Évaluation, modélisation et optimisation de la performance énergétique de solutions de stockage d'énergie souterrain intersaisonnier à haute température sur boucles fermées dans un contexte de transition énergétique des bâtiments

Evaluating, modeling and optimizing the energy performance of inter-seasonal high-temperature underground energy storage solutions on closed loops in the context of the energy transition of buildings.

• Auteur / Autrice : Nicolas Gaston
• Direction : Laurent Mora
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Inscription en doctorat le 15/01/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : TREFLE : Fluides et Transferts

Mots clés

Mots clés libres

Stockage souterrain

Energie thermique

Inter-saisonnier

Haute température

Underground storage

Thermal energy

Inter-seasonal

High temperature

Résumé

Malgré les nombreuses études menées au cours des dix dernières années sur le stockage souterrain, certains verrous scientifiques et techniques demeurent, tels que l'efficacité énergétique du stockage inter-saisonnier en sous-sol, notamment en ce qui concerne les phénomènes hydrologiques. De plus, le contrôle et le pilotage d'un système complexe composé de nombreux éléments, tel que le type d'échangeurs géothermiques sur boucles fermées, la nature du fluide caloporteur, l'implémentation de pompes à chaleur (PAC) haute température (CO2 ou HFO) ou de machines à sorption, les systèmes de stockage tampon court termes, le réseau de distribution et les différents modes de contrôle/commande pour différents usages (chauffage et production ECS) des bâtiments, représentent des verrous importants dans l'optimisation à la fois du dimensionnement et du pilotage du système. Le projet vise à développer des solutions de modélisation pour améliorer cette connaissance, tout en s'appuyant sur des données mesurées issues d'un démonstrateur à l'échelle 1 actuellement en exploitation à Cadaujac, proche de Bordeaux. Les objectifs consistent à proposer des méthodes de calcul permettant d'aider à la conception du système complet, même à des stades très précoces, lorsque relativement peu d'informations sont disponibles.

Despite the many studies carried out over the last ten years on underground storage, a number of scientific and technical hurdles remain, such as the energy efficiency of inter-seasonal underground storage, particularly with regard to hydrological phenomena. In addition, the control and management of a complex system made up of numerous elements, such as the type of geothermal exchangers on closed loops, the nature of the heat transfer fluid, the implementation of high-temperature heat pumps (PAC) (CO2 or HFO) or sorption machines, short-term buffer storage systems, the distribution network and the different modes of control/command for different uses (heating and DHW production, etc.) of buildings, represent major obstacles to optimizing both the sizing and management of the system. The project aims to develop modeling solutions to improve this knowledge, based on measured data from a full-scale demonstrator currently in operation at Cadaujac, near Bordeaux. The aim is to propose calculation methods that can help in the design of the complete system, even at very early stages, when relatively little information is available.