Dissertations / Theses: 'Stockage de energie'

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Djerrada, Abderrahmane. "Stockage thermique de l'energie solaire." Paris, ENSAM, 1988. http://www.theses.fr/1988ENAM0014.

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Abstract:

Etablissement des equations de fonctionnement de chacun des elements du circuit solaire comportant: un champ de collecteurs, un accumulateur de chaleur eau/paraffine ou air paraffine et un habistat. Deux modeles numeriques sont proposes pour caracteriser ces deux types d'accumulateur. La modelisation de l'accumulateur eau/paraffine est basee sur l'etude d'un cylindre de reference compose d'un tube a eau entoure d'un volume cylindrique de paraffine. Le systeme d'equations aux derivees partielles deduit a partir d'un maillage longitudinal et radial a ete resolu par la methode des elements finis. Un logiciel de simulation a ete developpe pour le dimensionnement des installations utilisant ce type de stockage

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Camara, Mohamed Ansoumane. "Modélisation du stockage de l’énergie photovoltaïque par supercondensateurs." Thesis, Paris Est, 2011. http://www.theses.fr/2011PEST1071/document.

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Abstract:

Le stockage par supercondensateurs de l'énergie photovoltaïque est modélisé afin de disposer d'un modèle suffisamment fin et accessible permettant de les intégrer dans des chaînes de conversion de l'énergie solaire. Les supercondensateurs sont modélisés par un circuit multibranche comportant des résistances et capacités variables suivant la tension, dont les valeurs sont déterminées par une expérience de caractérisation ayant une bonne précision. Par ailleurs, tous les éléments d'une chaîne typique de conversion de l'énergie photovoltaïque sont modélisés avec le logiciel Matlab/Simulink (gisement solaire, conversion photovoltaïque des panneaux, régulateur, batterie et charges). Le modèle de stockage de l'énergie photovoltaïque par supercondensateurs est ensuite validé par la bonne concordance des mesures relevées en conditions réelles avec les résultats donnés par les simulations. Enfin, deux exemples d'exploitation du modèle sont proposés et discutés : la détermination du temps de charge des supercondensateurs suivant l'éclairement solaire et la température ambiante, et l'intégration des supercondensateurs dans la chaîne d'alimentation électrique d'un moteur à courant continu permettant de réduire les sollicitations électriques sur la batterie lors de l'appel de puissance nécessaire au démarrage du moteur
The storage by ultracapacitors of photovoltaic energy is modeled in order to have an accurate and accessible model to integrate ultracapacitors into solar energy conversion systems. Ultracapacitors are modeled by a multibranch circuit representation composed of resistors and capacitors with variable voltage whose values are determined by an accurate characterization experiment. Moreover, all the elements of a typical photovoltaic energy conversion system are modeled by using the Matlab/Simulink software (solar radiation, photovoltaic panels, batteries and charges). The energy storage model by ultracapacitors is then validated by the good agreement of measured values taken in real conditions with the results provided by simulations. Finally, two examples are proposed and discussed: the determination of the storage duration of ultracapacitors versus solar irradiance and ambient temperature, and the integration of ultracapacitors in the electrical feeding system of a DC motor to reduce the electrical current peak of the battery at the start of the motor

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Ortego, Sampedro Egoï. "Étude d’un système hydropneumatique de stockage d’énergie utilisant une pompe/turbine rotodynamique." Thesis, Paris, ENSAM, 2013. http://www.theses.fr/2013ENAM0059/document.

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Abstract:

Le développement croissant de systèmes de stockages connectés au réseau électrique se voit stimulé par les problématiques de gestion de réseau liés entre autres à l'intégration croissante de technologies de production renouvelables. L'accumulation hydropneumatique d'énergie apparait comme une solution propre et économiquement intéressante dans le panel des technologies existantes. Cette étude analyse une configuration d'accumulation air-eau sans séparation, en cycle fermé et utilisant une pompe/turbine rotodynamique. Les principales problématiques en relation à ces choix techniques sont : les phénomènes de transfert de masse et de chaleur à l'interface air-eau, les caractéristiques de fonctionnement d'une machine hydraulique rotodynamique en régime d'opération variable et le rendement d'accumulation du système. Ces aspects sont traités ici par des approches locales dans certains cas, puis globales afin de pouvoir proposer un modèle de comportement dynamique du système de stockage pouvant faire l'objet de simulations rapides. Les aspects de modélisation ont été élaborés en parallèle au développement d'un banc d'essais de 45 kW réalisé dans le cadre de ce travail. Les observations expérimentales obtenues sur ce banc sont comparées aux résultats du modèle qui rend bien compte de la dynamique et de l'état énergétique du système. Des études d'amélioration du système sont engagées à la fin du document. Elles concernent d'une part la question de la flexibilité de fourniture de puissance et d'autre part le rendement d'accumulation du réservoir de stockage
The present increasing development of storage systems connected to electrical network is stimulated by network management issues related to recent energetic landscape evolutions such as the increasing integration of renewable production sources. The hydro-pneumatic system seems to offer a clean and cheap energy storage solution among the set of existing storage technics. The present study analyses an air-water direct contact accumulation configuration, in closed cycle and using a rotodynamic pump/turbine. The main points of interest related to these technical choices are: the air-water interface mass and heat phenomena, variable operating point performances of a rotodynamic hydraulic machine and the overall efficiency of the storage device. These aspects are studied by, in some cases, a local approach, and then a global one in order to propose a dynamic behaviour model of the storage system suitable for rapid simulations. The modelling aspects were treated in parallel to the development of a 45 kW test rig built during this project. The experimental observations made on this test rig are compared to the modelling results that represent correctly the dynamics and energetic state of the system. At the end of this document, some studies for the improving of the power delivery flexibility and efficiency increasing of the accumulation element are engaged

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Rus, Yahdi Bin. "Nanocomposites à base de graphène fonctionnalisé pour le stockage de l'énergie et la catalyse." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLN068.

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Abstract:

Résumé : Des feuillets de graphène fonction-nalisés FGSx avec un rapport C/O~x ont été post-fonctionnalisés avec des dérivés de tétrazine (3,6-bis(2-pyridyl)-1,2,4,5-tétrazine) par cycloa-ddition de Diels-Alder à demande inverse. Des applications potentielles de ces graphènes fonctionnalisés ont été explorées sur le stockage d'énergie (supercondensateur) et l’électrocatalyse (réaction de réduction de l'oxygène).Pour les applications de supercondensateurs, des nanocomposites constitués de FGS20 fonction-nalisé et de polypyrrole ont été synthétisés en deux étapes en incorporant d’abord les fonctions pyridine-pyridazine à la surface du FGS20 par cycloaddition suivie de l’électropolymérisation du pyrrole dans l’acétonitrile. La capacité spéci-fique du matériau a été mesurée par des cycles de charge-décharge galvanique et la stabilité au cyclage a été étudiée dans divers milieux électro-lytiques (acétonitrile, liquide ionique, eau acide et eau neutre) et les résultats comparés par rapport au FGS20 non fonctionnalisé avec ou sans polypyrrole. Alors que l'acétonitrile révèle un comportement capacitif pur pour tous les matériaux étudiés, l'eau acide est le milieu où les valeurs de capacité sont les plus élevées et, de manière surprenante, où les nanocomposites contenant du polypyrrole présentent une meilleure rétention de capacité lors du cyclage que le graphène seul. Un impact positif de la fonctionnalisation du graphène avant l'électropoplymérisation a été mis en évidence dans tous les milieux électrolytiques (pertes de capacité limitées à moins de 8% après 1500 cycles dans tous les milieux sauf l'eau neutre), soulignant l'intérêt du contrôle d'interface dans ce type de nanocomposites
Abstract: Functionalized graphene sheets with a ratio C/O~x (FGSx) was further functionalized with a tetrazine derivatives (3,6-bis(2-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine) by inverse demand Diels-Alder cycloaddition reactions. Functionalized FGS20 and FGS13 potential applications were explored on energy storage (super-capacitor) and catalysis (oxygen reduction reaction).In supercapacitor applications, nanocomposites made of functionalized FGS20 with polypyrrole were synthesized in two steps by first incorporating pyridine-pyridazine functions on FGS20 surface through cycloaddition followed by electropolymerization of pyrrole in acetonitrile. The specific capacitance of the material was measured by galvanic charge-discharge cycles and the stability upon cycling investigated in various electrolytic media (acetonitrile, ionic liquid, acidic, and neutral water) in comparison with non-functionalized FGS20 with or without polypyrrole. While acetonitrile reveals pure capacitive behaviour for all investigated mate-rials, acidic water is the medium where the capacitance values are the highest and surprisingly where nano-composites with polypyrrole show better capacitance retention upon cycling than graphene alone. A positive impact of graphene functionalization prior to electropolymerization was demonstrated in all electrolytic media (capacitance losses limited to less than 8% after 1500 cycles in all media but neutral water), highlighting the interest of interface control in this kind of nanocomposites

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Marti, Aliod Carles. "Simulation de processus de stockage chimique pour l'énergie renouvelable." Thesis, Toulouse 3, 2018. http://www.theses.fr/2018TOU30358.

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Abstract:

L'objectif de la présente thèse englobe différents processus liés au stockage d'énergie provenant de sources renouvelables. Concrètement, cette thèse vise à étudier, d'un point de vue théorique, les processus liés à la réaction de Sabatier assistée par plasma (CO 2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O), où le catalyseur hétérogène est composé d'éléments Ni / Ru. La recherche est par conséquent divisée en thèmes développés dans les spécialités de chaque partenaire. À l'université de Pérouse, les processus plasma / phase gazeuse sont pris en compte, concrètement l'étude de l'OH + H 2 selon la méthode quantique classique. La principale procédure innovante a été d'ajouter une surface potentielle à longue portée à la surface d'énergie potentielle (PES) déjà disponible, en la convertissant en une surface appropriée pour les processus non réactifs, tout en maintenant la précision de la mesure initiale, nécessaire aux processus réactifs. Dans ce sens, nous avons mené une étude sur la diffusion OH + H2 en utilisant une méthode quantique classique, traitant les vibrations quantiques et classiquement les translations et les rotations. Le bon accord entre les probabilités réactives classiques quantiques spécifiques à l'état et les probabilités quantiques complètes correspondantes a conduit à l'extension de l'étude aux probabilités d'état à état pour les échanges d'énergie vibratoire non réactifs. L'étude a montré que la dynamique de la réaction H 2 dépend de l'excitation vibratoire, alors que celle non réactive est principalement adiabatique sur le plan vibratoire. Au contraire, la dynamique réactionnelle de l'OH n'est pas affectée par son excitation vibratoire, alors que la non-réactive pourrait en produire un pompage jusqu'à des états vibratoires plus élevés. Dans l'université Paul Sabatier de Toulouse, les grappes et nanoparticules de Ru, faisant partie du catalyseur industriel, sont étudiées selon l'approche DFTB. L'intention était d'étudier la capacité de la DFTB à fournir des résultats fiables sur la structure électronique, les propriétés structurelles et la stabilité des systèmes monométalliques à base de ruthénium, allant de petites grappes à des nanoparticules plus grosses et globalement.[...]
The aim of the present thesis encompasses different processes related to the storage of energy coming from renewable sources. Concretely, this thesis aims to study, from a theoretical point of view, the processes related to the plasma-assisted Sabatier reaction (CO 2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O), where the heterogeneous catalyst is composed by Ni/Ru elements. The research is consequently split in the topics developed at each partner specialties. In the university of Perugia, the plasma/gas phase processes are considered, concretely the study of the OH + H 2 using the quantum-classical method. The main innovative procedure has been to add a long-range potential tail to the already available. Potential Energy Surface (PES), converting it into a suitable one for non reactive processes, while maintaining the accuracy of the ab initio, necessary for the reactive processes. In this sense we carried out a study of OH + H2 scattering using a quantum-classical method, treating quantally vibrations and classically both translations and rotations. The good agreement between the state specific quantum- classical reactive probabilities and the corresponding full quantum ones prompted the extension of the study to state to state probabilities for non reactive vibrational energy exchange. The study showed that H 2 reactive dynamics depends on the vibrational excitation, while the non reactive one is mainly vibrationally adiabatic. On the contrary, OH reactive dynamics is not affected by its vibrational excitation, whereas the non reactive one might produce some pumping up to higher vibrational states. In the university Paul Sabatier of Toulouse, the Ru clusters and nanoparticles, part of the industrial catalyst are studied using the DFTB approach. The intend was to investigate the ability of DFTB to provide reliable results about electronic structure, structural properties and stability of monometallic ruthenium systems covering the size range from small clusters to larger nanoparticles and the bulk. Due to the fact that the electronic bonding and structural organization of ruthenium cluster are somewhat specific in regard of other metal clusters, it is challenging to examine whether DFTB is able to account for such peculiarities. Parallel-Tempering Molecular Dynamics (PTMD), was used in combination with periodic quenching to achieve global optimization of neutral, cationic and anionic clusters in the range n=3-20.[...]

