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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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1. Contexte du stockage de chaleur (et de froid)
1.1 Importance de la chaleur (et du froid) dans l’économie
L’énergie telle que nous l’utilisons quotidiennement permet de couvrir trois principaux domaines d’utilisation :
-
l’électricité et ses multiples domaines spécifiques d’application ;
-
l’énergie mécanique, essentiellement sous la forme des transports ;
-
la chaleur et le froid, pour le chauffage et la climatisation des bâtiments ainsi que les applications spécifiques de la réfrigération.
En France, le secteur résidentiel – tertiaire utilise près de 45 % de l’énergie consommée, dont les deux tiers servent au chauffage et à la climatisation . Il est responsable du quart des émissions de gaz à effet de serre.
Mais si l’on creuse un peu plus, on voit que la chaleur est la forme d’énergie prépondérante et que les transports (à travers le pétrole et les moteurs thermiques) et l’électricité (d’origine nucléaire ou fossile, à travers un cycle thermodynamique) n’en sont que des dérivés. Seules échappent complètement à la production de chaleur les énergies hydrauliques, éoliennes et solaires photovoltaïques qui produisent directement de l’énergie mécanique et/ou électrique.
Il s’ensuit une dépendance de notre civilisation et de son mode de vie aux énergies qui la produisent, aujourd’hui principalement fossiles (y compris le nucléaire). Or, ces énergies ne sont pas renouvelables, même si l’on ne connaît pas le terme de leur épuisement final. Les émissions massives de CO2 , qui en dérivent, mettent en péril le climat, avec des conséquences potentiellement dramatiques pour l’ensemble de la biosphère terrestre.
La chaleur d’origine solaire est pourtant en apparence inépuisable. Mais la difficulté de son exploitation vient de ce qu’elle est essentiellement disponible en été, alors que les principaux besoins se situent...
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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.
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(5) - INTERNATIONAL ENERGY AGENCY - Preheat program. Solar storage in district heating networks. - Juil. 2007.
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(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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