Chercheur Post-Doctorant H/F - ANR STOCK-HD

Ref Emploi : LOCIESTOCK
Affectation : Laboratoire LOCIE (composante d’affectation : Polytech Annecy-Chambéry) - Le Bourget-du-Lac

I. Description du projet et activités de recherche associées

Dans le cadre du projet de recherche ANR Stock-HD fédérant 2 laboratoires académiques et une entreprise, l’enjeu scientifique est de développer un stockage de chaleur thermochimique haute densité (basé sur la sorption chimique) permettant un stockage à des températures compatibles à son intégration en réseau de chaleur (RC) et d’étudier l’architecture, le dimensionnement et le pilotage de son intégration optimale en réseau de chaleur.

En effet, le stockage par chaleur sensible reste la technologie la plus utilisée. Or, ce système présente des densités énergétiques de stockage de l’ordre de 15 à 60 kWh/m3 et le stockage est limité dans le temps en raison de ses pertes thermiques. Pour limiter ces inconvénients, deux options sont actuellement considérées : d’une part du stockage de courte durée dans des réservoirs d’eau, et d’autre part du stockage de longue durée (jusqu’à l’inter-saisonnier) enterré, de plusieurs milliers voire dizaines de milliers de m3. Plus récemment, des possibilités mettant en œuvre des stockages par matériau à changement de phase ont également été étudiées pour des densités énergétiques de l’ordre de 100 kWh/m3, mais elles présentent les mêmes contraintes de pertes thermiques que le stockage sensible et des difficultés liées à la faible conductivité thermique du matériau, en lien avec les puissances nécessaires en charge et décharge du système.

Au-delà des stockages existants, le stockage thermochimique ou par sorption semble donc être une excellente alternative. En effet, des densités énergétiques nettement supérieures peuvent être atteintes (entre 100 et 700 kWh/m3) ce qui représente un fort enjeu en milieu urbain dense, et le stockage est réalisé sous forme de potentiel chimique diminuant de ce fait l’impact des pertes thermiques. Or, les systèmes de stockage thermochimique peinent à faire leur place, et peu d’installations sont commercialisées. Afin d’être compétitif par rapport aux systèmes de stockage sensible actuels, il convient de mettre en œuvre des systèmes soit permettant un cyclage fréquent (stockage quotidien) soit des stockages de grand volume. Actuellement, les systèmes de démonstration existants sont basés sur la sorption physique solide (adsorption) ou liquide (absorption) qui présentent des densités de stockage moindre que la sorption chimique.

Le principe d’un réacteur thermochimique ouvert, sous pression atmosphérique, mettant en jeu des sorbants solides semble donc plus réaliste d’un point de vue technico-économique : c’est ce mode de fonctionnement qui sera retenu ici.

L’enjeu de ce projet est donc de concevoir, construire et expérimenter un procédé innovant de réacteur thermochimique pour le stockage de chaleur, d’en caractériser le comportement et les performances thermiques.

Objectifs du post-doc :

Un prototype de taille représentative du système final (plusieurs kW et plusieurs kWh) sera conçu, dimensionné et expérimenté afin d’étudier le comportement réel et les performances de celui-ci lors de différentes sollicitations externes représentatives d’un fonctionnement de stockage couplé à un RC (fluctuation de la ressource ou de la demande, différentes conditions aérauliques entrantes…) et des stratégies de contrôle. Une instrumentation suffisante sera mise en place pour permettre la validation d’un modèle 2D du réacteur. Ce prototype sera l’occasion, à échelle représentative :

- de mesurer la coulabilité du sel sur un système où l’évolution des propriétés mécaniques provient des conditions opératoires (temps de séjour dans le réacteur, flux et humidité relative de l’air dans le réacteur,…)

- de tester les stratégies de contrôle

- de quantifier les performances du réacteur et du sel choisi (puissance, densité énergétique…)

- d’évaluer le vieillissement du sel (frittage, ségrégation,…) en cyclage répété.

II. Missions et activités du poste

Activités principales :

• conception et construction d’un prototype

• Réalisation de campagnes expérimentales

• Communication des avancées et des résultats aux partenaires du projet

Activités associées :

• Communication des résultats (participation possible à un congrès)

• Rédaction d’un article

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