Eco-Stock® - Solution de stockage de la chaleur compétitive : Etude de la robustesse
L’ADEME estime que 25 à 60% de la chaleur consommée par les fours est perdue sous forme de fumées haute température. L’émergence de solutions de valorisation de la chaleur est nécessaire pour améliorer l’efficacité énergétique des procédés industriels, accroître la compétitivité industrielle et réduire les émissions de gaz à effets de serre. La valorisation de cette énergie perdue, appelée chaleur « fatale » est pourtant limitée à cause de fortes intermittences des gisements et de complexité en propriétés et composition. L’émergence d’une solution efficace à bas coût est donc nécessaire.
La société Eco-Tech Ceram, spécialisée dans la valorisation énergétique des chaleurs fatales et le stockage thermique, a conçu l’Eco-Stock®. Il s’agit d’un régénérateur containerisé stockant jusqu’à 2 MWh de chaleur à 600∘C. La chaleur est stockée dans le régénérateur grâce à 16 tonnes de céramique réfractaire, en contact direct avec le fluide caloporteur (air, fumées) pour le stockage et le déstockage. La capacité de ce régénérateur à s’adapter à la variabilité du gisement a été démontrée en le soumettant à de fortes variations de températures et de débits en charge et en décharge. Le stockage thermique peut en effet être utilisé comme un filtre thermique afin de pouvoir lisser un profil de chaleur fatale donné.
L’analyse numérique du stockage thermique repose sur un modèle à 3 températures : une pour la céramique de stockage (solide de stockage), une pour l’air (fluide de transfert), et la dernière pour la paroi. Ces équations sont couplées et modélisent les échanges convectifs, conductifs et radiatifs à l’aide de corrélations empiriques de la littérature. Les équations sont résolues par différences finies en une dimension, afin de modéliser la progression du front de chaleur au sein du stockage. Ce modèle a été validé lors d’essais standards, à température et débit de charge constants. Ce modèle peut aussi modéliser le comportement d’un régénérateur soumis à une variabilité d’un gisement de chaleur fatale.
La robustesse du régénérateur soumis à de forte variabilité de gisement, ainsi que sa pertinence vis-à-vis de la valorisation de chaleur fatale sont démontrées. Ce type de régénérateur peut aussi être adapté aux centrales solaires à concentration en remplacement des systèmes de cuves à sels fondus, ou encore intégré dans le stockage de l’électricité par compression adiabatique de l’air.