PROMES7 octobre 2022 – Partez à la découverte du grand four solaire d’Odeillo un dispositif unique au Monde. Découvrez comment est concentrée l’énergie solaire capable de fondre tous les matériaux connus. Des matériaux pour sonde spatiale à la production d’électricité en passant par le stockage de l’énergie, partez à la rencontre des travaux des chercheurs et des chercheuses avec ce grand four solaire.
Ce prix distingue deux jeunes chercheurs formés en Région et dont les thèses présentent un intérêt particulier au regard de l’originalité́, de la qualité́ scientifique et de la portée socio-économique des travaux. Deux prix sont décernés : un prix de thèse « Sciences et Technologies » et un prix de thèse « Sciences Humaines et Sociales ».
The 3rd Doctoral Colloquium and Summer School of SFERA-III will be hosted by ETH-Z in Zurich (Switzerland) from September 12th to 16th 2022.
Further information (detailed program, registration…) will be available soon on the SFERA-III website
OFFRE POURVUE –
Démarrage au plus tard à l’automne 2022 pour une durée de 1 an.
Introduction :
Dans le contexte énergétique actuel, le développement et l’optimisation des procédés de conversion des énergies renouvelables suscite de plus en plus d’engouement. Les technologies solaires concentrés (CSP) s’inscrivent dans ces procédés propres de génération d’énergie. Cette technique consiste à concentrer les rayons du soleil à l’aide de miroir (héliostats) sur un récepteur, pour générer une élévation de température. La chaleur est transférée vers un échangeur de chaleur où de la vapeur est produite pour entraîner une turbine et générer de l’électricité. Une des technologies se développant actuellement consiste à générer directement
la vapeur dans le récepteur (GDV) [Dinsenmeyer 2015]. Ceci permet (i) de ne plus utiliser de fluide caloporteur (HTF, souvent onéreux), (ii) de réduire le nombre d’échangeurs de chaleur et (iii) de ne plus utiliser de matériaux «polluants» pour le stockage de la chaleur. La centrale eLLO opérée par SUNCNIM en Cerdagne repose sur cette technologie (voir eLLoTM SUNCNIM). Dans le récepteur, les transferts thermiques convectifs fluide/paroi entraînent l’évaporation du liquide et la création d’un écoulement diphasique dont la fraction volumique varie grandement en fonction de la position dans le tube récepteur. Ce post-doctorat s’inscrit dans une thématique de recherche ayant pour objectif la prédiction des régimes d’écoulement diphasique dans ces récepteurs. Celle-ci est d’une importance capitale pour deux raisons : (i) prévoir la quantité de vapeur produite et donc la production de la centrale, (ii) prédire les contraintes thermomécaniques imposées aux matériaux du tube.
Objectifs :
Du fait de l’émergence récente de ce type de centrale, les données expérimentales d’exploitation – indispensables à la validation de l’outil numérique – sont actuellement indisponibles dans la littérature. Les simulations réalisées à ce jour ont validées par confrontation à une étude expérimentale de la littérature, reprenant tous les ingrédients physiques de notre écoulement, d’ébullition de R141b dans un tube horizontal en serpentin [Yang et al 2008]. Ces données ont permis une première évaluation prometteuse de notre approche sur cette configuration simplifiée [Butaye et al 2021]. Celle-ci tire profit des outils développés par l’industrie du nucléaire et notamment le logiciel de simulations NEPTUNE_CFD (voir Neptune_CFD TM EDF). Ce code numérique, utilisant la méthode des volumes finis, est une extension à n phases du modèle à deux fluides initialement développé pour les écoulements dispersés. Des travaux récents ont introduit de nouveaux modèles dans cet outil pour modéliser les écoulements gaz-liquides complexes (stratifiés, poches-bouchons, …). La conduction thermique dans la parois du solide est prise en compte via le logiciel SYRTHES. Des travaux antérieurs ont montrés qu’une résolution à 40 mailles par diamètre permet d’atteindre une convergence en maillage (voir Fig. 1) pour le cas de Yang. Le/la personne recruté.e aura donc pour objectif de faire évoluer le cas de calcul mis en place pour être pleinement représentatif d’un module élémentaire constituant le récepteur solaire mis en oeuvre sur la centrale eLLo. Ce module élémentaire reprend la géométrie du démonstrateur que SUNCNIM a réalisé et opéré à La Seyne-sur-Mer. Des données expérimentales, issue de ce démonstrateur, permettront une évaluation de la démarche. Un paramètre clef de ces simulations réside dans l’estimation du flux incident – résultant de la concentration solaire – sur la paroi du récepteur et représentant la condition au limite de nos calculs. Les travaux de E. Montanet, actuellement en thèse CIFRE SUNCNIM/PROMES sur la modélisation macroscopique de la centrale de Llo, permettront d’alimenter ce volet du travail.