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Atifi, Abdelghani el. "Application des composés d'insertion du graphite au stockage chimique de l'énergie thermique." Grenoble INPG, 1989. http://www.theses.fr/1989INPG0072.

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Abstract:

Etude de l'action de l'ammoniac sur les composes d'insertion graphite-chlorures metalliques. Suivie de la reaction in sistu en temps reel par diffraction des neutrons. Formation de microcristallites d'ammoniacates au sein du reseau cristallin du graphite. Avantage de cette texture par rapport a l'ammoniacate seul en vue de son application aux procedes de conversion thermochimique de l'energie. L'etude cinetique des reactions mises en jeu

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Camara, Mohamed Ansoumane, and Mohamed Ansoumane Camara. "Modélisation du stockage de l'énergie photovoltaïque par supercondensateurs." Phd thesis, Université Paris-Est, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00673218.

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Abstract:

Le stockage par supercondensateurs de l'énergie photovoltaïque est modélisé afin de disposer d'un modèle suffisamment fin et accessible permettant de les intégrer dans des chaînes de conversion de l'énergie solaire. Les supercondensateurs sont modélisés par un circuit multibranche comportant des résistances et capacités variables suivant la tension, dont les valeurs sont déterminées par une expérience de caractérisation ayant une bonne précision. Par ailleurs, tous les éléments d'une chaîne typique de conversion de l'énergie photovoltaïque sont modélisés avec le logiciel Matlab/Simulink (gisement solaire, conversion photovoltaïque des panneaux, régulateur, batterie et charges). Le modèle de stockage de l'énergie photovoltaïque par supercondensateurs est ensuite validé par la bonne concordance des mesures relevées en conditions réelles avec les résultats donnés par les simulations. Enfin, deux exemples d'exploitation du modèle sont proposés et discutés : la détermination du temps de charge des supercondensateurs suivant l'éclairement solaire et la température ambiante, et l'intégration des supercondensateurs dans la chaîne d'alimentation électrique d'un moteur à courant continu permettant de réduire les sollicitations électriques sur la batterie lors de l'appel de puissance nécessaire au démarrage du moteur

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Dufour, Thomas. "Optimisation énergétique et environnementale de l'intégration des matériaux de stockage dans les systèmes de réfrigération." Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066510/document.

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Abstract:

L'utilisation de la réfrigération secondaire permet de réduire l'impact environnemental des systèmes frigorifiques grâce à une réduction de l'utilisation de gaz à effet de serre, néanmoins un tel procédé abaisse l'efficacité des systèmes. Afin de rendre ce procédé plus efficace et viable, l'utilisation de fluide à forte densité énergétique ainsi qu'un couplage avec un dispositif de stockage thermique a été envisagé comme réponse à une problématique industrielle de distribution de froid (climatisation, procédés de refroidissement). Un montage expérimental constitué d'une boucle de circulation et d'un réacteur de formation a été utilisé afin d'évaluer les caractéristiques de charge et décharge d'un réseau utilisant des fluides diphasiques. Cette étude a également permis l'élaboration et la validation de modèles prédictifs (réservoir de stockage, échangeur de chaleur, écoulement) de dynamique de stockage et déstockage pour différents matériaux. Ces modèles ont ensuite été appliqués au cas d'un réseau industriel afin d'étudier l'impact du matériau de stockage choisi sur le dimensionnement du système, sur la consommation énergétique mais aussi sur sa viabilité économique. Ainsi, les résultats ont d'abord montré que l'utilisation d'un dispositif améliorait l'efficacité d'un système et que le retour sur investissement dépendait des scénarios de stockage envisagés. Enfin, une forte dépendance sur le choix du matériau a également été soulevée
The use of secondary refrigeration can reduce cooling system impact on environment by greenhouse gas reduction, nevertheless this kind of technology reduce the system efficiency. The use of high energetic density and thermal energy storage was considered to improve system efficiency and to answer to industrial cooling process issue (air-conditioning, cooling process or temperature preservation). An experimental set-up composed by a stired tank reactor and circulation loop was used in order to evaluate the charging and discharging dynamic of a cooling district using phase change slurry. This experimental study offers the opportunity to elaborate and validate further models (stirred tank reactor, heat exchanger, flow behavior) to predict the charging and discharging behaviors for various storage materials. Then, these models were used in the case of an industrial system to observe the impact of the storage material or system sizing, energy consumption and economic sustainability. Thus, results show that the impact of the storage device on system energy efficiency and the return on investment depends on storage scenarios. Finally the impact of the chosen material on system efficiency was pointed out

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Mongkoltanatas, Jiravan. "Participation d'un système de stockage à la stabilité des réseaux insulaires." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENT115/document.

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Abstract:

Un réseau insulaire est un système fragile et sensible aux variations de charge ou de production notamment d'origine renouvelable et intermittent. Ce problème devient crucial avec l'augmentation dans ces réseaux de production éolien ou PV en remplacement des sources actuelles (diesel, etc.). Cela impacte directement la stabilité du réseau, notamment la fréquence. Les moyens de stockage pourraient dès lors participer au réglage primaire de la fréquence, en limitant des variations après une perturbation. L'objectif de cette thèse consiste ainsi à étudier la participation du stockage pour maintenir la stabilité en fréquence dans un réseau insulaire en augmentant le taux de pénétration d'énergie renouvelable. Un algorithme de dimensionnement et différentes stratégies de contrôle du système de stockage ont ainsi été développés en fonction de variations réellement observées sur un parc PV. Notre étude est séparée en 2 parties. La première partie concerne la modélisation de l'intermittence de la production PV. La puissance PV a ainsi été caractérisée en fonction de son impact sur la variation de la fréquence, afin de définir toute situation critique. Ensuite, la technologie et les critères de dimensionnement du dispositif de stockage et la stratégie de pilotage et de contrôle-commande pour surveiller et contrôler le système de stockage ont été proposés et validées à partir de simulations. Ces stratégies ont été élaborées soit à partir de critères qualitatifs définie dans le domaine temporel, soit à partir d'une stratégie de filtrage fréquentiel des différentes sources. Par ailleurs, pour garantir des critères de robustesse vis-à-vis des incertitudes paramétriques notamment sur la mesure des variations PV, une commande robuste (utilisant un contrôleur H infinie) a été conçu et validé. Les différentes stratégies proposées peuvent plus ou moins réduire la variation de la fréquence suite à perturbation et permettre de réduire significativement la participation de la source principale d'énergie au réglage de la fréquence. Par ailleurs, les résultats ont permis de faire un lien entre le taux de pénétration des énergies renouvelables photovoltaïques dans un micro réseau et la tenue en fréquence dans ce réseau
Frequency of isolated microgrids is highly sensitive to active power variation of loads and productions because of the inertia equivalent of this grid is small (limited number of thermal generators). Furthermore, the increasing of renewable energy in this grid causes frequency more risky to be instable because of its intermittency of power. In this thesis, energy storage is the selected solution to maintain the frequency stability of isolated microgrids with high penetration rate of renewable energy. It will participate to the primary frequency control which is the first control that takes action to limit the frequency deviation after disturbance. Therefore, the objective of this thesis is to design the appropriate size and strategy of energy storage in isolated microgrids with high penetration rate of photovoltaic. Proposed strategies will link to power variation of PV. Therefore, the different situations of photovoltaic power variations and their impacts on the system frequency had been firstly characterized and studied in order to specify the critical situation of frequency variation. Then, different strategies for energy storage and their sizes were defined from these two studies. The strategy limit dPpv diagram and filter strategy were proposed to define the participated power of energy storage in primary frequency control from the measured power variation of PV. Furthermore, controller H infinity which is robust control was also proposed. Finally, energy storage control system was validated by RTLAB (real time simulation) which enable us to simulate the hardware. The results show that energy storage by proposed strategies is able to stabilize frequency of the power system by limiting the frequency deviation to be within an acceptable range after occurrence of any disturbance. The proposed strategies can increase larger participated power of the energy storage with less frequently than the classic droop control

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Rassafi, Mohamed. "Contribution à l'étude de chaînes énergétiques solaires avec capteurs à air et stockage souterrain." Valenciennes, 1986. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/216461d0-4cdc-4c55-88de-8900a3b508a0.

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Abstract:

Principes du chauffage solaire dans les régions du nord. On donne quelques données climatiques. Caractéristiques et calculs des besoins thermiques du bâtiment. Etude des capteurs. Analyse détaillée et suivi pour un grand ball de machines de type industriel comportant une chaine énergétique capteur à air, tuyaux enterrés, sol, hall

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Assaud, Loic. "Fonctionnalisation de substrats nano-structurés pour la conversion et le stockage de l'énergie." Thesis, Aix-Marseille, 2013. http://www.theses.fr/2013AIXM4049.

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Abstract:

Afin de répondre au besoin de la société actuelle qui utilise toujours plus de moyens de transport et de dispositifs portables, les modes de production, de conversion et de stockage de l'énergie, sont en train de connaître de véritables mutations. Afin de créer des systèmes capables de générer une énergie maîtrisée et renouvelable, les nanosciences et nanotechnologies sont des domaines de premier plan. Le travail présenté dans ce manuscrit décrit la fabrication de structures, de taille nanométrique, organisées à grande échelle. La fonctionnalisation se fait par synthèse de films ou de particules par ALD. Des systèmes MIM sont synthétisés sur des structures ordonnées d'alumine poreuse. Les matériaux déposés en couches minces sont TiN, Al2O3 et HfO2. L'objectif est de fabriquer des nano-condensateurs à hautes performances pouvant être utilisés pour des applications de stockage de données, de mémoire ou pour le stockage d'énergie dans des petits dispositifs comme la technologie RFID.Dans une deuxième partie, des catalyseurs métalliques Pd/Ni sont déposés sur des membranes d'alumine pour l'électro-oxydation de l'acide formique. De la même manière, des nano-tubes de TiO2 fabriqués par oxydation anodique sont fonctionnalisés par des nano-particules de Pd pour l'électrooxydation de l'éthanol. Ces deux études systèmes peuvent conduire à leur utilisation comme catalyseurs au niveau de l'anode des piles à combustible liquide à combustion directe. Enfin, la dernière partie de ce travail consiste au dépôt par voie électrochimique de Cu2O, sur des nano-tubes de TiO2 qui servent de support. La jonction p/n ainsi fabriquée pourra servir pour la photo-conversion de l'énergie solaire
In order to meet the growing needs in today's society that requests more transportation and portable devices, energy production, conversion and storage systems are now experiencing real changes. To fabricate systems able to generate a controlled and renewable energy, nanoscience and nanotechnology are leading research fields. The work presented in this manuscript describes the fabrication of nanosized, large-scale organized structures. These nanostructures have been functionalized through film and particle synthesis using a chemical vapor deposition method: the Atomic Layer Deposition (ALD).Thus, metal/insulator/metal (MIM) systems are fabricated on highly-ordered high-aspect ratio porous alumina. The materials that have been deposited are TiN, Al2O3 and HfO2. The aim is to produce high performance nanocapacitors that can be used for data storage (DRAM) application or for energy storage in small devices such as RFID.In a second part, metallic catalysts such as Pd/Ni have been deposited on alumina membranes for formic acid electro-oxidation. Similarly, TiO2 nanotubes have been fabricated by anodic oxidation and they have been functionalized with Pd nanoparticles for ethanol electro-oxidation. Both studied systems can be used as anode catalysts in direct liquid fuel cells.Finally, the last part of this work has consisted in the study of Cu2O, as a p-type semiconductor, that has been electrochemically deposited onto TiO2 nanotubes (n-type semiconductor). The resulting p/n junction can be interesting for solar energy photoconversion

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Marbaix, Julien. "Etude multi-échelle de l'activation de réactions catalytiques par chauffage magnétique pour le stockage des énergies renouvelables." Thesis, Toulouse, INSA, 2019. http://www.theses.fr/2019ISAT0031.

