Étude théorique et numérique de batteries de Carnot novatrices

Une batterie de Carnot (BC) est un système de stockage énergétique reposant sur une première conversion d’électricité en chaleur via un procédé de charge, un médium de stockage thermique et un cycle de décharge permettant la reconversion de chaleur en électricité. Les batteries de Carnot sont une alternative crédible aux autres technologies de stockage massif d’électricité, grâce à l’absence de contraintes géographiques lors de leur implantation et le fait qu’elles aient peu recours à des matériaux critiques.

Dans ces travaux, un type de BC particulier est étudié, il s’agit des batteries de Carnot couplées (BCC). Le concept derrière cette architecture repose sur le couplage entre une centrale thermique de production électrique et un module de BC composé d’un procédé de charge et d’un stockage thermique. L’architecture des BCC conduit à une augmentation du rendement de conversion par rapport aux BC simples mais également à une augmentation de la réactivité du système et à une diminution des couts d’infrastructure due à la mutualisation du cycle moteur.

Dans ce travail une tentative de classification des différents concepts de BC est proposée, sous l’angle des services rendus au réseau électrique par les BC. Ensuite une étude analytique et théorique des BCC est proposée, à travers la définition d’indicateurs pertinents. En particulier, l’adoption d’une méthode de calcul permettant d’étendre la définition du rendement aux différents types de BC est discutée. Une étude d’architecture est également menée, visant à déterminer les configurations de BCC qui conduisent à des résultats prometteurs. Cette étude réalisée sous le logiciel Engineering Equations Solver consiste en une optimisation multicritère des trois sous-composants d’une BCC selon les architectures considérées. Les résultats des simulations recouvrant la diversité des configurations de BCC seront discutés. Les résultats d’une étude de sensibilité des différents sous-composants des BCC seront également exposés.

Work In Progress