Stockage solaire : l’absorption par potentiel chimique fait son chemin

Antoine Hudin | 12/04/2010

Le projet Prossis s’intéresse à la transformation de la chaleur solaire estivale en un potentiel chimique qui se reconvertit en chaleur durant l’hiver.

© JDC Le principe repose sur la transformation de la chaleur solaire estivale en un potentiel chimique qui se reconvertit en chaleur durant l'hiver

«Ce serait le rêve qu’à l’échelle d’une maison individuelle on puisse stocker durant l’été la chaleur du soleil pour en disposer en plein hiver », s’enthousiasme Lingai Luo, directrice du laboratoire d’optimisation de la conception et ingénierie de l’environnement (LOCIE) de l’Université de Savoie.

Son équipe, en collaboration avec deux laboratoires universitaires (Legi de l’Université Joseph Fourier Grenoble et Lagep de l’Université Claude Bernard Lyon 1), le CEA et l’entreprise Ciat, participe depuis 2007 au projet Prossis, acronyme pour « procédé de stockage solaire intersaisonnier » et soutenu par l’Agence nationale de la recherche (programme Stock-e 2007).

« Les verrous technologiques sont encore nombreux, souligne Lingai Luo. Mais l’idée fait réagir beaucoup de gens, preuve qu’elle est innovante. » La machine est constituée d’un capteur solaire thermique , de deux réservoirs et d’une source froide (un puits géothermique).

En été, le capteur solaire fournit de la chaleur à un volume de solution constitué d’un sel et d’eau. La chaleur génère une réaction de désorption, l’eau s’évapore et la solution se concentre, augmentant son potentiel chimique. La vapeur d’eau est ensuite condensée dans un second réservoir à très basse pression et la chaleur restante évacuée vers la source froide.

En hiver, la source froide fournit la chaleur nécessaire à évaporer l’eau du second réservoir qui est ensuite envoyée dans le premier pour diluer la solution saline. C’est cette réaction d’absorption qui génère de la chaleur, ensuite distribuée dans la maison. Voilà pour le principe. Plutôt simple sur le papier, le fonctionnement réel se heurte à plusieurs verrous. « Avant une quelconque application, le développement devra répondre à plusieurs critères : la capacité de stockage, le coût des matières premières du couple chimique, leurs propriétés environnementales comme la toxicité ou l’agressivité et leurs propriétés thermodynamiques », indique Lingai Luo.

Pour l’heure, l’option prise est de recourir au couple eau/bromure de lithium (LiBr) « Le bromure de lithium n’est pas un sel bon marché, mais ses caractéristiques thermodynamiques sont bien connues », précise Lingai Luo. Dans les systèmes de climatisation à absorption, par exemple, qui utilisent le même principe mais pour une application inverse : produire du froid. Après ces deux premières années d’études, la principale difficulté réside dans la maîtrise de la cristallisation du LiBr. « Le bromure de lithium peut cristalliser sous la forme d’un bloc, dur comme du béton et qui annihile le fonctionnement du système, explique Lingai Luo. Il nous faut donc trouver une solution pour contrôler la cristallisation ». Voilà où en sont les recherches actuellement.

Paru dans Le Journal du Chauffage et du Sanitaire n° 168 du 01/02/2010

©JDC L'énergie est aujourd'hui stockée essentiellement sous forme de chaleur sensible ou latente

FOCUS

22 m3 à 9 m3 pour une maison de 120 m²

Des calculs de dimensionnement ont été réalisés pour une maison passive de 120 m², occupée par 4 personnes et consommant 1 800 kWh/an.

Dans l’optique d’une solution n’acceptant pas la cristallisation du LiBr, et qui pallierait ainsi le problème de la maîtrise de cette cristallisation, la masse de sel nécessaire serait de l’ordre de 18 t et le volume du réservoir de 22 m3. Des ordres de grandeur inapproriés aux maisons individuelles. La surface du capteur solaire nécessaire serait, elle, de 13 m², et le rendement dynamique (chaleur fournie par le capteur solaire /chaleur restituée à la maison) de l’ordre de 30 %.

En acceptant la cristallisation, pour un rendement identique, le volume utile du réservoir de solution de LiBr diminuerait de plus de 50 % pour passer à 9 m3 avec un réservoir d’eau identique. Le tonnage en LiBr nécessaire serait alors de 7 tonnes. Et les capteurs solaires couvriraient 1 m2 de plus. Un prototype doit valider cette modélisation avant d’envisager une optimisation du procédé.

Source : LE MONITEUR.FR

Tags:bromure, chaleur, chimique, climatisation, EAU, évaporation, froid, Grenoble, LOCIE, pression, recherche, réservoir, Savoie, sel, solaire, solution, transformation, Université, vapeur