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Abstract:

La déplétion des énergies fossiles et l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre nous incitent à étudier des voies alternatives de production d’énergie mais aussi de valorisation du CO2. L’activation de réactions catalytiques par chauffage magnétique permet, dans ce contexte, de répondre à ces objectifs en offrant la possibilité de stocker de manière dynamique et adaptable les énergies renouvelables intermittentes.Dans ce travail de thèse, nous avons étudié de manière multi-échelle l’activation de réactions catalytiques en travaillant d’abord sur la synthèse et la caractérisation de nano-agents chauffants afin, notamment, d’opérer le procédé à hautes températures. Dans un second temps, nous avons étudié la composition du lit catalytique afin d’optimiser les performances catalytiques du procédé de méthanation du CO2 et de maximiser son efficacité énergétique tout en évaluant son impact environnemental
The depletion of fossil-based energy together with the increase of greenhouse gases emissions incite us to investigate alternative energy production ways and CO2 valorisation processes. In this context, magnetically induced catalysis enables us to reach these targets in an adaptive and efficient way and offers the possibility to store the excess of intermittent renewable energy production. In this PhD thesis, we study the magnetically induced catalysis through a multi-scale approach. We first focused on the synthesis and characterization of nano-heating materials that allowed operating the process at high temperatures. In a second step, we investigated the composition of the catalytic bed for CO2 methanation toward maximizing the catalytic performances and the energy efficiency of this process while evaluating its environmental impact

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Plattard, Tiphaine. "Modélisation du vieillissement d'une batterie Lithium-ion : couplage d'un modèle de fatigue avec un modèle comportemental." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLS323.

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Abstract:

Le développement rapide des batteries lithium-ion nécessite des études de vieillissement précises. L'objectif de la thèse est de préciser sur une nouvelle chimie de cellule (NMC) l'impact des paramètres sur le vieillissement, à savoir la température, l'intensité du courant et l'état de charge, et de le mettre en œuvre dans un modèle prédictif et reparamétrable.Une campagne de tests permet de quantifier l'impact unitaire des paramètres de vieillissement sur la perte de capacité de chaque batterie. Nous intégrons les résultats dans un modèle de fatigue. Celui-ci module l'impact d'un ampère-heure échangé par les conditions d’échange de cet ampère-heure au moyen de fonctions de pondération. Ce modèle est ensuite implémenté dans un logiciel, muni de son interface homme machine. Il permet à l'utilisateur de se familiariser avec le vieillissement et de faire des calculs de prédiction de perte de capacité de la batterie.Cependant, ce modèle peut dériver avec le temps en raison de sollicitations répétées. Par conséquent, ses paramètres doivent être mis à jour au moyen de mesures sur le terrain, afin de rester précis. Ces mesures sur le terrain sont soumises à la méthode dite d'analyse incrémentielle des capacités (ICA), consistant à analyser la quantité dQ/dV en fonction de V. Nous avons montré que l’évolution des pics observables sur l’ICA peut être corrélée à la cinétique du premier modèle de fatigue, ce qui permet de se servir de cette mesure pour le recalibrer. Cette mesure permet de réaliser le couplage avec le modèle de fatigue. Enfin, des tests applicatifs permettent de valider la méthode développée
Reliable development of LIBs requires accurate aging studies. The objective of the thesis is to clarify on a new cell chemistry (NMC) the impact of the parameters on aging, namely the temperature, the rated current intensity and the state of charge, and to implement it in a predictive and updatable model.A test campaign makes it possible to quantify the unit impact of the aging parameters on the loss of capacity of each battery cell. We integrate the results into a fatigue model. The latter modulates the impact of an exchanged ampere-hour by the exchange conditions of this ampere-hour by means of weighting functions. This model is then implemented in a software, equipped with its man/machine interface. It allows the user to become familiar with aging and to make prediction calculations of loss of battery capacity.This model can drift with time due to repeated solicitation, so its parameters need to be updated by on-field measurements, to remain accurate. These on-field measurements are submitted to the so-called Incremental Capacity Analysis method (ICA), consisting in the analysis of dQ/dV as a function of V. We have shown that the evolution of the peaks observable on the ICA can be correlated with the kinetics of the first fatigue model. This measurement makes it possible to couple with the fatigue model. Finally, application tests validate the method developed

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Mary, Jean-Pierre. "Thermohydraulique d'aquiferes a double porosite : application au stockage de chaleur." Toulouse, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAT0026.

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Abstract:

Modelisation, reconnaissances et etude d'un projet de stockage de chaleur. Coefficient d'echange thermique pour le cas d'une famille de fissures; reconnaissance des coefficients thermohydrauliques en une de la modelisation d'un aquifere poreux et fissure a dieppe. Projet de stockage de rejets thermiques industriels a la sopad

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Al, Zohbi Gaydaa. "Energie éolienne au Liban :analyse de son potentiel, de son stockage et de son impact environnemental." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2015. https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/216682/4/Manuscrit.pdf.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de contribuer au développement de l'énergie éolienne au Liban et des problèmes de stockage qui y sont liés. Une analyse des caractéristiques du vent dans 14 sites libanais a été effectuée dans le but de sélectionner les sites optimaux pour l'implantation d'éoliennes. Après la sélection de ces cinq sites optimaux, le choix de l'éolienne adéquate et la détermination du nombre d'éoliennes qui pourrait être érigées dans chacun de ces cinq sites, une évaluation du potentiel éolien a été réalisée afin d'estimer la quantité d'électricité qui pourrait être produite par ces éoliennes. Les résultats montrent qu'il y a un excédent d'électricité produite par les éoliennes qui pourrait être enregistré pendant la nuit, ce qui nous a incités à travailler sur la conception et le dimensionnement d'un système de stockage hydraulique de l'énergie éolienne afin d'optimiser sa pénétration dans le réseau. Les cinq sites sélectionnés pour l'implantation d'éoliennes au Liban ont été soumis à la procédure d'évaluation et d'examen des impacts sur l'environnement, notamment sur le paysage et les oiseaux, ce qui aide à faciliter l'élaboration des projets prenant en compte tous les enjeux environnementaux. A la fin du travail, des pistes d'élaboration d'un règlement pour l'implantation d'éoliennes au Liban et une analyse économique du projet d'implantation d'éoliennes et d'un système de stockage ont été menées.
The objective of this thesis is to investigate of the development of the wind power in Lebanon and storage related issues. An analysis of wind characteristics at 14 Lebanese sites was carried out in order to select the optimal sites for the implementation of wind turbines. After the optimization procedure (5 sites in final), the choice of the appropriate wind turbine (in terms of capacity) and the determination of the number of wind turbines that could be erected in each of selected sites, an evaluation of the wind potential has been performed to estimate the level of electrical power that could be produced. The results show that there is an overproduction of electricity could be registered during the night, which prompted us to work on the design and dimensioning of a hydraulic storage of wind energy system to optimize its penetration into the grid. The five selected sites for the installation of wind turbines in Lebanon were subjected to the evaluation process and review of environmental impacts, particularly regarding landscape and birds, which helps to facilitate project development taking into account all environmental issues. At the end of the work, tentative regulations to erect wind turbines in Lebanon and an economic analysis of the wind project and implementation of a storage system have been proposed.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie
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Ortego, Sampedro Egoï. "Étude d'un système hydropneumatique de stockage d'énergie utilisant une pompe/turbine rotodynamique." Phd thesis, Ecole nationale supérieure d'arts et métiers - ENSAM, 2013. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00966927.

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Abstract:

Le développement croissant de systèmes de stockages connectés au réseau électrique se voit stimulé par les problématiques de gestion de réseau liés entre autres à l'intégration croissante de technologies de production renouvelables. L'accumulation hydropneumatique d'énergie apparait comme une solution propre et économiquement intéressante dans le panel des technologies existantes. Cette étude analyse une configuration d'accumulation air-eau sans séparation, en cycle fermé et utilisant une pompe/turbine rotodynamique. Les principales problématiques en relation à ces choix techniques sont : les phénomènes de transfert de masse et de chaleur à l'interface air-eau, les caractéristiques de fonctionnement d'une machine hydraulique rotodynamique en régime d'opération variable et le rendement d'accumulation du système. Ces aspects sont traités ici par des approches locales dans certains cas, puis globales afin de pouvoir proposer un modèle de comportement dynamique du système de stockage pouvant faire l'objet de simulations rapides. Les aspects de modélisation ont été élaborés en parallèle au développement d'un banc d'essais de 45 kW réalisé dans le cadre de ce travail. Les observations expérimentales obtenues sur ce banc sont comparées aux résultats du modèle qui rend bien compte de la dynamique et de l'état énergétique du système. Des études d'amélioration du système sont engagées à la fin du document. Elles concernent d'une part la question de la flexibilité de fourniture de puissance et d'autre part le rendement d'accumulation du réservoir de stockage.

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Soares, Adrien. "Batteries Lithium-ion innovantes, spécifiques pour le stockage de l'énergie photovoltaïque." Thesis, Montpellier 2, 2012. http://www.theses.fr/2012MON20206/document.

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Abstract:

Le travail de thèse, présenté dans ce mémoire, est consacré à l'étude de nouveaux matériaux d'électrode pour batterie lithium-ion pour le stockage d'énergie photovoltaïque. Ce type de production d'énergie impose de nombreuses intermittences de charge, des non synchronisations entre les périodes de production et de consommation, etc. L'objectif est d'évaluer le comportement de différents types de matériau d'électrode dans des batteries soumises à des profils de charge photovoltaïque pour ensuite sélectionner les plus adaptés à ce stockage spécifique d'énergie. Les matériaux choisis, Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, NiP3, TiSnSb, présentent tous des mécanismes de réaction vis-à-vis du lithium très différents. Afin d'améliorer la durée de vie de ces matériaux d'électrodes, un travail d'optimisation des performances électrochimiques a été effectué en travaillant sur leur synthèse puis sur la formulation des électrodes. La formulation d'électrode en utilisant la carboxymethylcellulose sodique a notamment donné d'excellents résultats. La caractérisation de leurs propriétés physico-chimiques a été réalisée par diffraction des rayons X, in situ et en température, MEB, ATD, cyclage galvanostatique, etc.). Afin de reproduire des profils représentatifs de la production photovoltaïque à l'échelle des accumulateurs expérimentaux de laboratoire, un banc de simulation a été élaboré et validé avec un accumulateur de référence à base de Li4Ti5O12. Après cette étape de validation, les différents matériaux d'électrode ont été testés en condition photovoltaïque. Cette étude a permis de montrer que les intermittences de courte de durée (passages nuageux) et les régimes variables qu'impose ce type de production n'ont pas que peu d'influence sur les propriétés électrochimiques de l'ensemble de ces matériaux. Cependant, les périodes d'absence de production (nuit, journée pluvieuse, etc.) correspondant à une relaxation pour le matériau peuvent avoir un impact important. Les matériaux de conversion (NiP3, TiSnSb) ont montré de surprenants bons résultats. Enfin, les observations montrent que chaque type de matériau (mécanisme électrochimique différent) pourrait convenir i) à un type de production photovoltaïque, c'est à dire à une zone géographique et ii) à un type d'application particulière
The thesis work, presented in this manuscript, is devoted to the study of new materials for lithium-ion battery for storing solar energy. This type of energy production imposes intermittent loading, non-synchronization between periods of production and consumption, etc. The objective is to evaluate the behavior of different types of electrode material in batteries under photovoltaic (PV) charge profiles and then to select the most suitable for this specific energy storage. The chosen materials, Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, NiP3, TiSnSb, follow all very different reaction mechanisms versus lithium. To improve the cycling life of these electrode materials, a work on electrochemical performance optimization was performed by working on the synthesis and the electrode formulation. The electrode formulation, using in particular carboxymethyl cellulose, presented excellent results. Characterization of their physico-chemical properties was carried out by X-ray diffraction, in situ and as function of temperature, SEM, DTA, galvanostatic cycling, etc.). To reproduce representative profiles of the photovoltaic production at the experimental batteries scale, a test bench has been developed and validated with reference batteries (Li4Ti5O12). After this step of validation, different electrode materials were tested under photovoltaic conditions. This study shows that both intermittences with short duration (clouds) and variable rates of current imposed by this type of production don't strong influence on the electrochemical properties of all these materials. However, periods of no production (night, rainy day, etc.), corresponding to a relaxation for the material, can impact significantly. Materials following conversion mechanism (NiP3, TiSnSb) showed surprising good results. Finally, the observations indicated that each type of material (with different electrochemical mechanism) could be adapted to i) a type of photovoltaic production, ie to a geographical area and ii) a type of application

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Tabard, Lucie. "Elaboration de céramiques architecturées pour le stockage d'énergie thermique." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI007.

