Modélisation dynamique et optimisation d’un stockage thermique par adsorption
La fourniture de chaleur renouvelable pour le chauffage ou la production d’eau chaude sanitaire permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre du secteur du bâtiment. L’utilisation de l’énergie solaire thermique requiert un stockage d’énergie thermique pour pallier l’intermittence de la ressource solaire. Certains bâtiments, individuels ou collectifs, présentent des contraintes d’encombrement, il est alors nécessaire d’utiliser une technologie de stockage thermique compacte et à haute densité énergétique. Le stockage thermique par adsorption est prometteur pour cette application. Cette étude considère un système ouvert, utilisant une zéolithe 13X comme adsorbant et l’eau contenue dans l’air humide comme soluté. Un modèle dynamique 1D a été développé pour ce stockage, utilisant l’approche LDF (Linear Driving Force) pour représenter la résistance au transfert de matière et l’isotherme d’Aranovich-Donohue pour représenter l’équilibre d’adsorption. Ce modèle détaillé considère la densité du fluide et sa vitesse variable, ainsi qu’un paramètre LDF dépendant de la température et de la concentration du fluide en eau. La méthode de discrétisation spatiale est les volumes finis. Une étude rigoureuse a été menée pour simplifier le modèle sans perdre en précision afin de réduire les temps de calcul. Ainsi, plusieurs hypothèses simplificatrices ont été adoptées : propriétés thermophysiques constantes, transfert de chaleur entre le fluide et le solide instantané résultant en l’égalité des températures du fluide et du solide, dispersion axiale négligée. Le modèle a été validé grâce à des données expérimentales issues de la littérature. Ce modèle peut maintenant être utilisé pour des études d’optimisation du dimensionnement du système (hauteur du stockage) et de son fonctionnement dynamique (vitesse du fluide en entrée) en considérant plusieurs objectifs (coûts d’investissement, de fonctionnement, suivi de la demande en chaleur).
Work In Progress