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réseaux et stockage thermique

Optimiser mécaniquement les systèmes de stockage de chaleur à matrice solide


​Le premier outil d'étude de la poussée d'un milieu granulaire sur les parois de la cuve qui le contient a été mis au point. Il servira à dimensionner et optimiser les réservoirs de stockage de chaleur de type « thermocline dual ».

Publié le 14 janvier 2019

​Les systèmes de stockage de chaleur sont utiles dans bien des cas : pour valoriser la chaleur issue des processus industriels, récupérer l’énergie excédentaire ou découpler la production d’énergie thermique et son utilisation. Le Liten, institut de CEA Tech, qui avait développé une technologie dite de « stockage thermocline à matrice solide » efficace et économiquement intéressante pour un projet de centrale solaire à concentration, vient de mettre au point un dispositif unique pour optimiser le dimensionnement mécanique de ce type d’installation.

En effet, les réservoirs thermoclines utilisent un mélange de fluide caloporteur liquide et d’une matrice solide (milieu granulaire pouvant être composé de roches, de billes de céramique, de rebus issus de l’industrie etc…), et sont soumis au problème du thermal ratcheting : lors des phases de chauffe, la cuve se dilate et la matrice solide s’affaisse pour occuper l’espace libéré. Lors des phases de refroidissement, elle se contracte et subit la pression du lit de roches tassées. Afin d’appréhender ce phénomène peu étudié, le Liten a développé un modèle numérique de réservoir cylindrique rempli de billes sphériques subissant des cycles de chauffage/refroidissement en utilisant des lois de comportement de milieux granulaires. Simultanément, le laboratoire a conçu une installation expérimentale constituée d’un réservoir en aluminium rempli d’un mélange fluide / solide permettant de valider le modèle du réservoir soumis à des cycles thermiques. 

Ces outils seront utilisés pour mieux dimensionner les cuves en tenant compte de la contrainte accumulée lors des cycles de fonctionnement. Ils seront également applicables dans tous les domaines où une matrice solide soumise à des cycles de dilatation/contraction est contenue dans un réservoir, par exemple les silos à grains ou le stockage dans des hydrures.

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