Stockage de chaleur

Le CES développe des travaux dans le domaine de l’intégration des systèmes de stockage dans les systèmes énergétiques. Les travaux concernent, en particulier, la flexibilisation des systèmes énergétiques par le rajout du stockage. L’emplacement, la taille des systèmes de stockage et leur nature sont alors étudiés. Les technologies de stockage étudiées sont relatives au stockage thermique (chaleur latente et chaleur sensible) et au stockage sous forme d’air comprimé.

Stockage thermique dans le bâtiment

L'introduction des énergies renouvelables intermittentes, la mise en place d'une réglementation thermique qui baisse les besoins de chauffage d'un facteur 5 à 10, entraîne une re-conception des moyens de chauffage intégrant efficacité énergétique et effacement d'équipements domestiques lors des heures de pointe. Les travaux du CES comportent l'étude et la conception d'une PAC intégrant un stockage thermique par chaleur latente dans son condenseur.

Ce stock permettra un effacement d'au moins deux heures. Les besoins d'une maison basse consommation (BBC) ont été évalués ainsi que la quantité de chaleur à stocker afin d'assurer cet effacement. Une étude sur le phénomène de changement de phase et les MCP a été menée afin de sélectionner un matériau adapté à cette application. Le phénomène de changement de phase a été modélisé en régime dynamique. Quatre matériaux candidats ont été sélectionnés et analysés par colorimétrie différentielle (DSC) avec ajustement par méthode inverse. Plusieurs structures de l'échangeur stockeur ont été proposées, simulées et optimisées et deux ont été choisies et réalisées. Les deux échangeurs réalisés ont été testés seuls et intégrés dans un système de PAC. La dernière génération a donné des résultats très encourageants pour le développement d'une PAC à stockage efficace. Finalement, l'apport de stockage a été évalué en termes d'efficacité énergétique et d'émissions de CO2. Cette PAC présente une amélioration potentielle du COP saisonnier de 20 à 30 % comparativement à des PAC air/eau et air/air du fait de la gestion intelligente du stockage/déstockage d'énergie en faisant fonctionner la PAC pendant les heures les plus favorables de la journée et en évitant les cycles courts de fonctionnement correspondant aux besoins thermiques faibles.

Stockage thermique dans les systèmes embarqués

Dans le domaine des systèmes embarqués, des travaux menés par le CES ont permis d’étudier le rôle du stockage thermique dans les véhicules électriques. Les travaux montrent qu’il est possible de réduire la consommation d’énergie liée au chauffage sur les trajets de courte distance en dotant les véhicules d’un réservoir d’eau chaude de 50 litres à une température de 90°C.

La figure ci-dessous montre le temps d’autonomie assuré par le stockage de chaleur. Les résultats montrent qu’on peut couvrir avec ce type de stockage les pics d’appel de puissance. Ceci permettra de dimensionner les systèmes embarqués sur les points nominaux et non sur les points de fonctionnement à régime maximal.

 

 

Stockage de chaleur - MINES ParisTech
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