Modélisation et simulation d’un cycle OTEC et étude d’un couplage avec un système de climatisation par eau de mer profonde (SWAC)

La technologie de conversion de l’énergie thermique des océans (Ocean Thermal Energy Conversion ou OTEC) utilise les eaux en surface et en profondeur des océans pour produire de l’électricité. Il s’agit d’un système thermodynamique utilisant un Cycle Organique de Rankine (ORC) ouvert ou fermé, fonctionnant respectivement soit avec de l’eau de mer, soit avec un autre fluide de travail. En raison de la faible différence de température entre les eaux de surface et les eaux profondes (environ 20-23 ∘^{\circ}C), le rendement thermodynamique idéal d’un tel cycle est assez faible, autour de 7 %. Pour explorer le potentiel de cette technologie, un prototype à terre OTEC, de 14 kWe, a été développé au laboratoire PIMENT à l’île de la Réunion afin de tester différents types d’échangeurs de chaleur. Cet article présente dans un premier temps la modélisation d’une centrale OTEC utilisant l’ammoniac comme fluide de travail. Les résultats de simulation de ce modèle sont ensuite comparés aux données expérimentales issues du prototype à terre du laboratoire PIMENT puis à d’autres résultats issus de la littérature scientifique pour valider le changement d’échelle. Les résultats obtenus par le modèle sur certaines variables comme les températures d’eau chaude et froide en sortie de cycle ou la puissance produite à la turbine sont proches de ceux attendus avec des écarts inférieurs à 0,15 ∘^{\circ}C pour les températures et inférieurs à 4 % pour les puissances. Le couplage en série d’un OTEC et d’un système de climatisation par eau de mer profonde (SWAC) est également étudié. Cette étude s’est basée sur le cas réel du SWAC de l’hôtel The Brando sur l’atoll de Tetiaroa en Polynésie Française. L’objectif est de voir si ce couplage OTEC/SWAC peut rendre l’ensemble de l’installation autonome en électricité. Les résultats montrent que l’OTEC permet de fournir 50 % de l’électricité nécessaire au SWAC avec la conduite d’eau de mer actuelle. En guise de perspectives, il a été vu qu’en augmentant le débit d’eau de mer, ce qui impliquerait un redimensionnement des conduites de puisage et de rejet, l’autonomie de l’installation est envisageable tout en gardant des températures d’eau froide en sortie assez basses pour être exploitables dans un système SWAC.