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25 janv. 2016

Soutenance de Thèse de David Verdier-Gorcias - Vendredi 29 janvier 2016 à 9h30 à Odeillo


Stockage thermique à chaleur latente intégré à un récepteur solaire à air pressurisé

Résumé de la thèse :
Le récepteur d’une centrale solaire à tour est l’élément clé de la conversion du rayonnement en chaleur. Dans le cadre de la thèse, il s’agit d’un récepteur métallique dans une centrale de type HSGT (Turbine hybride solaire gaz) refroidi par air pressurisé. En condition normale de fonctionnement, le récepteur chauffe l’air de 350 à 750°C. La température de l’air en sortie chute à 400°C en moins de 15 minutes si le soleil est masqué, par un nuage par exemple. L’objectif est de maintenir la température de l’air en sortie supérieure à 600°C durant 15 minutes sans ensoleillement. Pour parvenir à cet objectif, un stockage thermique intégré au récepteur est envisagé. Parallèlement le stockage de chaleur doit prolonger la durée de vie du récepteur en lui évitant de subir d’intenses chocs thermiques.

 

L’étude porte sur la zone la plus chaude du récepteur, atteignant 800°C. Lorsque le soleil brille (le récepteur est insolé), une partie de la chaleur est stockée dans un matériau qui passe de l’état solide à liquide. Cette chaleur est restituée au récepteur lors de la transformation inverse (liquide à solide) si le soleil est masqué. Les variations de la température du récepteur sont ainsi plus douces et le récepteur est épargné des chocs thermiques. L’utilisation d’un matériau à changement de phase (PCM) tel que le carbonate de lithium (fusion à 723°C) réduit le volume et la masse du stockage installé directement à l’arrière du récepteur. Ce PCM stocke une grande quantité de chaleur sur une gamme de température peu étendue. Cependant les PCMs ne permettent pas de transférer la chaleur rapidement à cause de leur faible conductivité thermique. C’est la raison pour laquelle l’intensification de ces transferts est étudiée.
La mise en place d’ailettes en cuivre à l’intérieur du stockage améliore les transferts de chaleur, grâce à la conductivité thermique élevée du métal. Un modèle numérique représentatif du comportement thermique du stockage est développé. Le travail de conception du stockage aboutit à la fabrication d’un banc expérimental. Les résultats obtenus sont comparés au modèle afin de le critiquer. Les conclusions permettent d’envisager la conception d’un stockage thermique de protection à l’échelle du récepteur.

 

Le jury de thèse se compose de :

M.

Christian Cristofari

Université de Corse (IUT de Corse)

Rapporteur

M.

Jean-Pierre Bédécarrats

Université de Pau (LATEP)

Rapporteur

Mme

Lingai Luo

Université de Nantes (LTN)

Examinateur

M.

Frédéric Siros

EDF R&D (MFEE)

Invité

M.

Gilles Flamant

Université de Perpignan (PROMES)

Directeur de thèse

M.

Alain Ferrière

Université de Perpignan (PROMES)

Co-directeur de thèse

M.

Quentin Falcoz

Université de Perpignan (PROMES)

Co-directeur de thèse