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RÉSUMÉ
La chaleur et le froid sont des domaines importants de l’économie de l’énergie. La possibilité de les stocker de manière efficace et durable permettrait d’améliorer considérablement le potentiel d’utilisation de l’énergie solaire thermique. Les différentes méthodes de stockage de la chaleur sont présentées, avec les principales technologies existantes ou en cours de développement. Il existe deux domaines d’application distincts, dont le principal concerne le chauffage et la climatisation des bâtiments et l’autre le stockage de chaleur à haute température pour l’industrie, notamment pour le solaire thermodynamique. Les avantages et inconvénients, les domaines d’application ainsi que les perspectives de développement de ces différentes techniques de stockage sont présentés.
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Pierre ODRU : Consultant, France
INTRODUCTION
Les énergies renouvelables, notamment d’origine solaire, sont une ressource très importante, mais diluée et variable, et souvent en décalage par rapport aux besoins. La disposition de moyens de stockage efficaces et économiques permettrait d’en améliorer fortement la pénétration. Le cas de l’électricité est bien connu et documenté. Le stockage de la chaleur, principalement d’origine solaire, est un domaine lui aussi très important de l’économie d’une énergie propre et décarbonée, mais généralement moins connu. Cet article se donne pour objectif d’en introduire l’ensemble des principes et des problématiques.
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MOTS-CLÉS
absorption Adsorption Matériau à changement de phase Réaction thermochimique Energie solaire Chaleur sensible Chaleur latente
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Matériaux à changement de phase
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3. Application du stockage de chaleur sensible au bâtiment
3.1 Réservoirs de stockage par chaleur sensible à basse température
Indépendamment des stockages passifs dans le béton ou le matériau d’une construction, l’eau, au vu de l’ensemble de ses propriétés, constitue le matériau de choix pour le stockage de chaleur sensible pour le bâtiment. Ce type de stockage est particulièrement intéressant dans le cas d’une source de chaleur à température variable, comme le solaire thermique, mais aussi pour des raisons économiques lorsque les tarifs de l’électricité s’y prêtent, avec par exemple un tarif de nuit suffisamment bas, ou tout simplement pour éviter les séquences démarrages arrêts systématiques et l’usure du matériel correspondante. Toutefois, malgré une chaleur massique relativement élevée, les volumes nécessaires à des stockages d’eau de type intersaisonniers par exemple sont très importants. La durée de stockage est donc un paramètre fondamental.
L’eau chaude peut avoir deux types de fonction simultanée ou non : alimenter le circuit d’eau chaude sanitaire et chauffer en hiver (rafraîchir éventuellement en été, au cours de la phase de stockage).
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La taille optimale de l’installation de stockage thermique dépend de l’application concernée et fait intervenir plusieurs facteurs :
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les conditions d’ensoleillement, la surface des collecteurs solaires et leur efficacité ;
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les besoins en chauffage qui dépendent des conditions météorologiques du site ;
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la charge thermique du bâtiment et son isolation ;
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côté stockage, la température et les pertes thermiques, l’échangeur de chaleur et son efficacité, les systèmes de pompage et leur consommation d’énergie.
Bien entendu, tout cela se traduit en coûts, auquel il faut ajouter généralement les coûts de l’installation capable de fournir un supplément de chaleur lorsque l’apport solaire est insuffisant, tenant compte des coûts de fourniture de l’énergie fossile nécessaire, et les éventuelles pénalités associées (taxe CO2). Et ce coût doit...
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Application du stockage de chaleur sensible au bâtiment
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COMMISSARIAT GÉNÉRAL AU DEVELOPPEMENT DURABLE - Repères. Chiffres clés de l’énergie. - Édition (2015).
-
(2) - INTERNATIONAL ENERGY AGENCY - Solar heating and cooling programme. Thermal energy storage for solar and low energy buildings. - HADORN (J.-C.) éditeur, juin 2005.
-
(3) - INTERNATIONAL ENERGY AGENCY - Applying energy storage in ultra-low energy buildings. Final report. - Fariborz Haghighat éditeur, nov. 2013.
-
(4) - INTERNATIONAL ENERGY AGENCY - Solar heating and cooling programme. Simulation and optimization report – Max lean concept. - Tache 32, mars 2008.
-
(5) - INTERNATIONAL ENERGY AGENCY - Preheat program. Solar storage in district heating networks. - Juil. 2007.
-
(6) - LESUEUR (H.) - Les stockages géologiques...
TRNSYS http://www.trnsys.com
Energy Plus http://www.energyplus.net
Esp-r https://doc.ubuntu-fr.org/esp-r
HAUT DE PAGE
Rubitherm http://www.rubitherm.eu
Cristopia (Cristopia Energy System) http://www.cristopia.com
Climator http://www.climator.com
Mitsubishi Chemical Corporation http://www.m-kagaku.co.jp
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