Programme de recherche :
Profil du candidat :
Nous recherchons des candidat.e.s ayant effectué un doctorat en mécanique des fluides avec une expertise sur la mise en oeuvre de simulations numériques diphasiques. Une
connaissance préalable de NEPTUNE_CFD serait appréciée mais n’est pas nécessaire.
Lieu de stage : Laboratoire PROMES – Site de Perpignan.
Rémunération : environ 2000 €/mois indexé sur l’expérience du/de la candidat.e
Candidature : Les lettres de candidature devront être accompagnées d’un CV et adressées à
Samuel Mer : , Adrien Toutant :
Références :
Quel instrument de recherche autre que le Four Solaire du CNRS à Odeillo peut s’enorgueillir d’avoir un timbre à son effigie ? C’est un bel hommage que lui a rendu La Poste, dans le cadre du programme philatélique national.
Ce timbre a été vendu en avant-première les 25 et 26 mars au sein du Four Solaire à Odeillo, après une cérémonie de présentation en présence de Nadia Pellefigue, vice-présidente à la région Occitanie, Alain Luneau, maire de Font-Romeu Odeillo Via, Françoise Bataille, Directrice du laboratoire PROMES CNRS, Jérôme Vitre, Délégué Régional du CNRS Occitanie Est, Stéphane Visseq, Délégué Territorial du Groupe la Poste Pyrénées Orientales, Gilles Flamant, ancien Directeur du laboratoire PROMES CNRS et les Vice-Présidentes Recherche de l’UPVD.
Nadia Pellefigue, Alain Luneau, Françoise Bataille, Stéphane Visseq, Jérôme Vitre
© Sandrine Verdanet – Mairie Font-Romeu
Le timbre a aussi été présenté au Carré d’encre à Paris, en présence de Françoise Massines, Directrice Adjointe au laboratoire PROMES CNRS, Marine Charlet-Lambert, responsable Communication à l’INSIS CNRS accompagnée de Stéphanie Demaretz, chargée de communication stagiaire INSIS et François Laborde, Délégué Régional du Groupe La Poste en IDF. L’artiste M. Stéphane Humbert-Basset était présent pour les dédicaces et la rencontre avec les philatélistes.
Frédéric Morin (Philaposte), Stéphanie Demaretz (CNRS – INSIS), Françoise Massines (CNRS – PROMES), Marine Charlet-Lambert (CNRS – INSIS), Marie Mora (CNRS Images), François Laborde (La Poste – IDF)
© La poste
Le timbre, édité à 702 000 exemplaires, est à la vente dans tous les bureaux de poste et sur le site Internet www.laposte.fr depuis le 28 mars, pour une durée de 1 an.
A cette occasion, de nombres articles de presse, sur des sites web ou des posts sur les réseaux sociaux ont partagé notre émotion.
