Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
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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The efficient storage of heat and cold, especially for a long time, are important ways to save energy, and would greatly enhance the potential use of solar thermal energy. The different methods of heat storage are presented with the main existing or developing technologies. Two distinct areas of application need to be considered, heating and cooling of buildings being the main one, followed by heat storage at high temperature for industry, especially for concentrated solar power applications. The advantages and disadvantages, applicability, and development prospects of different thermal storage options are presented, with descriptions of practical applications.
Auteur(s)
-
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.
MOTS-CLÉS
absorption Adsorption Matériau à changement de phase Réaction thermochimique Energie solaire Chaleur sensible Chaleur latente
KEYWORDS
absorption | adsorption | phase change material | thermochimical reaction | solar energy | sensible heat | latent heat
DOI (Digital Object Identifier)
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4. Matériaux à changement de phase
4.1 Considérations thermodynamiques
La chaleur latente est la chaleur mise en jeu lors du changement de phase d’un matériau, solide-liquide (figure 10) ou liquide-vapeur, et inversement. La chaleur latente est disponible à température constante en quantité bien plus importante que la chaleur sensible correspondant à une variation de température limitée.
la quantité de chaleur nécessaire pour faire fondre un gramme de glace est la même que celle qui permet de faire passer la température d’un gramme d’eau de 0 à 83 °C.
La quantité d’énergie stockée par chaleur latente massique dépend de la masse (m ) et de la chaleur latente de fusion ou de vaporisation du matériau (λ ), qui est une donnée physique :
Si le système est opéré entre deux températures T 1 et T 2 incluant la température de fusion T, la quantité d’énergie disponible devient :
avec :
- cps et cpl :
- capacités thermiques massiques du matériau solide et liquide.
Ces considérations s’étendent facilement au changement de phase liquide vapeur.
Le changement de phase liquide-vapeur implique de grands changements de volume, rendant en cela son utilisation réversible peu avantageuse. Sont largement préférés les changements de phase solide-liquide, qui présentent l’avantage de pouvoir être mis en œuvre dans des installations beaucoup plus compactes. La chaleur latente disponible est toutefois inférieure à celle des changements de phase liquide-vapeur.
Exemple de l’eau à pression atmosphérique : solide-liquide : 83 cal/g ; liquide-vapeur : 510 cal/g).
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BIBLIOGRAPHIE
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Climator http://www.climator.com
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