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Abstract:

Ce travail de thèse a pour objectif de développer un matériau composite de haute densité énergétique pour le stockage de chaleur thermochimique. L’objectif principal est de libérer de la chaleur par hydratation exothermique d’un sel hygroscopique, de manière entièrement réversible (stockage sous forme de potentiel chimique), en évitant les pertes de performance systématiques constatées auparavant sur les systèmes à lit de sel, apparaissant avec le temps et dues à l’agglomération du sel. Ainsi, le développement d’un composite de type matériau hôte poreux/sel doit permettre d’éviter l’agglomération du sel et d’augmenter sa réactivité. Dans un premier temps, une méthodologie de cyclage et de caractérisation du sel sélectionné (MgSO4,xH2O) est établie afin d’étudier les évolutions structurales de ce sel (par couplage de résultats obtenus en DRX et en FTIR). Une première voie de mise en forme du sel est également proposée, ne permettant pas de résoudre les problématiques rencontrées en configuration lit de sel. Ainsi, dans un deuxième temps, le développement d’un matériau hôte (zircone cériée) à porosité architecturée est proposé. La zircone est mise en forme par technique de fabrication additive (robocasting) d’une pâte céramique contenant des phases fugitives (amidons) et consolidée par frittage partiel. La porosité multi-échelle résultante est minutieusement caractérisée en termes de volume, de taille et d’interconnexion par des techniques complémentaires. Les propriétés mécaniques sont également caractérisées à travers des essais de compression et de flexion trois points. La pertinence de cette porosité multi-échelle du matériau hôte sur la réactivité du sel et sa stabilité est évaluée dans un troisième temps. Des composites matériau hôtes/sels sont fabriqués par infiltration de solutions salines, puis caractérisés selon la méthodologie développée pour caractériser le sel. La porosité à trois échelles permet d’obtenir des composites de densité énergétique élevée (417 kWh.m-3) et stable au cours du temps, remplissant l’objectif européen
The aim of this thesis work is to develop a composite material with a high energy density for thermochemical heat storage. The main purpose is to produce heat through an exothermic hydration reaction of a hygroscopic salt, entirely reversible (storage as chemical potential), while avoiding the usual loss of performances reported in salt bed configurations. Such issues emerge over time, due to salt agglomeration during its hydration. Thus, the development of a composite made of salt attached onto a host material should prevent the salt agglomeration and enhance its reactivity. First, a protocol to characterize and investigate the salt (MgSO4,xH2O) cyclability behavior was developed to study its structural evolution (through XRD and FTIR). A first method of salt shaping was also proposed, that does not allow resolving the issues encountered in salt bed configurations. Secondly, the development of a host material (ceria zirconia) with a hierarchized porosity is proposed. Zirconia is shaped by additive manufacturing (robocasting) of a paste loaded with fugitive phases (starches) and consolidated by partial sintering. The resulting multi-scale porosity is thoroughly characterized by mean of complementary techniques, focusing on its volume, size and interconnection. Mechanical properties are characterized through compressive and bending tests. The relevance of the multi-scale porosity of the host material for the salt reactivity and stability is finally evaluated. Host material/salt composites are fabricated by liquid impregnation of a saturated saline solution. They are then characterized with the process developed for the characterization of the salt. The three-scale porosity enables the fabrication of composites with high energy density (417 kWh.m-3), that are stable over time, fulfilling the European target

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El, Kharbachi Abdelouahab. "Etude des réactions complexes en phase solide pour stockage d'hydrogène." Thesis, Grenoble, 2011. http://www.theses.fr/2011GRENI010.

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Abstract:

Le stockage d'hydrogène en phase solide sous forme d'hydrures, est l'une des solutions non-polluantes futures pour le stockage et le transport de l'énergie. Parmi les matériaux candidats, LiBH4 a été sélectionné vu sa capacité gravimétrique élevée en hydrogène (jusqu'à 13,6 % H2 en masse). Ce matériaux possède des propriétés thermodynamiques et cinétiques insuffisamment établies pour comprendre son comportement dans les applications futures. Sa décomposition peut être facilitée en présence de l'hydrure MgH2. Ainsi, le composite MgH2-xLiBH4
Hydrides for solid-state hydrogen storage are one of the future solutions - pollutant free - for the storage and the transport of energy. Among the candidates, LiBH4 was selected considering its high gravimetric hydrogen capacity (up to 13.6 wt.% H2). This material has thermodynamic and kinetic properties insufficiently established to be included in future applications. Its decomposition can be facilitated within the presence of the hydride MgH2. Thus, the composite MgH2-xLiBH4 (0< x< 3.5) reactivated by high energy ball-milling, was studied regarding its microstructural properties and stability of the phases. The desorption reaction of hydrogen, with or without additives, shows the appearance of additional phases accompanying the principal reaction. Heat capacity measurements of LiBH4 revealed the presence of an abnormal behaviour before the polymorphous transition (Ttrs = 386 K), attributed to the increase of crystal defects in agreement with the existence of a hypo-stoichiometric domaine LiBH4-ε observed at higher temperatures. The stability of the three-phase system LiBH4-LiH-B was studied resulting to the principal reaction of decomposition: LiBH4(s,l) → LiH(s) + B(s) + 1,5H2(g). Vapour pressure measurements of LiBH4 showed that H2 is the major component of decomposition with minor species such as B2H6 and BH3. The thermodynamic properties of LiBH4 were critically assessed, gathering the new data with those existing in the literature, in the aim of modelling of reactions occurring in hydride mixtures

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Roget, Fabien. "Définition, modélisation et validation expérimentale d’une capacité de stockage thermique par chaleur latente adaptée à une centrale thermodynamique solaire à basse température." Thesis, Toulon, 2012. http://www.theses.fr/2012TOUL0004/document.

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Abstract:

Ce travail est effectué dans le cadre d'une thèse Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE) entre l’entreprise Sophia Antipolis Énergie Développement (SAED) à Valbonne et l'Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) – CNRS – Université du Sud Toulon-Var.L’objectif de cette collaboration est l’évaluation du potentiel technico-économique de divers matériaux pour le stockage de l’énergie thermique par chaleur latente, adapté aux niveaux de température des capteurs solaires développés par SAED. En effet, le stockage de l’énergie est un des principaux verrous technologiques reconnus pour les procédés ayant recours à des énergies renouvelables intermittentes et en particulier pour les centrales héliothermodynamiques.Après une introduction sur le potentiel et l’intérêt des centrales solaires thermodynamiques à basse température, un bref état de l’art des principaux types de stockage de l’énergie est présenté. Le deuxième chapitre aborde plus en détail le principe du stockage thermique par chaleur latente et recense une centaine de matériaux sélectionnés dans la littérature pour leur changement de phase dans la gamme de température 70 - 140°C. Les critères de sélection retenus y sont exposés.Des analyses thermiques par calorimétrie différentielle à balayage sont effectuées de façon systématique sur les différents Matériaux à Changement de Phase (MCP) sélectionnés. Les résultats de ces mesures, présentés dans le chapitre III, caractérisent avec précision le comportement de ces matériaux au chauffage. La transformation au refroidissement est étudiée au moyen d’un dispositif conçu spécifiquement pour représenter au mieux les conditions imposées dans une enceinte industrielle. Cette étude, présentée dans le chapitre IV, permet d’affiner la sélection des MCP pour ne garder que ceux dont la réversibilité du changement d’état est compatible avec une utilisation industrielle en tant que milieu de stockage de l’énergie thermique. Les chapitres V et VI permettent d’étudier plus en détails les spécificités de deux types de MCP que sont les polyols et les mélanges eutectiques de nitrates.Le dernier chapitre est consacré à la modélisation des échanges thermiques au sein d’une cuve de stockage contenant un MCP encapsulé. L’objectif est de disposer d’un outil de prédiction des performances d’une unité de stockage par chaleur latente, afin d’analyser l’influence des différentes solutions envisagées sur le productible d’une centrale thermodynamique solaire et leur impact sur le coût du kWh électrique produit
This work of thesis is done within the framework of industrial agreements research training, between the company Sophia Antipolis Energie Développement (SAED) in Valbonne, and the Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) – CNRS – University Sud Toulon-Var.The aim of this collaboration is to investigate the technical and economic potential of various materials for thermal energy storage by latent heat, suitable for temperature levels of the solar collectors developed by SAED. Indeed, energy storage is a major technological barrier to the process resorting to intermittent renewable energies and especially for thermodynamic solar power plants.After an introduction on the potential and interest of solar power plants working at low temperature, a brief state of art of the main types of energy storage is presented. The second chapter addresses in detail the principle of thermal storage by latent heat and identifies a hundred of selected materials from the literature for phase change in the temperature range 343 - 413 K. The selection criteria are exposed.Thermal analyses by differential scanning calorimetry are carried out systematically on the various selected Phase Change Materials (PCMs). The results of these measurements, presented in chapter III, accurately characterize the material behavior when heated. The transformation on cooling is studied using a device specifically designed in order to be more representative of conditions found in an industrial enclosure. This study, presented in chapter IV, allows refining the selection of PCMs retaining only those whose phase change reversibility is compatible with an industrial use as medium for thermal energy storage. Chapters V and VI are used to study in further detail the specifics of two types of MCP, respectively polyols and eutectic mixtures of nitrates.Final chapter deals with the modeling of heat transfer into a storage tank containing encapsulated PCM. The aim is to provide a tool for predicting the performance of a latent heat storage unit, in order to analyze the influence of different options on the solar power plant energy yield and their impact on the kWh cost

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Bellenot, Grégoire. "Etude de l'influence de la distribution de fluide sur le comportement thermohydraulique d'un réservoir de stockage thermique mono-cuve dual-media." Thesis, Université Grenoble Alpes, 2020. http://www.theses.fr/2020GRALI065.