CNRS le Journal – Un « grand Four » pour le Soleil
CNRS Images – Odeillo, un instrument timbré
CNRS Délégation Occitanie Est – Un timbre à l’effigie du four solaire d’Odeillo
Mairie de Font-Romeu Odeillo Via – Timbre du Four Solaire d’Odeillo
WikiTimbres : 2022 FOUR SOLAIRE D’ODEILLO Pyrénées-Orientales
Tweet INSIS CNRS
Tweet INSIS CNRS
Tweet CNRS Occitanie Est
Tweet Nadia Pellefigue – VP Région Occitanie
Tweet La Poste
Tweet La poste
Le 28 mars 2022, La Poste émet un timbre sur le Four solaire du CNRS à Odeillo situé dans les Pyrénées-Orientales au sein du laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (PROMES).
Avec son champ d’héliostats et son bâtiment de 48 mètres de haut et 54 m de large couvert de miroirs, il n’attire pas que les rayons du soleil, mais aussi les regards ! Le four solaire d’Odeillo, en Cerdagne française, a été inauguré en 1969. Mais son histoire débute plus tôt. En 1946, Félix Trombe, qui dirige le laboratoire CNRS des terres rares à Meudon, parvient à concentrer la lumière du soleil à l’aide d’un miroir et à obtenir de hautes températures en milieu confiné. Son but ? Faire fondre les minerais de terres rares et extraire des matériaux purs afin d’étudier leurs propriétés.
Soucieux de poursuivre ses travaux dans une région plus ensoleillée, le chercheur fonde en 1947 un laboratoire d’énergie solaire à Mont-Louis. Là, les travaux débouchent sur une foule d’applications dont la transformation de l’énergie solaire en énergie électrique… Un projet de four de 1 000 kW est mis à l’étude, la construction débute en 1963 à quelques kilomètres du four solaire précédent, sur la commune de Font-Romeu-Odeillo-Via, grâce aux crédits que la France alloue à la recherche scientifique.
Après l’embellie post premier choc pétrolier, en 1973, l’énergie solaire a connu des éclipses dans les années 1985-2000, son histoire n’a jamais été un long fleuve tranquille dans notre pays ! Mais devant les immenses défis environnementaux et énergétiques qui se posent à l’Humanité, elle a le vent en poupe : depuis 2004, au sein du laboratoire « PROcédés, Matériaux et Energie Solaire » (PROMES) du CNRS, en convention avec l’Université de Perpignan, le four d’Odeillo prépare notre avenir dans les domaines des matériaux pour l’énergie et l’espace, des centrales solaires du futur, du stockage et de la transformation de l’énergie solaire en vecteurs d’énergie chimiques comme l’hydrogène.
Communiqué de Presse
OFFRE POURVUE –
Contexte
La modélisation et la simulation des écoulements solide-gaz à haute température a un impact important sur le développement des technologies solaires à concentration du futur pour plusieurs raisons :
Objectif
Développement d’une méthode de simulation numérique directe fluide-particules utilisant la méthode Front-Tracking (FT) du logiciel TrioCFD et une approche Discrete Element Method (DEM).
Méthode
La méthode FT du logiciel TrioCFD est une méthode puissante pour la simulation des écoulements diphasiques. Elle utilise un maillage mobile de surface qui représente explicitement les interfaces. Elle permet donc de décrire précisément la géométrie des particules ainsi que les interactions entre le fluide et les particules. Récemment, cette méthode initialement développée pour les écoulements liquide/gaz a été adaptée pour les écoulements fluide/particules. Les interactions particules/particules sont modélisées par des lois de collision (DEM). Le caractère indéformable des particules est obtenu grâce à une pénalisation par la viscosité : une viscosité très importante est utilisée dans les mailles occupées par la phase solide (les particules). Dans les volumes de contrôle traversés par l’interface particules/fluide, on utilise une viscosité moyenne en fonction de la proportion occupée par la phase solide (taux de présence). Actuellement, ce taux de présence est calculé précisément sur les mailles du domaine et il est seulement interpolé aux autres endroits d’intérêt – notamment sur les bords des volumes de contrôle. Afin d’augmenter la précision des simulations et d’en diminuer le coût de calcul, la/le stagiaire devra implémenter le calcul précis du taux de présence aux différents endroits d’intérêt.
