Description
Sujet de thèse Titre : Développement d'un Système de production de chaleur solaire pour l'habitat basé sur un Stockage Thermique par Adsorption (AD-TES)
Résumé : L'objectif du projet AD-TES est de développer une solution innovante de stockage de chaleur pour l'habitat, reposant sur le principe du stockage thermique par adsorption. Ce type de stockage thermique novateur présente des avantages tels qu'une densité énergétique théorique très élevée et l'absence de pertes thermiques entre les phases de charge et de décharge. Il est pourtant encore peu développé en raison de coûts d'investissement élevés, de la complexité de la conception du système et de son opération résultant souvent en des densités énergétiques à l'échelle système inférieures aux valeurs théoriques.
L'objectif de cette thèse est de développer un modèle numérique pour une configuration de système choisie grâce à une étude bibliographique. Ce modèle sera calibré et validé grâce à des données expérimentales issues d'un prototype mis au point par les équipes de Nobatek en collaboration avec le doctorant. Ce prototype sera ensuite utilisé pour l'optimisation dynamique du dimensionnement et des conditions opératoires. L'objectif est de tester la viabilité, technique et économique, d'un tel système pour l'approvisionnement en chaleur renouvelable d'un bâtiment.
Mots-clés : Stockage thermochimique, adsorption, physisorption, chaleur renouvelable, modélisation, optimisation
Missions - Activités principales :
Le contexte scientifique : Le stockage par adsorption est un stockage thermique novateur basé sur le procédé d'adsorption d'une molécule issue d'une phase fluide sur un média poreux. Ce phénomène est exothermique et libère ainsi de la chaleur qui peut être utilisée dans le bâtiment pour le chauffage ou la production d'eau chaude sanitaire. Cette chaleur a été précédemment stockée sous forme de potentiel d'adsorption dans le solide poreux. Pour cela, une phase de désorption des molécules de fluide a eu lieu grâce à un apport en chaleur. Le processus réversible d'adsorption permet donc de stocker de la chaleur sans pertes thermiques, puisqu'elle est stockée sous forme de potentiel. De plus, la densité d'énergie d'un tel stockage est très élevée, supérieure au stockage sensible ou latent, ce qui rend cette technologie compacte, et donc adaptée au secteur du bâtiment.
À ce jour, cette technologie est encore peu développée et des études sont nécessaires pour améliorer la conception du système, ainsi que ses paramètres opératoires, afin d'en améliorer le coût et la fiabilité. Ce projet de R&D se focalise sur ces objectifs. Des travaux préliminaires ont été réalisés au LaTEP. Un stockage par adsorption a été modélisé finement et des études de sensibilité ont permis d'identifier les paramètres de design et opératoires qui ont un fort impact sur les performances de stockage. Ce projet partenarial entre le LaTEP et Nobatek vise à identifier les applications adaptées au stockage thermique par adsorption. Il a pour ambition de concevoir un système de stockage performant, répondant aux besoins en chaleur des bâtiments résidentiels et/ou tertiaires.
Plusieurs paramètres seront pris en compte, tels que les couples adsorbant/adsorbat, la configuration du système, la température d'adsorption cible, le volume de stockage et la quantité d'énergie stockable ainsi que les sources d'énergie thermique renouvelables compatibles avec les systèmes sélectionnés. Un travail de modélisation dynamique permettra de choisir la configuration optimale, répondant aux besoins identifiés. Sur cette base, un prototype de stockeur sera conçu, fabriqué et testé en conditions réelles. Le prototype permettra de valider les modèles numériques pour ensuite les utiliser afin d'optimiser les conditions opératoires du système, en régime dynamique, pour satisfaire une demande en chaleur variable. Enfin, une étude explorera les opportunités de mise en œuvre industrielle et commerciale. Ce système, compact et performant, contribuera à une meilleure utilisation de l'énergie thermique, aussi bien dans le bâtiment que dans l'industrie. Il permettra également de réduire l'espace occupé tout en améliorant l'efficacité énergétique.
Les objectifs : Le travail de thèse portera sur la modélisation d'un système de production de chaleur renouvelable pour un bâtiment incluant un stockage thermique par adsorption. Ce modèle, une fois validé grâce à des données expérimentales, sera utilisé pour optimiser le dimensionnement ainsi que les paramètres opératoires du système en régime dynamique. Le travail de thèse se déroulera en plusieurs étapes : 1. Choisir la configuration du système.
PROFIL SOUHAITÉ
Expérience
* Expérience exigée de 1 an(s)
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