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Auteur(s)
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Jean-Pierre DUMAS : Professeur - Directeur du laboratoire de thermodynamique et énergétique (LTE) - Université de Pau et des Pays de l’Adour
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L’électricité, qui est un important vecteur de l’énergie présente de nombreux avantages :
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elle peut être produite à partir de multiples sources primaires fossiles et non fossiles ;
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elle peut être transportables en grande quantité et sur de grandes distances ;
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elle est convertibles dans les principales formes d’énergie mécanique, chimique et thermique.
Par contre, l’un de ses inconvénients majeurs est qu’elle n’est pas stockable, excepté en repassant sous une autre forme d’énergie, notamment chimique (piles), mécanique (centrale de pompage de l’eau) ou thermique (objet du présent article). Des efforts sont donc nécessaires dans le domaine du stockage de l’énergie. C’est ce qu’encouragent les pouvoirs publics dans un rapport sur les Technologies Clés 2005 [1] où le thème du stockage de l’énergie est identifié comme majeur et sur lequel un effort de recherche et développement doit se concentrer. En particulier, les auteurs du rapport demandent « une multiplication, dans des conditions économiques intéressantes, des capacités massiques de stockage par un facteur 10 qui permettrait de modifier considérablement le paysage énergétique ».
Ainsi l’industrie du froid est souvent confrontée à une demande énergétique non constante avec des « pics » et des « creux ». Il est alors intéressant de stocker l’énergie pour une utilisation différée profitant d’une meilleure tarification de l’énergie pour un investissement moindre basé sur une utilisation moyenne.
Après quelques généralités sur le stockage de l’énergie thermique, nous décrivons tous les avantages du stockage par chaleur latente grâce aux transformations solide-liquide (corps purs ou solutions) dont nous rappelons les aspects phénoménologiques en insistant sur le phénomène de surfusion qui, parfois, est une source d’ennuis ou d’incompréhensions.
La majeure partie de cet article est consacrée à la description des trois méthodes principales pour le stockage du froid par chaleur latente :
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les bacs à glace dont la technique est maintenant éprouvée et basée sur une expérience très ancienne ;
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la méthode utilisant les nodules encapsulés qui, depuis quelques années, est opérationnelle ;
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le coulis de glace qui en est encore au stade de la recherche et du développement.
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Conclusion
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8. Fluides frigoporteurs diphasiques
Ce type de fluide n’est pas encore très répandu et il n’y a que de très rares installations. Cette technique reste encore du domaine de la recherche et du développement [13].
Comme évoqué plus haut (cf. § 5.3), l’idée d’un fluide frigoporteur véhiculant un solide qui peut échanger sa chaleur latente au cours de son changement de phase est très séduisante et apparemment simple. Toutefois, la mise en œuvre pose quelques problèmes.
Prenons l’exemple du coulis de glace qui est celui qui fait l’objet de l’essentiel des études [26]. Il faut, en effet :
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fabriquer de la glace sous forme de grains ou de paillettes en grande quantité ;
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faire circuler ce coulis sachant que la différence de densité entre la glace et le liquide risque de perturber l’écoulement, les parties solides ayant tendance à s’accumuler vers le haut. Il est aussi nécessaire d’avoir des tuyauteries, des pompes, des coudes voire des débitmètres ou capteurs de pression adaptés ;
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prévoir une cuve de stockage ;
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considérer les nouveaux types d’échange avec les parois des échangeurs pour ces mélanges liquide-solide.
8.1 Constitution des fluides frigoporteurs
Il est bien évident que le fluide auquel on peut penser tout de suite est le mélange eau-glace. Il ne satisfait pas toujours à ce qui est demandé. En effet, la température de 0 C correspond à l’équilibre eau-glace est souvent trop haute pour l’utilisation envisagée. De plus, nous sommes dans le cas d’un état indifférent (variance w = 1), ce qui induit que, à pression atmosphérique, la température reste constante et que la quantité de glace peut être quelconque.
C’est pourquoi il est envisagé d’utiliser des solutions binaires. Dans ce cas, la variance est w = 2. À la pression...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Les Technologies Clés 2005. Ministère de l’Économie, des Finances et de l’Industrie. - Édition de l’Industrie, Télédor 536 Paris.
-
(2) - LANE (G.A.) - Solar heat storage. - CRC Press Inc. Boca Raton, 238 p., Floride (1983)
-
(3) - CLAUSSE (D.), BABIN (L.), COMBES (B.) - Étude par AED du comportement au cours de cycles de refroidissement-réchauffement de microcristaux de
. - Congrès AFCAT-JCAT Nancy (1981).
-
(4) - MONDIEIG (D.), ESPEAU (Ph.), ROBLES (L.), HAGET (Y.), OONK (H.A.J.), CUEVAS-DIARTE (M.A.) - Mixed crystals of n-alkane pairs. A global view of the thermodynamic melting properties. - J. Chem. Soc. Faraday Trans., 93 (18), p. 3343-3346 (1997).
-
(5) - MONDIEIG (D.), MARBEUF (A.), ROBLES (L.), ESPEAU (Ph.), HAGET (Y.), CALVET-PALLAS (T.), CUEVAS-DIARTE (M.A.) - Thermoadjustable molecular alloys for energy storage and thermal protection. Fundamental aspects and...
1 Adresse internet de l’auteur
http://www.univ-pau.fr/RECHERCHE
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AFF Association Française du Froid (Commission Frigoporteurs http://www.aff.asso.fr
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Baltimore Air Coil Co. – Baltecare http://www.baltaircoil.com
Evapco Inc. (Evapo Europe, SRL, Milan) http://www.evapco.com
Axima Réfrigération SA (anciennement Quiri) https://www.equans.fr/nos-metiers/axima-refrigeration-france/refrigeration
Cristopia (Cristopia Energy System) http://www.cristopia.com
Paul Mueller Company http://www.muel.com
Sunwell Technologies Inc http://www.sunwell.com
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