Mots-clés
Mécanique des fluides numériques, Méthode Numérique, Ecoulement diphasique gaz-particule, Simulation numérique directes.
Profil du candidat
Niveau M2. Compétences souhaitées : mécanique des fluides, langages informatiques (C++, Python)
Lieu, durée du stage
Le stage débutera en mars/avril pour une durée de 6 mois. Il aura lieu au Laboratoire PROMES – Site de Perpignan
Contacts
Edouard BUTAYE –
Adrien TOUTANT – 04 68 68 27 09 –
Samuel MER – 04 68 68 22 25 –
OFFRE POURVUE –
Contexte et objectifs
Face aux enjeux climatiques et énergétiques, les technologies solaires offrent une voie de production d’énergie (chaleur et électricité) renouvelable et décarbonée. L’hybridation du solaire photovoltaïque (PV) avec le solaire thermique à concentration (CSP) couple le potentiel de conversion du PV et la capacité de stockage du CSP (stockage thermique plus aisé que l’électrochimique), palliant ainsi mieux l’intermittence solaire. L’hybridation peut se faire par exemple via des centrales hybrides PV + CSP : deux champs solaires, une turbine, PV le jour, déstockage CSP la nuit. L’autre option, étudiée dans ce stage, concerne des centrales à récepteurs solaires hybrides PV/CSP : des « miroirs PV » installés sur des concentrateurs cylindro-paraboliques. Ces miroirs PV comportent des cellules PV protégées par une surface dite à sélectivité/division spectrale, qui transmet une partie du spectre solaire vers les cellules sous-jacentes et renvoie le reste vers des absorbeurs thermiques (Figure 1). Cette fonction optique complexe peut être obtenue grâce à des architectures de couches minces, qui doivent être simulées et optimisées, dans le but de maximiser les performances de production PV et CSP.
Figure 1 – Exemple de principe de récepteurs hybrides PV/CSP à sélectivité spectrale [1]
La thématique Matériaux pour l’Energie et l’Espace (MEE) du laboratoire PROMES a une expertise dans le développement d’architectures couches minces à sélectivité spectrale pour le CSP, à travers leur design par simulation/optimisation [2], leur élaboration et caractérisation. MEE a aussi une expertise dans la simulation des performances de systèmes PV, CSP et hybrides PV/CSP [3]. Dans ce cadre, l’objectif du stage est d’établir par simulation les performances atteignables en hybridation PV/CSP, basée sur des associations réalistes de cellules PV existantes et d’architectures sélectives potentielles pour le miroir PV. L’absorbeur thermique pourra aussi être adapté au spectre solaire tronqué réfléchi par le miroir PV. Ces performances seront comparées à celles de systèmes PV et CSP autonomes pour évaluer la pertinence de ce mode d’hybridation.
Contenu du stage
Profil du candidat
Niveau BAC+5 (Master ou Ingénieur). Compétences souhaitées: Sciences des matériaux, couches minces, optique, outils de calcul (Matlab/Scilab)
Références
[1] K. Fisher, Z. (Jason) Yu, R. Striling, Z. Holman, AIP Conference Proceedings. 1850 (2017) 020004. doi.org/10.1063/1.4984328.
[2] A. Grosjean, A. Soum-Glaude, L. Thomas, Solar Energy Materials and Solar Cells. 230 (2021) 111280. doi.org/10.1016/j.solmat.2021.111280.
[3] A. Vossier, J. Zeitouny, E.A. Katz, A. Dollet, G. Flamant, J.M. Gordon, Sustainable Energy Fuels. 2 (2018) 2060–2067. doi.org/10.1039/C8SE00046H.
Lieu, durée du stage
Le stage débutera en février pour une durée de 4 à 6 mois. Il aura lieu au Laboratoire PROMES – Site d’Odeillo
Candidature
Les lettres de candidature devront être accompagnées d’un CV et adressées à :
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