. Un modèle dynamique du procédé hybride de stockage thermochimique à compression a été développé selon le formalisme multiphysique REM (Représentation Énergétique Macroscopique) et validé expérimentalement. L’inversion d’un tel modèle a permis d’identifier des structures de contrôle/commande et d’envisager ainsi des stratégies de commande novatrices pour les procédés thermochimiques, tel que par exemple la régulation de la température d’une pile à combustible tout en maximisant la valorisation en froid de la chaleur émise par celle-ci.Ces travaux permettent ainsi d’envisager de futurs développements de procédés hybrides thermochimiques à compression pour de nouvelles applications comme la réfrigération voire la congélation en exploitant et valorisant des rejets thermiques à basse température proche de l’ambiance.