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Abstract:

Dans le cadre du développement des énergies renouvelables et des énergies de récupération, le stockage thermique est un sujet de recherche majeur. Parmi les technologies prometteuses, le stockage de chaleur sensible mono-cuve est une alternative intéressante aux technologies habituelles à deux cuves. L’utilisation d’un milieu poreux granulaire, au lieu du milieu libre des stockages à thermocline, permet de réduire la quantité de fluide de stockage, souvent couteux. Dans ce type de technologie, l’influence de la distribution du fluide en entrée et sortie du milieux poreux sur les performances est peu étudiée.L’étude bibliographique du sujet a montré que la plupart des études expérimentales et numériques de stockages thermiques dual-media sont monodimensionnelles ou considèrent que la distribution du fluide est idéale, uniforme perpendiculairement à l’écoulement général. Toutefois, une étude récente remet en cause cette hypothèse, soulevant la question de l’impact potentiel de la distribution de fluide pour une application industrielle. Par ailleurs, les milieux poreux étudiés sont en général constitués de grains d’une seule granulométrie.Dans un premier temps, une campagne expérimentale est réalisée. Une installation expérimentale, utilisant un milieu poreux à double granulométrie, est utilisée pour effectuer des cycles de charges et de décharges avec un suivi des grandeurs physiques caractéristiques. Trois distributions de fluide sont disponibles pour l’entrée et la décharge du fluide à haute température. Les données récoltées donnent de premiers résultats sur l’influence de la distribution de fluide sur ce type de stockage et oriente la suite de l’étude. L’analyse des données permet également d’observer les imperfections de l’installations et d’en rechercher les causes et conséquences.Dans un second temps, le fonctionnement du stockage thermique mono-cuve dual-media est étudié numériquement. Un modèle numérique multi-dimensionnel et tenant compte de la granulométrie double est développé. Ce modèle, développé à partir de l’étude de la littérature pertinente et en particulier des travaux réalisés précédemment au Laboratoire de Stockage Thermique du CEA-LITEN, se base sur la résolution des équations classiques de la thermodynamique, appliquées à un milieu poreux. Sa spécificité est de résoudre une équation de conservation de la chaleur pour le fluide et une pour chacune des deux phases solides granulaires. Le modèle est validé par comparaison avec des résultats expérimentaux tirés de la campagne précédente, avec un accord acceptable.Le modèle développé est employé pour réaliser une étude théorique de l’influence de la distribution de fluide sur le comportement du stockage. Plusieurs tests de charge et de décharge en conditions idéalisés sont effectués sur un système représentant le milieu poreux de l’installation expérimentale. Deux distributions de fluide sont comparées, l’une uniformément répartie et l’autre avec un fort jet axial et centré. L’influence de la convection naturelle et de l’augmentation de vitesse du fluide liée à la distribution sont étudiés en répétant les mêmes tests après avoir modifiés les paramètres physiques du modèle. Les essais relient ces phénomènes physiques aux les comportements observés.Dans un dernier temps, les résultats obtenus expérimentalement et numériquement sont rassemblés et interprété dans le cas d’une éventuelle application industrielle. Dans le cas où l’impact de la distribution de fluide mis en évidence serait jugé suffisamment important, des recommandations sont apportées, basées sur les résultats précédents et une étude bibliographique des solutions techniques de distribution des fluides dans ce type de stockage thermique
In the context of the development of renewable energies and energy recovery, thermal storage is a major topic of research. Amongst promising technologies, one-tank sensible heat storage is an interesting alternative solution to usual two-tanks technologies. The use of a granular porous media, instead of thermocline storages’ free fluid volume, allows to reduce the amount of the often-expensive heat transfer fluid. Few studies exist on the influence of fluid distribution at the inlet and outlet of the porous media over performances of this kind of technology.The bibliographical review of this subject showed that most of experimental and numerical studies on dual-media heat storages are mono-dimensional or regard fluid’s distribution as ideal, which means perpendicular to the overall flow. However, a recent study questions this hypothesis, raising the issue of the potential influence of fluid distribution for an industrial application. Moreover, studied porous media are generally composed of one-sized particles.First, an experimental campaign is carried out. A test facility, using a two-sized particles porous media, is used to realise charge and discharge cycles with monitoring of characteristic physical values. Three fluid distributions are available for the inlet and outlet of high temperature fluid. Collected data give first results on the influence of fluid distribution over this type of storage and direct the next part of this study. The analysis of data also allows to highlight the imperfections of the experimental facility and to search for their causes and consequences.Secondly, the functioning of the one-tank dual-media heat storage is numerically studied. A multidimensional numerical model is developed, taking into account the two-sized particles of the porous media. This model, developed from the study of the relevant literature, especially the previous work from Thermal Storage Laboratory at CEA-LITEN, is based on the solving of thermodynamics’ usual equations, adapted to a porous media. Its specificity is to solve one heat conservation equation for the fluid and one for each of the granular solid phases. The model is validated by comparing its results with these extracted from the previous experimental campaign, with an acceptable agreement.The developed model is used to carry out a theoretical study of the influence of fluid distribution over the behaviour of the storage. Several charge and discharge tests are done, under idealised conditions, on a system representing the experimental facility. Two fluid distributions are compared, one is perfectly spread and the other with a strong centred axial jet. The influence of natural convection and of the augmentation of fluid’s velocity related to distribution are studied by repeating the same tests having modified the physical parameters of the model. The tests link theses physical phenomena to observed behaviours.Lastly, experimental and numerical results are gathered and interpreted in the case of a possible industrial application. In the case where the highlighted impact of fluid distribution would be evaluated high enough, recommendations are given, based on previous results and on a bibliographical review on technical fluid distribution solutions in this type of heat storage

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Barr, Maïssa. "Fonctionnalisation de surface par "atomic layer deposition" pour la réalisation de dispositifs électrochimiques de stockage et de production de l'énergie." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4081/document.

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Abstract:

L'approche développée est une méthode "bottum-up" pour la réalisation d'électrodes nanostructurées pour des dispositifs de stockage et de production de l'énergie. Tout d'abord, la nanostructuration de surface est effectuée par voie électrochimique, une technique peu coûteuse, permettant un contrôle précis de la géométrie et facile à mettre en oeuvre sur de grandes surfaces. Ces nanostructures sont ensuite fonctionnalisées par la technique de dépôt de couche atomique ("Atomic Layer Deposition ", ALD). Cette technique est particulièrement intéressante pour la fonctionnalisation de surface car elle permet de déposer des matériaux de haute qualité sur de grandes surfaces avec un contrôle de l'épaisseur à l'échelle atomique. La combinaison de la nanostructuration par voie électrochimique et de la fonctionnalisation de surface par ALD est donc particulièrement intéressante pour les applications visées : la photocatalyse, l'électrocatalyse et les batteries au lithium. L'élaboration d'une électrode hybride à partir de nanotubes de TiO2 et de SnO2 pour les batteries Li-ion est décrite. La seconde étude concerne l'élaboration d'une anode pour des piles à combustibles à éthanol, composée de nanotubes de TiO2, de SnO2 et de Pd. La dernière partie concerne la fabrication d'une photoélectrode nanotubulaire ordonnée pour la production de dihydrogène. Les membranes d'alumine servent de matrice pour le d epôt de NiO et de Sb2S3 par ALD
The approach developed here is the so-called bottum-up method to design nanostructured electrodes that can be use for energy storage and production. First, the surfaces are structured at the nanoscale using electrochemical methods. This method is not expensive, it allows a total control of the geometry and it is easy to implement on large surfaces. Then, the nanostructures are functionalized by Atomic Layer Deposition (ALD). This technique is particularly useful for surface functionalization as it allows to deposit high quality materials on large surfaces with a thickness control at the atomic scale. The combination of the electrochemical structuring with the surface functionalization by ALD is particularly attractive for the targeted applications : photocatalysis, electrocatalysis and lithium batteries. The development of a hybrid anode consists of SnO2 coated TiO2 nanotubes for Li-ion batteries is described. The second study is the development of anodes for direct ethanol fuel cells consists of the nanotubes of TiO2, SnO2 and Pd. The last part focused on the production of ordered nanotubular photoelectrode for the production of hydrogen. The alumina membranes are used as a template for the deposition of NiO and Sb2S3 by ALD

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SALMAN, MOHAMMED. "Etude thermophysique de la liaison hydrogene en vue d'applications au stockage thermique." Nice, 1988. http://www.theses.fr/1988NICE4250.

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Abstract:

Utilisation de la reaction reversible a liaison hydrogene, entre l'acide acetique et la triethylamine pour le stockage chimique de la chaleur. Etude dynamique dans un reacteur chimique experimental; definition de la temperature de dissociation. Etude d'un deuxieme couple reactif: acide formique/n,n,n',n' tetramethylene diamine. Utilisation de melanges binaires de ces reactifs ayant des caracteristiques energetique optimales

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Roget, Fabien. "Définition, modélisation et validation expérimentale d’une capacité de stockage thermique par chaleur latente adaptée à une centrale thermodynamique solaire à basse température." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2012. http://bu.univ-tln.fr/userfiles/file/intranet/travuniv/theses/sciences/2012/These_Roget_2012.pdf.

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Abstract:

Ce travail est effectué dans le cadre d'une thèse Conventions Industrielles de Formation par la Recherche (CIFRE) entre l’entreprise Sophia Antipolis Énergie Développement (SAED) à Valbonne et l'Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) – CNRS – Université du Sud Toulon-Var.L’objectif de cette collaboration est l’évaluation du potentiel technico-économique de divers matériaux pour le stockage de l’énergie thermique par chaleur latente, adapté aux niveaux de température des capteurs solaires développés par SAED. En effet, le stockage de l’énergie est un des principaux verrous technologiques reconnus pour les procédés ayant recours à des énergies renouvelables intermittentes et en particulier pour les centrales héliothermodynamiques.Après une introduction sur le potentiel et l’intérêt des centrales solaires thermodynamiques à basse température, un bref état de l’art des principaux types de stockage de l’énergie est présenté. Le deuxième chapitre aborde plus en détail le principe du stockage thermique par chaleur latente et recense une centaine de matériaux sélectionnés dans la littérature pour leur changement de phase dans la gamme de température 70 - 140°C. Les critères de sélection retenus y sont exposés.Des analyses thermiques par calorimétrie différentielle à balayage sont effectuées de façon systématique sur les différents Matériaux à Changement de Phase (MCP) sélectionnés. Les résultats de ces mesures, présentés dans le chapitre III, caractérisent avec précision le comportement de ces matériaux au chauffage. La transformation au refroidissement est étudiée au moyen d’un dispositif conçu spécifiquement pour représenter au mieux les conditions imposées dans une enceinte industrielle. Cette étude, présentée dans le chapitre IV, permet d’affiner la sélection des MCP pour ne garder que ceux dont la réversibilité du changement d’état est compatible avec une utilisation industrielle en tant que milieu de stockage de l’énergie thermique. Les chapitres V et VI permettent d’étudier plus en détails les spécificités de deux types de MCP que sont les polyols et les mélanges eutectiques de nitrates.Le dernier chapitre est consacré à la modélisation des échanges thermiques au sein d’une cuve de stockage contenant un MCP encapsulé. L’objectif est de disposer d’un outil de prédiction des performances d’une unité de stockage par chaleur latente, afin d’analyser l’influence des différentes solutions envisagées sur le productible d’une centrale thermodynamique solaire et leur impact sur le coût du kWh électrique produit
This work of thesis is done within the framework of industrial agreements research training, between the company Sophia Antipolis Energie Développement (SAED) in Valbonne, and the Institut Matériaux Microélectronique Nanosciences de Provence (IM2NP) – CNRS – University Sud Toulon-Var.The aim of this collaboration is to investigate the technical and economic potential of various materials for thermal energy storage by latent heat, suitable for temperature levels of the solar collectors developed by SAED. Indeed, energy storage is a major technological barrier to the process resorting to intermittent renewable energies and especially for thermodynamic solar power plants.After an introduction on the potential and interest of solar power plants working at low temperature, a brief state of art of the main types of energy storage is presented. The second chapter addresses in detail the principle of thermal storage by latent heat and identifies a hundred of selected materials from the literature for phase change in the temperature range 343 - 413 K. The selection criteria are exposed.Thermal analyses by differential scanning calorimetry are carried out systematically on the various selected Phase Change Materials (PCMs). The results of these measurements, presented in chapter III, accurately characterize the material behavior when heated. The transformation on cooling is studied using a device specifically designed in order to be more representative of conditions found in an industrial enclosure. This study, presented in chapter IV, allows refining the selection of PCMs retaining only those whose phase change reversibility is compatible with an industrial use as medium for thermal energy storage. Chapters V and VI are used to study in further detail the specifics of two types of MCP, respectively polyols and eutectic mixtures of nitrates.Final chapter deals with the modeling of heat transfer into a storage tank containing encapsulated PCM. The aim is to provide a tool for predicting the performance of a latent heat storage unit, in order to analyze the influence of different options on the solar power plant energy yield and their impact on the kWh cost

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Neu, Thibault. "Etude expérimentale et modélisation de la compression quasi isotherme d’air pour le stockage d’énergie en mer." Thesis, Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2017. http://www.theses.fr/2017IMTA0021/document.

