Contexte général

Dans le cadre de la transition énergétique, le stockage de vapeur est un élément essentiel pour la récupération de la chaleur fatale sous forme de vapeur ainsi que pour la production d’électricité ou de chaleur à partir de ressources renouvelables comme dans les centrales solaires thermiques à Génération Directe de Vapeur (GDV) où il permet d’adapter la puissance produite par la source de chaleur aux besoins du procédé. Parmi les technologies envisagées, le stockage de type tubes-calandre par Matériau à Changement de Phase (MCP) est intéressant grâce à la capacité du MCP à stocker l’énergie à une température quasi-constante ce qui permet de minimiser les différences de température et pression de la vapeur entre charge et décharge.

Problématique

La modélisation des différents phénomènes physiques en jeu est réalisée sur une géométrie représentative d’un système de stockage par MCP à partir de calculs de mécanique des fluides numériques (CFD) qui exigent, en général, des ressources de calcul conséquentes. Ainsi, la mise au point de modèles permettant de dimensionner rapidement et avec précision un module de stockage est essentielle pour faciliter le passage de cette technologie dans l’industrie. L’approche multi-échelles consiste à déduire de calculs des corrélations adimensionnelles sur les échanges thermiques et de les intégrer dans un modèle dit « système » afin de prédire le comportement thermique du stockage.

Objectifs du stage

Des travaux récents de modélisation multi-échelles ont permis de développer une méthodologie permettant la prédiction de la performance du stockage pour des configurations où des ailettes radiales en acier sont ajoutées à la paroi du tube pour intensifier les transferts thermiques vers le MCP. L’objectif de ce stage est de généraliser cette approche prédictive pour d’autres types d’ailettes ainsi pour d’autres MCP ayant des propriétés thermo-physiques différentes.