Procédé par absorption avec stockage d’énergie solaire inter-saisonnier intensifié par la cristallisation de l’absorbant: recherche et caractérisation thermodynamique de nouveaux couples, conception de la cuve de stockage

Date de la soutenance :20151126

Commentaire :20151126

  • PhD student name: E. LEFEBVRE
  • Years :  10/2012 à 09/2015
  • Supervisors: E. GAGNIERE, D. MANGIN, S. BENNICI (IRCELYON), A. AUROUX(IRCELYON)

Emeline LEFEBVRE has the pleasure and honor to invite you to my thesis defense entitled « The method by absorption with storage inter-seasonal solar intensified by the crystallization of the absorbent: research and thermodynamic characterization of new couples design the storage tank.  » This thesis is made in the context of the ANR Project SEED (see summary below for details) under the direction of Aline AUROUX and Ms Simona Bennici of IRCELYON and Denis MANGIN and Mrs. Emilie GAGNIERE of LAGEP. The defense will be held Thursday, November 26, 2015 at 10am in the Amphi 7 Themis (Themis located in the building next to the building CPE).
ABSTRACT
The use of solar energy as a renewable energy has been widely demonstrated since many years. Thermal solar energy storage is an interesting way of reducing gas emissions. This storage can be achieved using water vapor absorption-desorption in a binary system with a desiccant salt. The innovation of this project is the crystallization of the salt solution as its temperature falls under the storage temperature to optimize the storage capacity. A previous work was realized using LiBr as absorbent. In spite of its interesting efficiency, two major drawbacks have been underlined: its price and its low storage capacity. This work is dedicated
to evaluate and characterize new potential candidates of absorbent usable in the industrial process. The first chapter presents a bibliography report of the various thermal energy processes. The second and third chapters display the thermodynamical properties of the selected binary systems, calculated from calorimetric and vapor pressure measurements, and calculated process parameters which lead to select the new absorbent. The fourth chapter is based on the study of the solid/liquid/gas equilibrium of the new binary system and of LiBr/H2O to characterize the crystallized phases in many different equilibrium states. Finally, the last chapter presents a preliminary study of the CFD modeling of the non-isothermal flow in the storage tank and the suggested geometries tested for the
crystallization of KHCOO in the storage tank.La soutenance se tiendra le jeudi 26 Novembre 2015 à 10h dans l’Amphi Thémis 7 (situé au bâtiment Thémis, à côté du bâtiment CPE).

Résumé :
Le potentiel de l’énergie solaire comme énergie renouvelable a été largement démontré depuis plusieurs années. Le stockage inter-saisonnier de cette énergie peut être réalisé au moyen d’un nouveau procédé basé sur l’absorption de la vapeur d’eau par une solution saline. L’innovation de ce procédé réside en la cristallisation du sel dans la cuve de stockage pour optimiser les capacités de stockage. Une étude préalable a été réalisée en utilisant le bromure de lithium (LiBr) comme absorbant avec des rendements thermiques très encourageants. Toutefois, son prix élevé ne permet pas d’envisager son utilisation dans un procédé industriel.
L’objectif de cette thèse est d’évaluer et de déterminer de nouveaux couples d’absorption potentiellement utilisables industriellement dans ce procédé. Le premier chapitre présente une étude bibliographique des procédés de stockage, plus particulièrement ceux basés sur l’absorption.
Les deuxième et troisième chapitres présentent les propriétés thermodynamiques des sels, obtenues par des mesures calorimétriques et de pressions de vapeur, et le calcul des paramètres procédés qui ont conduit au choix du couple de sorption permettant de répondre à l’ensemble des spécifications du procédé. Le quatrième chapitre présente l’étude de l’équilibre solide/liquide/vapeur de ce nouveau couple, pour obtenir l’ensemble des données de base nécessaires pour l’étude de la cristallisation du sel dans l’eau, et sa comparaison avec le couple LiBr/H2O. Ce point est présenté dans le dernier chapitre en synergie avec des modélisations CFD des écoulements au sein de la cuve de stockage.

  • Doctorant : E. LEFEBVRE
  • Financement : ANR
  • Durée d’encadrement :  10/2012 à 09/2015
  • Encadrement : E. GAGNIERE, D. MANGIN, S. BENNICI (IRCELYON), A. AUROUX(IRCELYON)

Filed under: Thèses, Thèses soutenues