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Abstract:

Le stockage d’énergie par air comprimé est une des technologies nécessaires à l’emploi massif des énergies renouvelables intermittentes, d’origine solaire ou éolienne. La compression d’air par piston liquide permet d’augmenter l’efficacité du stockage d’énergie en favorisant un échange thermique intense dans la chambre de compression. La description et l’évaluation de cet échange convectif pour des chambres de compression à faible rapport alésage/course ne sont cependant que peu étudiées dans la littérature scientifique. A l’aide d’une étude expérimentale menée sur deux bancs d’essais, l’échange convectif interne dans la chambre de compression est étudié. Une méthode inverse, couplée à la mesure de la température de l’air comprimé et de la position du piston, est employée afin de déterminer les transferts thermiques pariétaux instantanés au cours des compressions.Après avoir mis en lumière la présence systématique d’une transition du régime convectif de type laminaire vers un régime turbulent dans le volume d’air comprimé, de nouvelles corrélations d’échange convectif sont recherchées. Sur la base de 73 expérimentations, plusieurs formes de corrélations basées sur des nombres sans dimension sont optimisées puis comparées. Deux nouvelles corrélations du nombre de Nusselt, l’une en régime laminaire et l’autre en régime turbulent, sont ensuite sélectionnées. Un modèle instationnaire thermodynamique 1D de la chambre de compression est alors construit dans l’environnement Matlab / Simulink afin de tester la qualité de ces corrélations. Les résultats numériques sont ainsi comparés aux données expérimentales. Finalement, deux essais expérimentaux supplémentaires, réalisés sur un banc d’essai différent, permettent de confirmer la qualité des nouvelles corrélations d’échange convectif proposées
Energy storage by compressed air would be one of the required technologies for enabling massive use of intermittent solar or wind renewable energy sources. Air compression using a liquid piston enables an increase in the energy storage efficiency by inducing an intense heat exchange in the compression chamber. Few studies reported in the literature have focused on the description and evaluation of the convective heat exchange for a low ratio compression chamber (L/D). Using an experimental study and two test benches, the internal convective heat transfer during compression has been studied. In addition to measuring liquid piston position and air pressure, an inverse method was used to determine the instantaneous parietal convective heat flow during compression. After highlighting the presence of a systematic transition from laminar to turbulent convective regime in the compressed air, new convective heat transfer correlations were sought. On the basis of 73 experiments, several correlation forms based on dimensionless numbers were optimized and compared. Two new Nusselt number correlations, one for laminar and the other for turbulent flow, were then selected. A 1D thermodynamic transient model of the compression chamber was built using Matlab / Simulink environment in order to test the quality of these correlations. Thus, numerical results and experimental data were compared. Finally, results from two additional experiments carried out on a different test bench have confirmed the quality of the new proposed correlations for convective heat exchange

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Bourhaleb, Houssine. "Etude et expérimentation d'une chaîne énergétique solaire avec capteur à air, stockage thermique souterrain et récupération par pompe à chaleur." Valenciennes, 1987. https://ged.uphf.fr/nuxeo/site/esupversions/69924e8c-5370-4c55-aef3-3e377d2fa6a1.

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Abstract:

Mise au point d'un capteur solaire à air performant pour avoir des températures élevées du fluide caloporteur. Le sol constitue le réservoir de chaleur formant un accumulateur dans lequel sont enterrés des tuyaux qui constituent l'échangeur de chaleur.

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Kooptarnond, Chukiat. "Contribution à l'étude d'un stockage semi-saisonier dans le sol pour l'habitat individuel : modélisation et expérimentation." Toulouse, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAT0007.

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Abstract:

Stockage utilisant des bases enterrees. Programme informatique definissant les ordres de grandeur des flux que l'on peut obtenir avec ce systeme de stockage. Utilisation de la methode crank-nicolson avec iteration de gauss-seidel. Etude experimentale et comparaison avec les valeurs calculees. Elaboration d'un modele pour etudier le comportement thermique en configuration reelle. Rendement global mediocre (12%) du systeme, mais satisfaisant pour le stockage (69%); l'amelioration des performances devra donc porter sur le capteur solaire a air

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Baudoin, André. "Stockage intersaisonnier de chaleur dans le sol par batterie d'echangeurs baionnette verticaux : modele de predimensionnement." Reims, 1988. http://www.theses.fr/1988REIMS004.

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Abstract:

Evaluation in situ des caracteristiques thermiques moyennes du sol, modelisation et experimentation d'un echangeur baionnette place dans un milieu solide, et elaboration d'un modele simplifie de predimensionnement pour le stockage multipuits. Resultats obtenus sur un site de 25 puits

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Dib, Ghady. "Thermodynamic simulation of compressed air energy storage systems." Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI092.

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Abstract:

Le développement des énergies renouvelables pose la question du stockage de l’énergie électrique. L’utilisation du stockage par air comprimé semble une solution prometteuse dans le domaine du stockage d'énergie : elle se caractérise par une grande fiabilité, un faible impact environnemental et une remarquable densité énergétique stockée (kWh/m3). Jusqu’à présent, l'air comprimé a été utilisé dans de nombreux domaines comme vecteur d’énergie pour stocker différentes formes d'énergies (transport routier, poste pneumatique, plongée sous-marine). Néanmoins, actuellement de nombreux chercheurs se concentrent sur le développement de stockage d'énergie par air comprimé (CAES) à petite échelle couplé à une application de bâtiment en se basant sur les travaux développés pour les multiples systèmes de CAES à grande échelle installés dans le monde. Un modèle numérique global du système de stockage par air comprimé à petite échelle, couplé à un modèle de bâtiment et à des modules d’énergie renouvelable a été développé dans le but de modéliser différents compresseurs/détendeurs et structures d’installation développés par plusieurs startups (LightSail Energy et Enairys Powertech) et chercheurs. Les compresseurs et détendeurs adiabatiques ont d’abord été sélectionnés pour étudier le système de trigénération de stockage d'énergie par air comprimé adiabatique avancé (AA-CAES) couplé au bâtiment et aux réseaux avec les différents scénarios décrits ci-dessus. Les compresseurs et détendeurs quasi-isothermes développés par LightSail Energy et Enairys Powertech ont été modélisés pour chaque phase de la compression et de la détente. Ces modèles analytiques ont permis une meilleure compréhension du fonctionnement principal de ces technologies et d'avoir l’ordre de grandeur de différents paramètres physiques. Les systèmes I-CAES et AA-CAES sont comparés d'un point de vue financier en se référant à une analyse du marché des systèmes de production/utilisation de l'air comprimé. Trois prototypes différents ont été étudiés: deux systèmes AA-CAES (idéal et virtuel (basés sur des unités commerciales trouvées sur le marché de l'air comprimé)) et un système I-CAES (basé sur le prototype LightSail Energy CAES)
In the context of developing renewable energies, storing energy improves energy efficiency and promotes the insertion of intermittent renewable energies. It consists of accumulating energy for later use in a place that may be the same or different from the place of production. Converting electrical energy to high-pressure air seems a promising solution in the energy storage field: it is characterized by a high reliability, low environmental impact and a remarkable stored energy density (kWh/m3). Currently, many researchers are focusing on developing small scale of the compressed air energy storage system (CAES) coupled to a building applications based on the work done for multiple large scale CAES systems installed in the world. A global numerical model of trigeneration CAES system coupled to a building model and renewable energy modules was developed in order to analyze the CAES system behavior responding to electrical, hot and cold energy building demand. Different energy scenarios (autonomous and connected to the grid modes), geographical locations and building typologies were proposed and analyzed. The CAES numerical model development is based on solving energy and heat transfer equations for each system component (compressor/expander, heat exchanger, high pressure air reservoir, thermal water storage tank). Adiabatic compressor and expander were firstly selected to investigate the trigeneration advanced adiabatic compressed air energy system (AA-CAES) coupled to the building and to grids with the different scenarios described above. Similar to adiabatic components, quasi-isothermal compressor and expander developed by LightSail Energy and Enairys Powertech were also analyzed by solving the energy and heat transfer equations for each phase of the compression and expansion processes. These analytical models allowed us to have a better understanding of these technologies operations and to have several orders of magnitudes of different physical parameters. I-CAES and AA-CAES were also compared from a financial point of view based on compressed air market analysis. Three different prototypes were studied: Two AA-CAES systems (ideal and virtual (some of which are based on commercial units found in the compressed air market)) and one I-CAES system (based on LightSail Energy CAES prototype)

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Veneau, Barros-Carvalho Tania. "Étude expérimentale et modélisation de la décompression d'un réservoir de stockage de propane." Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG0082.

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Abstract:

L'etude des risques associes a la decompression rapide d'un reservoir de stockage de gaz liquefie revele l'importance de la determination du terme source. Ce dernier est directement lie, entre autres, aux caracteristiques du jet forme a l'aval de la breche. Le premier objectif de ce travail a ete de constituer une base de donnees experimentales originale concernant la granulometrie d'un jet de propane. Un anemometre laser a phase doppler a ete installe sur un dispositif experimental permettant d'etudier la decompression de quelques litres de propane. Les tailles et les vitesses des gouttelettes ont ete mesurees en differents points du jet, pour plusieurs tailles de breche et plusieurs pressions initiales dans le reservoir de stockage. La comparaison des resultats obtenus pour ces differentes conditions generatrices a permis de degager les tendances evolutives de la fragmentation et de l'autovaporisation du jet. Le deuxieme objectif de ce travail concerne la modelisation du terme source. Celle-ci a necessite l'etude couplee du comportement du fluide dans le reservoir et de l'ecoulement a la breche. Ce modele permet de prendre en compte les echanges interfaciaux lorsqu'il y a autovaporisation dans le reservoir. L'ecoulement a la breche est decrit a l'aide du modele homogene de relaxation. Cette modelisation couplee, dont l'originalite repose sur l'application a des ecoulements de propane, a ete validee avec succes et de maniere exhaustive

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Tabart, Quentin. "Modélisation et commande d'une interface à base d'un convertisseur NPC pour système de stockage hybride dédié micro-réseau." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT076.

