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 École doctorale Géosciences, ressources naturelles et environnement (Paris) , en partenariat avec Centre de géosciences (Fontainebleau, Seine et Marne) (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 d'étudier les interactions qui s'opèrent entre les deux gaz et la cavité saline dans le but de décrire le comportement thermodynamique du stockage. Deux options sont à examiner : chaque gaz est stocké séparément dans une cavité ou un mélange des deux gaz est stocké. 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. Une généralisation au comportement d'autres gaz en cavité saline sera également effectué en fonction de l'avancement de la thèse (H2, He,...)

  • 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 consist on the study of the interactions that occur between the gases and the cavern, in order to decribe the storage thermodynamic behavior. Both options are to be studied: both gases are introduced separately in the cavern or a mixture of both of them. Thermodynamical expériences will have to be planned in laboratory (measurement of the density of the mixture and the solubility gas/liquid) to establish the law of state and discover the heat/mass transfers between gas and brine in the cavity. Developed model will be implemented in an existing numerical code that modelise and optimise gas storage in salt cavern. A behavior generalization for other gases such as helium or hydrogen in salt cavern will possibly be done in this thesis depending on the progress