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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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Stockage par sorption et réactions thermochimiquesArticle inclus dans l'offre
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5. Applications des matériaux à changement de phases
Les principales applications des matériaux à changement de phase concernent le chauffage et la climatisation des bâtiments.
5.1 Critères de choix
Les principaux critères de choix à prendre en compte, dans le cas notamment des applications au bâtiment, aujourd’hui de loin les plus nombreuses, sont les suivants :
-
température de fusion en accord avec l’application ;
-
grande chaleur latente ;
-
grande densité ;
-
faible coût ;
-
faible dangerosité, compatibilité environnementale ;
-
stabilité dans le temps ;
-
fiabilité des matériaux de confinement ;
-
faible surfusion.
5.2 Conditionnement des matériaux à changement de phase
Compte tenu d’un changement de phase réversible solide-liquide, les MCP vont généralement être conditionnés de manière à ce que la phase liquide ne s’écoule pas. Ensuite, pour pallier les problèmes de surfusion ou de ségrégation des sels hydratés, ou les problèmes d’inflammabilité et de conductibilité thermique des paraffines, des matériaux supplémentaires peuvent être incorporés en quantité déterminée. Les matériaux utilisés pour contenir les MCP doivent eux-mêmes être bons conducteurs, capables de subir le même nombre de cycles de température et de déformation, résister à la corrosion et être compatibles avec les conditions d’utilisation, avec les matériaux de construction, dans lesquels ils vont être éventuellement incorporés, ainsi qu’avec l’environnement.
On distingue différentes techniques de conditionnement.
–[nbsp ]La technique la plus économique est l’introduction directe du MCP dans le matériau de construction (béton, gypse…) ; des suintements peuvent en résulter.
–[nbsp ]Le conditionnement par macroencapsulation dans des panneaux, sphères, tubes permet de réaliser des petits conteneurs, facilement manipulables mais présentant un faible coefficient de transfert de la chaleur.
–[nbsp ]Le conditionnement par microencapsulation (enveloppes de très petites dimensions,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - COMMISSARIAT GÉNÉRAL AU DEVELOPPEMENT DURABLE - Repères. Chiffres clés de l’énergie. - Édition (2015).
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(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.
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(5) - INTERNATIONAL ENERGY AGENCY - Preheat program. Solar storage in district heating networks. - Juil. 2007.
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TRNSYS http://www.trnsys.com
Energy Plus http://www.energyplus.net
Esp-r https://doc.ubuntu-fr.org/esp-r
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Climator http://www.climator.com
Mitsubishi Chemical Corporation http://www.m-kagaku.co.jp
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