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Abstract:

La transition énergétique engagée ces dernières années a permis l’intégration croissante d’une production renouvelable au mix énergétique. Cette production renouvelable est souvent décentralisée et son énergie primaire aléatoire. Lorsque la Génération Décentralisée atteint des parts importantes de la production globale, des problèmes de planification, de qualité et de sécurité se posent. Ainsi le concept de microréseau propose de transformer les réseaux centralisés d’hier en réseaux de plus petites dimensions qui ont la particularité de pouvoir être autonomes les uns des autres.Les microréseaux permettent de maximiser l’efficacité de la transmission d’énergie de la source au consommateur en rapprochant géographiquement ces derniers et donc en diminuant les pertes liée au transport. Mais le manque d’inertie et de dispositif de soutiens au microréseau le rende faible et le stockage de l’énergie est nécessaire pour assurer son bon fonctionnement.Il est aussi montré que les technologies de stockages actuelles ne permettent pas de fournir à la fois une grande capacité d’énergie et de puissance en même temps, que ce soit pour des raisons technologique ou économique. Le stockage hybride est alors une solution qui allie les avantages de plusieurs technologies et permet aussi d’en réduire les inconvénients.Plusieurs topologies permettent de réaliser un stockage hybride. L’une d’entre elle utilise un convertisseur multiniveau pour interfacer deux stockeurs ou plus avec un réseau triphasé. Ce denier permet aussi l’injection d’une source de courant sur le bus DC. L’utilisation d’un seul convertisseur multiniveau NPC permet alors de réduire les pertes et les courants harmoniques, mais offre en contrepartie une flexibilité limitée comparé à des structures avec des étages de conversion intermédiaire. L’ajout d’un quatrième bras au convertisseur lui confère aussi la capacité de contrôler le courant dans le neutre et ainsi permet de gérer les déséquilibres de la charge tout en conservant les tensions équilibrées.Le travail de recherche est axé sur l’étude des limites structurelles et l’élaboration d’un algorithme de commande de la topologie multiniveau NPC à quatre bras utilisé comme interface entre une source d’énergie renouvelable, un stockage hybride et un microréseau. Dans un second temps des services systèmes comme la régulation en tension et en fréquence sont développés et testé en simulation et expérimentalement
The increasing rise of distributed generation integration in the energy mix is a challenging issue. Indeed distributed generation based on renewable energy sources like solar and wind creates fluctuation of the grid’s parameter and can lead to minor issues like harmonics, over or under voltages, flicker and so on, or to major failure like blackouts. The concept of microgrid associated with energy storage systems is seen as a potential solution to increase renewable energy integration to the grid, while increasing efficiency and reliability at the same time.A review of energy Storage technologies is carried out and it results that currently none of these technologies can offer energy and power capabilities while fast response and efficiency at the same time. The use of Hybrid Energy Storage System allows to reach such performance. For this thesis, a Li-Ion and a Vanadium Redox Flow Battery have been selected for their good power and energy abilities respectively, and their high round trip efficiency.The main contribution of this work lies in the structural limits analysis of the topology and the control algorithm for the four leg three level NPC used as a multipurpose interface between a Renewable Energy Source, a Hybrid Energy Storage System and a Microgrid. The effectiveness of the proposed algorithms and limits model are tested both in simulation and experiments. Ancillary services like frequency and voltage support are then developed and tested in simulation under various conditions

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Gondre, Damien. "Numerical modeling and analysis of heat and mass transfers in an adsorption heat storage tank : Influences of material properties, operating conditions and system design on storage performances." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSEI022/document.

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Abstract:

Le développement de solutions de stockage de l'énergie est un défi majeur pour permettre la transition énergétique d'un mix énergétique fortement carboné vers une part plus importante des énergies renouvelables. La nécessité de stocker de l'énergie vient de la dissociation, spatiale et temporelle, entre la source et la demande d'énergie. Stocker de l'énergie répond à deux besoins principaux : disposer d'énergie à l'endroit et au moment où on en a besoin. La consommation de chaleur à basse température (pour le chauffage des logements et des bureaux) représente une part importante de la consommation totale d'énergie (environ 35 % en France en 2010). Le développement de solutions de stockage de chaleur est donc d'une grande importance, d'autant plus avec la montée en puissance des énergies renouvelables. Parmi les technologies de stockage envisageables, le stockage par adsorption semble être le meilleur compromis en termes de densité de stockage et de maintient des performances sur plusieurs cycles de charge-décharge. Cette thèse se focalise donc sur le stockage de chaleur par adsorption, et traite de l'amélioration des performances du stockage et de l'intégration du système au bâtiment. L'approche développée pour répondre à ces questions est numérique. L'influence des propriétés thermophysiques de l'adsorbant et du fluide sur la densité de puissance d'une part, mais aussi sur la densité de stockage et l'autonomie du système, est étudiée. L'analyse des résultats permet de sélectionner les propriétés des matériaux les plus influentes et de mieux comprendre les transferts de chaleur et de masse au sein du réacteur. L'influence des conditions opératoires est aussi mise en avant. Enfin, il est montré que la capacité de stockage est linéairement dépendante du volume de matériau, tandis que la puissance dépend de la surface de section et que l'autonomie dépend de la longueur du lit d'adsorbant. Par ailleurs, le rapport entre l'énergie absorbée (charge) et relâchée (décharge) est d'environ 70 %. Mais pendant la phase de charge, environ 60 % de la chaleur entrant dans le réacteur n'est pas absorbée et est directement relâchée à la sortie. La conversion globale entre l'énergie récupérable et l'énergie fournie n'est donc que de 25 %. Cela montre qu'un système de stockage de chaleur par adsorption ne peut pas être pensé comme un système autonome mais doit être intégré aux autres systèmes de chauffage du bâtiment et aux lois de commande qui les régissent. Utiliser la ressource solaire pour le préchauffage du réacteur est une idée intéressante car elle améliore l’efficacité de la charge et permet une réutilisation de la part récupérée en sortie pour le chauffage direct du bâtiment. La part stockée sous forme sensible peut être récupérée plusieurs heures plus tard. Le système est ainsi transformé en un stockage combiné sensible/adsorption, avec une solution pour du stockage à long terme et pour du stockage à court terme
The development of energy storage solutions is a key challenge to enable the energy transition from fossil resources to renewable energies. The need to store energy actually comes from a dissociation between energy sources and energy demand. Storing energy meets two principal expectations: have energy available where and when it is required. Low temperature heat, for dwellings and offices heating, represents a high share of overall energy consumption (i.e. about 35 %). The development of heat storage solutions is then of great importance for energy management, especially in the context of the growing part of renewable energies. Adsorption heat storage appears to be the best trade off among available storage technologies in terms of heat storage density and performances over several cycles. Then, this PhD thesis focuses on adsorption heat storage and addresses the enhancement of storage performances and system integration. The approach developed to address these issues is numerical. Then, a model of an adsorption heat storage tank is developed, and validated using experimental data. The influence of material thermophysical properties on output power but also on storage density and system autonomy is investigated. This analysis enables a selection of particularly influencing material properties and a better understanding of heat and mass transfers. The influence of operating conditions is also underlined. It shows the importance of inlet humidity on both storage capacity and outlet power and the great influence of discharge flowrate on outlet power. Finally, it is shown heat storage capacity depends on the storage tank volume, while outlet power depends on cross section area and system autonomy on bed length. Besides, the conversion efficiency from absorbed energy (charge) to released energy (discharge) is 70 %. But during the charging process, about 60 % of incoming heat is not absorbed by the material and directly released. The overall conversion efficiency from energy provided to energy released is as low as 25 %. This demonstrates that an adsorption heat storage system cannot be thought of as a self-standing component but must be integrated into the building systems and control strategy. A clever use of heat losses for heating applications (in winter) or inlet fluid preheating (in summer) enhances global performances. Using available solar heat for system preheating is an interesting option since a part is instantly retrieved at the outlet of the storage tank and can be used for direct heating. Another part is stored as sensible heat and can be retrieved a few hours later. At least, it has the advantage of turning the adsorption storage tank into a combined sensible-adsorption storage tank that offers short-term and long-term storage solutions. Then, it may differ avoidable discharges of the sorption potential and increase the overall autonomy (or coverage fraction), in addition to optimizing chances of partial system recharge

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Wu, Hao. "COMPOSITE SYSTEMS AND THERMODYNAMIC TOOLS FOR LONG-TERM SORPTION ENERGY STORAGE." Thesis, Montpellier, 2019. http://www.theses.fr/2019MONTS076.

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Abstract:

Cette thèse vise à tester l’utilisation de solides poreux, capables de libérer de la chaleur pour le stockage thermochimique à basse température et long terme de l’énergie solaire, et plus particulièrement l’adsorption de vapeur d’eau dans des conditions permettant à la fois d’éviter de fortes pressions partielles d’eau durant la décharge (hydratation) et des températures élevées pour régénérer totalement l’adsorbant durant la charge (déshydratation). Pour cela, des zéolithes 13X échangées au cérium et des ionosilices fonctionnalisées avec différentes proportions de SO42- ont été préparées, afin d’améliorer les performances thermiques grâce à une hydratation accrue des ions compensateurs et ce malgré la présence de molécules d’eau résiduelles subsistant après la régénération réalisée sous conditions douces. Une caractérisation multi-échelles basée sur différentes techniques expérimentales et outils de modélisation a été systématiquement appliquée pour élucider les mécanismes d'hydratation dans les deux types de solides, suivre l'évolution de leurs propriétés structurales et texturales au cours de l'hydratation et quantifier la cinétique et le taux de dégagement de chaleur en fonction de leurs spécificités structurales. La dernière étape de la thèse a consisté à concevoir un banc d'essai à l'échelle du laboratoire pour évaluer les performances des adsorbants dans les conditions d'un module de stockage à sorption ouvert. En combinant la DRX in situ et des simulations moléculaires, la mobilité entravée des cations cérium dans les structures Ce-13X a été mise en évidence, tandis que les mesures calorimétriques ont révélé un gain significatif en termes de chaleur d’adsorption dégagée par rapport à l’échantillon de zéolite initial. Dans le cas des ionosilices, les résultats démontrent que le dégagement de chaleur est plus régulier durant un temps plus long. Les essais en laboratoire ont permis de dégager quelques indications sur l'optimisation des futures unités de stockage, ainsi que sur l'idée d'utiliser un réacteur multi-composants contenant à la fois cette zéolithe échangée pour offrir une augmentation de température instantanée et l’ionosilice pour obtenir un chauffage plus régulier sur de longs temps
The objective of this Ph.D. thesis was to test the use of porous solids with enhanced heat release characteristics as adsorbents in long-term low-temperature thermochemical storage of solar energy based on the adsorption of water vapour, while avoiding potentially detrimental conditions of high partial pressures of vapour during the discharging (hydration) stage in combination with elevated temperatures necessary for complete adsorbent regeneration upon precedent charging (dehydration). Cerium-exchanged 13X zeolites and ionosilicas functionalized with different proportions of SO42- species were prepared, their thermal performances being expected to benefit from enhanced energy of hydration of the compensating ions despite the presence of residual water molecules remaining after the regeneration step when performed under mild conditions. A multiscale characterization procedure based on different experimental techniques and modelling tools was systematically applied to understand the hydration mechanisms in the two types of solids, monitor the evolution of their structural and textural properties upon hydration, and quantify the kinetics and rate of heat release as a function of structural specificity of the materials studied. At the final step, the design of a laboratory-scale test-rig was undertaken for evaluating the thermal performance of adsorbents under flow conditions in view of future implementation of an open-sorption storage unit into domestic space heating. By combining the in situ XRD with molecular simulations, the hindered mobility of cerium cations in Ce-13X structures was documented, whereas calorimetry measurements revealed a significant gain in terms of adsorption heat compared to the pristine zeolite sample. In the case of ionosilicas, the heat evolvement was demonstrated to be more regular during a much longer period of time. Some indications for the optimisation of the future storage units were inferred from the laboratory-scale tests, together with an idea of designing a multi-segment reactor containing Ce-exchanged zeolite to obtain an instantaneous temperature lift, in combination with ionosilica to achieve a more steady heating

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Kamajaya, Samuel. "Renforcer la résilience des micro-réseaux grâce à une seamless opération : De la conception au démonstrateur P-HIL." Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2024. http://www.theses.fr/2024GRALT037.

