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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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Glossaire
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8. Conclusion
Le stockage de chaleur ou du froid est une des briques importantes et à fort potentiel d’une transition vers une énergie propre et décarbonée. Les applications visées sont principalement le chauffage et la climatisation des secteurs résidentiels et tertiaires, qui représentent une part très importante des dépenses énergétiques dans nos pays. Le défi serait de disposer de stockages de longue durée économiques et efficaces afin de transférer par exemple la chaleur thermique solaire ou froid d’une saison vers une autre, permettant de s’affranchir ainsi des ressources fossiles et d’économiser l’électricité. Leur développement reste toutefois limité par de nombreux facteurs techniques et économiques. Le stockage par chaleur sensible est bien connu et mis en œuvre, notamment sur de courtes durées. Pour des raisons économiques, l’eau reste le principal milieu de stockage utilisé. Les freins au développement sont notamment les forts volumes nécessaires à l’intersaisonnalité. Le stockage souterrain, prometteur, nécessite toutefois des conditions géologiques favorables et des bureaux d’études et entreprises expérimentées. Le stockage par matériaux à changement de phase MCP, susceptible de réduire fortement les volumes de matériaux nécessaires, a fait l’objet de nombreuses études et développements expérimentaux. Les applications en restent toutefois limitées, hormis pour le froid où l’utilisation de glace ou de sels eutectiques permet d’économiser ou de valoriser de l’électricité. Enfin, le stockage par sorption et thermochimie, prometteur dans son principe, reste complexe à mettre en œuvre et relève encore de la recherche et développement. Le stockage de chaleur à haute température a été développé, principalement à partir de systèmes à sels fondus, pour les centrales solaires thermodynamiques, où il permet de s’affranchir de l’intermittence et de continuer à fournir de l’énergie après le coucher du soleil, voire pour la nuit entière. Il pourrait se développer dans le futur pour des applications industrielles.
L’auteur remercie Mr Alexandre ROJEY pour sa relecture attentive et ses remarques pertinentes.
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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.
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(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.
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(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
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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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