Stockage thermique à base d'éco-matériaux locaux pour centrale solaire à concentration : cas du pilote CSP4AFRICA

Thermal energy storage based on local eco-materials for concentrating solar power plants : case of CSP4africa pilot

• Auteur / Autrice : Eric Kenda Nitedem
• Direction : Xavier Py, Yézouma Coulibaly
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique et Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 08/12/2017
• Etablissement(s) : Perpignan en cotutelle avec Institut international d'ingénierie de l'eau et de l'environnement
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement (Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan) - Laboratoire énergie solaire et économies d’énergie (Ouagadougou)
• Jury : Président / Présidente : Dieudonné Joseph Bathiebo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dieudonné Joseph Bathiebo, Salifou Ouiminga, Patrick Echegut, Emmanuel Nanema
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Salifou Ouiminga, Patrick Echegut

Mots clés

Mots clés contrôlés

Jatropha curcas

Recyclage

Déchets industriels

Afrique occidentale

Centrales solaires

Chaleur -- Stockage

Mots clés libres

Stockage thermique

Huile végétale de Jatropha curas

Matériaux naturels et recyclés

Elaboration

Centrale solaire à concentration

Afrique de l'Ouest

Thermal energy storage

Vegetable oil of Jatropha curas

Natural and recycled materials

Elaboration

Concentrating Solar Power Plant

West Africa

Résumé

Convaincu de l’intérêt et du potentiel des matériaux naturels et des déchets industriels, cette thèse a contribué à la mise au point de matériaux de stockage de la chaleur (TESM) pour les CSP en Afrique de l’Ouest. Plus spécifiquement, ce travail de recherche a porté sur la valorisation de la latérite du Burkina Faso, des cendres de foyer des centrales à charbon de la société SONICHAR au Niger, des résidus en carbonate de calcium (chaux) de l’industrie de production de l’acétylène au Burkina Faso et l’huile végétale de Jatropha curcas de la société Belwet au Burkina Faso. Les résultats de cette étude ont permis de montrer que l’huile de Jatropha curcas peut être considérée comme une alternative viable aux fluides de transfert et aux TESM conventionnels pour les CSP fonctionnant à 210 °C. Les matériaux élaborés à partir des cendres de foyer et de la latérite présentent un caractère réfractaire en raison de la présence de mullite et de spinelle. L’ajout de chaux permet de réduire le point de fusion tout en préservant le caractère réfractaire et conducteur des phases obtenues. En raison de leurs stabilités, et l’absence de conflit d'utilisation, les matériaux obtenus peuvent être utilisés comme TESM dans CSP à des températures allant jusqu’à 900 °C.

Convinced of the interest and potential of natural materials and industrial waste, this thesis has contributed to the development of heat storage materials (TESM) for CSPs in West Africa. More specifically, this research focused on the valorization of laterite from Burkina Faso, the bottom ashes from the coal-fired power plants of SONICHAR in Niger, residues of calcium carbonate (lime) from the acetylene in Burkina Faso and the vegetable oil of Jatropha curcas from the company Belwet in Burkina Faso. The results of this study showed that Jatropha curcas oil can be considered as a viable alternative to conventional HTF and TESM for CSP operating at 210 °C. The materials elaborated from bottom ashes and laterites present a refractory character due to the presence of mullite and spinel. The addition of lime makes it possible to reduce the melting temperature while preserving the refractory and conductive character of the obtained phases. Due to their stabilities, and the absence of conflict of use, the obtained materials can be used as TESM in CSP at temperatures up to 900 °C.