Thermodynamique du stockage de O2 et CO2 en cavités salines

par Aurélien Soubeyran

Projet de thèse en Géosciences et géoingénierie

Sous la direction de Michel Tijani et de Ahmed Rouabhi.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de GRNE - Géosciences, Ressources Naturelles et Environnement , en partenariat avec Géosciences (laboratoire) , Géosciences - Fontainebleau (equipe de recherche) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Dans le contexte de la transition énergétique en France, le stockage massif de l'énergie est une question clé pour l'intégration de sources renouvelables dans le mix énergétique. Le procédé EMO (Electrolyse-méthanation-Oxy-carburant) est proposé pour apporter une solution en boucle fermée capable d'absorber l'excédent d'électricité et de le récupérer plus tard, via le stockage transitoire de CO2 et de O2 . Ce processus implique le stockage temporaire de ces deux gaz dans des cavités salines qui ont l'avantage d'assurer une grande capacité et une réversibilité du stockage. L'objectif de la thèse est de déterminer le comportement de ces 2 gaz, individuellement ou en mélange, lorsqu'ils sont stockés en cavité saline. L'étude thermodynamique doit permettre de connaître à tout instant l'état thermodynamique du stockage et la composition des différentes phases présentes. Cela passe par l'étude des interactions entre les différentes composantes de la cavité, ainsi que les cinétiques des différentes transformations qui y ont lieu. Ce travail s'appuiera sur des expériences thermodynamiques en laboratoire (masse volumique et solubilité gaz/liquide) qui visent à établir les lois d'état des gaz et à rendre compte des transferts de chaleur et de masse entre les gaz et la saumure présente dans la cavité. Les modèles développés seront implémentés dans un code numérique existant dédié à la modélisation et à l'optimisation du stockage de gaz en cavité saline.

  • Titre traduit

    Thermodynamics of salt caverns storage of CO2 and O2


  • Résumé

    In the current context of energetic transition, the question of the energy storage at industrial scale is fundamental in order to increase the proportion of renewable energy in the energy mix. Therefore the EMO-process (Electrolysis-Methanation-Oxyfuel)is being studied to bring a closed-loop solution that absorb the electricity excess and reward it later by storing temporarily CO2 and O2. Both gases are stored in salt caverns which have a high storage capacity and offer a storage reversibility. The main goal of this PhD is to determine the behavior of these 2 gases, as they are being stored individually or commonly as a mixture in a salt cavern. This study must let us know, at every time, the thermodynamical state of the storage and the composition of each one of the present phases.This will be done through the study of the interactions between the cavern's components and the kinetics of the different kinds of transformations that can occur there. This work is based on the thermodynamical experiments done in the CTP laboratory (measurement of the density and the gas/liquid solubility) in order to establish the gases ' equations of state and to quantify the heat/mass transfers between these gases and the brine. Developed model will be implemented in an existing numerical code that modelise and optimise gas storage in salt cavern.