Stockage d'énergie solaire par absorption : attention sur les échangeurs de masse et chaleur, procédé expérimental et modélisation

Storage of solar energy by absorption : focus on the heat and mass exchangers, and process experimentation and modelling

• Auteur / Autrice : Fredy Huaylla Roque
• Direction : Benoît Stutz, Nolwenn Le Pierrès
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences Pour l'Ingénieur
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et ingénierie des systèmes, de l'environnement et des organisations (Chambéry ; 2007-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Optimisation de la Conception et Ingénierie de l'Environnement

Mots clés

Mots clés libres

Absorption

Stockage de chaleur intersaisonnier

Transfert de chaleur et de masse

Bromure de lithium/eau

Simulation dynamique

Prototype

Absorption

Interseasonal heat storage

Heat and mass transfer

Lithium bromide/water

Dynamic simulation

Prototype

Résumé

Une précédente étude a permis d’étudier le procédé d’un point de vue théorique et pratique. Une étude numérique a été menée pour quantifier les potentialités énergétiques du procédé, ses performances et ses limites. Un prototype de démonstration a été conçu, construit et expérimenté et a démontré la faisabilité du concept envisagé. Il a également permis de mettre en évidence des contraintes qu’il convient maintenant de surmonter afin de rendre le procédé utilisable. Une étude plus poussée devra être menée au niveau des échangeurs mis en jeu dans le procédé. Ces échangeurs-réacteurs mettent en jeu des phénomènes de transfert de chaleur, de masse et des phénomènes de sorption à basse pression. Les corrélations existantes ne permettent cependant pas de dimensionner et d’optimiser leur fonctionnement, qui influe de façon importante sur l’efficacité globale du système. Il conviendra donc d’étudier expérimentalement de nouvelles configurations d’échangeurs et d’en évaluer les performances,sur un banc expérimental dédié à leur caractérisation dans les conditions de fonctionnement spécifiques au système de stockage. Par ailleurs, d’autres couples réactifs que ceux déjà testés peuvent être envisagés. Cette étude de couples possibles sera menée par d’autres laboratoires partenaires du projet. Une fois qu’un couple intéressant sera mis en évidence par leurs études locales, il conviendra de mettre en œuvre expérimentalement ce couple dans le procédé global et d’en évaluer ainsi les performances réelles. Cette mise en œuvre se fera sur le prototype déjà existant, qui devra également être amélioré suite aux résultats obtenus sur l’optimisation préalable des échangeurs.

A previous study has permitted to study the process since a theoretical and practical approach. A numerical study has been done for quantifying the process energy potential, its performance and limits. A demonstration prototype has been designed, built and tested and it has demonstrated the feasibility of the envisaged concept. It has also permitted to put in evidence some constraints that must be overcome in order to make the process usable. A more advanced study will be done concerning heat exchangers used in the process. These exchangers-reactors involve phenomena of heat and mass transfer and phenomena of sorption at low pressure. Although, existing correlations do not allow to size or to optimise their functioning that influences in an important way on the global system efficiency. Then, it will be convenient to study experimentally some new exchanger configurations and to evaluate their performance in an experimental bench dedicated to its characterisation in storage system specific working conditions. In the other hand, reactive couples different of those already tested can be considered. This study of possible couples will be carried by other laboratories associated to the project. Once an interesting couple will be found by its local studies; it will be convenient to test experimentally this couple in the global process and to evaluate its real performance. This implementation will be done in the existing prototype; which will be also optimised as a result of conclusions obtained from previous exchanger optimisation stage.