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À mesure que notre monde évolue vers une énergie durable, l'intégration des microgrids, comprenant le photovoltaïque décentralisé et les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS), a connu une croissance substantielle et une adoption généralisée, notamment dans les bâtiments tertiaires. Cette thèse se concentre sur l'amélioration de la technologie BESS afin de garantir une alimentation électrique ininterrompue aux charges critiques tout en respectant le code de réseau. En cas de perte de réseau, les microgrids basculent l'alimentation vers le BESS. La recherche examine l'exigence d'une transition que les charges critiques peuvent tolérer lors d'une perte de réseau, laquelle est définie par une durée maximale de 10 millisecondes. Pour répondre à cette exigence, une méthode rapide et fiable de détection d'une perte de réseau est proposée. De plus, diverses stratégies de contrôle d'onduleur ont été développées pour réaliser des transitions rapides du mode grid following a grid forming, garantissant des temps de perturbation dus à une perte de réseau de moins de 10 ms tout en minimisant les surtensions. De plus, une séquence d'opération avancée est proposée pour garantir la conformité au code réseau et le fonctionnement des DERs pendant la transition. La recherche est validée par des prototypes expérimentaux et démonstrateur petite échelle de microgrid utilisant P-HIL, ce qui augmente l’echelle de TRL
As our world transitions to sustainable energy, microgrid integration, including decentralized PV and Battery Energy Storage Systems (BESS), has seen substantial growth and widespread adoption, particularly in tertiary buildings. This thesis focuses on enhancing BESS technology to ensure uninterrupted power supply to critical loads while maintaining regulatory compliance. In the event of grid loss, microgrids switch the supply to BESS. The research examines the requirement for a seamless transition that critical loads can tolerate during a grid loss, which results in a value of 10 milliseconds. In order to meet this requirement, a fast and reliable method for detecting a loss of main is proposed. Additionally, various inverter control strategies have been developed to achieve seamless transitions from grid following to grid forming, ensuring disruption times due to grid loss in less than 10 ms while minimizing overvoltage. Moreover, an advance sequence of operation is proposed to ensure the grid code compliance and DERs operation during the transition. The research is validated by experimental prototypes and a small microgrid demonstrator using P-HIL, which increase technology readiness level

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Ladaoui, Wahid. "Etude expérimentale du comportement Thermo-Hydro-Mécanique à long terme des BHP destinés aux ouvrages de stockage des déchets radioactifs." Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1160/.

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La connaissance du comportement différé du béton en température est nécessaire pour appréhender le fonctionnement en service des structures soumises à la chaleur sur le long terme. Cette connaissance est notamment nécessaire pour l'étude de faisabilité des futurs ouvrages de stockage de déchets radioactifs. L'objectif principal de notre étude est la quantification expérimentale et l'amélioration de la compréhension des phénomènes à l'origine des déformations différées dans la gamme de température 20°-50°-80°C. Quatre types de Bétons à Hautes Performances dont deux fibrés autoplaçants ont été choisis pour l'étude. La campagne expérimentale inclut des tests sur plusieurs mois de fluage à 20°C, 50°C et 80°C, en condition endogène ou en dessiccation. Les éprouvettes ont préalablement été stockées dans deux conditions de cure différentes : saturée ou endogène. Les résultats montrent une influence de la composition du béton, de la présence des fibres et du mode de conservation sur le phénomène d'amplification du fluage avec la température. Les amplitudes de fluage augmentent dans un ordre de grandeur de 2 à 3 pour le passage de 20 à 50°C. Cette amplification peut atteindre un rapport supérieur à 5 pour le passage de 20 à 80°C. La modélisation de certains des résultats des essais de fluage en température du béton est ensuite abordée, permettant notamment de quantifier l'énergie d'activation du fluage et de proposer des explications aux divers phénomènes sous-jacents mis en évidence lors des essais, en particulier le couplage entre le fluage et le retrait aux diverses températures
The knowledge of the delayed behaviour of concrete at moderate temperature is necessary to understand the serviceability of structures under long term heating. It is in particular necessary for the feasibility study of future storage structures for Intermediate Level Long-Life Nuclear Wastes repository. The main objective of our study is an experimental quantification and a better understanding of the phenomena leading to the delayed deformations in the range of 20°C-50°C-80°C. Four types of High Performances Concretes with two Self Compacting mixes with fibres have been chosen. The experimental campaign includes tests during several months at 20°C-50°C-80°C, under autogenous and desiccation conditions. The samples were firstly stored under two curing types : saturated and autogenous. The results show the influence of concrete mixes, the fibres, and storage conditions on the amplification phenomenon of creep with temperature. The creep amplitudes are increased in a range between 2 to 3 with a temperature increase from 20°C up to 50°C. This increase can reach a value superior to 5 from 20°C to 80°C. The modelling of some creep results in temperature is presented, allowing to quantify the activation energy of creep and to propose some explanations to the various phenomena revealed during the tests, in particular the coupling between the creep and shrinkage at the various temperatures

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Benamane, Siad Sabah. "DC Microgrids Control for renewable energies integration." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLE006.

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La forte proportion des sources d'énergie intermittentes présente de nouveaux défis pour la stabilité et la fiabilité des réseaux électriques. Dans ce travail nous considérons la connexion de ces sources avec et un système de stockage hybride via un MicroGrid à courant continu (DC) afin de satisfaire les contraintes de connexion au réseau (les Grid-Codes). L'objectif principal ici est de concevoir un système pouvant répondre à ces exigences et nous permettant d'obtenir un comportement Plug and Play; cette approche est basée sur la "philosophie System of Systems ". utilisant des méthodologies de contrôle distribué.Cette thèse constitue une contribution au contrôle DC MicroGrid et introduit une analyse rigoureuse de la dynamique du system. La stabilisation du système repose sur des dispositifs de stockage: les batteries pour l'équilibre énergétique et la réponse à long terme des variations des flux d'énergie tandis que les supercondensateurs traitent l'équilibre des puissances et des variations rapide du system.Nous présenterons d’abord l’analyse du MicroGrid DC dont le contrôle est conçu à partir des modèles détaillés des sources d’énergie et des systèmes de stockage. Ce réseau peut présenter un comportement instable créé par intermittence de la source, les commutation des convertisseurs et leurs électroniques puissance et les courants oscillatoires produits par certains types de charges. Par conséquent, le système est sujet à des variations rapides et lentes. . La stabilisation de tels systèmes reposera sur le fonctionnement de différentes technologies de stockage, telles que la batterie et les supercondensateurs, qui opèrent dans différentes échelles de temps.Nous proposons un schéma de contrôle hiérarchique, basé sur la théorie du contrôle non linéaire, en particulier de Lyapunov, le backstraping et d’entrée / sortie de feedback linéarisation. Le DC MicroGrid proposé et son contrôle sont vérifiés à la fois par simulations et par expérimentation Les résultats montrent la bonne performance du système sous des variations de production et de consommation
The large penetration intermittent energy sources, presents a new challenges to power systems' stability and reliability; we consider in this work their connection through a Direct Current (DC) MicroGrid and a hybrid storage system, in order to satisfy constraints of connection to the network (the so-called Grid-Codes). The main objective here is to design a system that can fulfil these requirements and allow us to attain a Plug and Play behaviour; this approach is based on the “System of Systems philosophy'' using distributed control methodologies.This thesis constitutes a contribution for DC MicroGrid control and introduces a rigorous dynamics' analysis.. The stabilization of the system is based on storage devices: batteries for energy balance and long term response of power flow, while supercapacitors deal with power balance and fast response.First it will be presented the analysis of the DC MicroGrid which control is designed based on detailed models of energy sources and storage systems. This grid may present an unstable behaviour created by the source’s intermittent output power, switching ripples from the power converters and their power electronic and oscillatory currents produced by some types of loads. Therefore the system is subject to both fast and slow variations. The stabilization of such systems will be based on the operation of different technologies of storage, such as battery and supercapacitor, in different time scales.We propose a hierarchical control scheme, based on nonlinear control theory, in particular Lyapunov, backstepping and input/output feedback linearization. The proposed DC MicroGrid and its control are then verified both by computer simulations and by experiments. The results show the good performance of the system under variations on production and on consumption

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Stitou, Driss. "Transformation, Conversion, Stockage, Transport de l'énergie thermique par procédés thermochimiques et thermo-hydrauliques." Habilitation à diriger des recherches, Université de Perpignan, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841655.

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Abstract:

Les travaux de recherche présentés visent, de manière générale, à répondre aux enjeux majeurs de gestion rationnelle et de maîtrise de l'énergie (transport et stockage de l'énergie thermique), à développer des solutions pertinentes et proposer des outils d'analyse thermodynamique pour la minimisation des impacts environnementaux induits par la transformation ou la conversion de l'énergie thermique. Les différentes thématiques développées s'articulent selon trois axes. Le premier volet concerne le développement d'outils d'analyse thermodynamique pour l'évaluation, la conception et l'optimisation de la qualité thermodynamique des procédés de transformation/conversion de l'énergie thermique. Le second volet est lié aux problématiques spécifiques des transformateurs thermochimiques, basés sur la gestion de la thermicité de réactions solide/gaz, en tenant compte des interactions existantes aux diverses échelles du procédé en fonction d'objectifs applicatifs fixés : choix et mise en œuvre du solide réactif, configuration optimale du réacteur S/G et sa gestion dynamique au cours du cycle. Cette approche est illustrée à travers diverses applications de finalité énergétique différente : la production pseudo-continue de chaleur et/ou de froid, la production de chaleur ou de froid de forte puissance instantanée, le rafraîchissement solaire pour l'habitat, la congélation solaire, le stockage de chaleur solaire de forte densité énergétique et de longue durée, le transport de chaleur ou de froid à longue distance. Le dernier volet de ces travaux concerne le développement de nouveaux procédés thermo-hydrauliques plus spécifiquement adaptés à la conversion énergie thermique/travail et dont le potentiel semble prometteur pour des applications de production d'électricité à partir d'énergie solaire ou de l'énergie thermique des mers, ou la production performante de froid/chaleur dans les véhicules automobiles.

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Lambert, Julien. "Etude structurale d’aluminosilicates de calcium : application à la valorisation de déchets amiantés pour le stockage thermique d’énergie solaire." Thesis, Orléans, 2013. http://www.theses.fr/2013ORLE2012.

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Abstract:

L’objectif de ce travail de thèse est d’établir les relations entre les propriétés structurales et les conditions d’élaboration d’un vitrifiat de déchets amiantés (nom commercial Cofalit®), dans la perspective de fabriquer un prototype de module de stockage thermique d’énergie solaire. Malgré des provenances de déchets très diverses, les variations de compositions du vitrifiat restent limitées. Les conditions d’élaboration (de refroidissement en particulier) induisent par contre d’importantes disparités dans la microstructure. L’analyse d’une carotte de Cofalit nous a permis de déterminer les mécanismes de cristallisation lors de la fabrication du Cofalit (refroidissement non contrôlé), conduisant à un mélange de phases cristallisées et vitreuse. Nous avons étudié les propriétés structurales (par DRX et RMN) et de cristallisation d’échantillons modèles représentatifs du matériau industriel. Les variations de composition observées sur celui-ci ont été simulées par des ajouts de silice ou de chaux. L’influence de la teneur en fer sur les propriétés radiatives, structurales (verres et céramiques) et de cristallisation a également été quantifiée. Le suivi de la cristallisation séquentielle des céramiques a été effectué par DRX in situ à haute température, à partir de l’état vitreux et à partir de l’état liquide lors du refroidissement. Ces essais ont montré que le Cofalit cristallise complètement pour des vitesses de refroidissement inférieures à 10 K/min. La stabilité du Cofalit (au niveau structural) lors de recuits à hautes températures a également été démontrée
The aim of this work is to establish relationships between structural properties and production conditions of a vitrified asbestos-containing wastes ceramics (commercially named Cofalit®), with the goal of elaborating a prototype for thermal energy storage of solar energy. Despite various waste sources, the variations of composition observed for this material are limited. On the contrary, the production conditions (cooling stage in particular) induce important differences in the material microstructure. The analysis of a Cofalit core sample allowed us to determine the crystallisation mechanisms during its fabrication process (uncontrolled cooling), leading to a mixture of vitreous and crystalline phases. We propose a structural study (by XRD and NMR) and crystallization properties analyses of synthetic samples, representative of the industrial material. Observed variations of composition on the latter are simulated by additions of silica and lime. The influence of iron oxide content on radiative, structural and crystallization properties (of both glass and ceramic samples) have also been investigated. The following of the sequential crystallisation of ceramic samples has finally been performed using in situ high temperature XRD, from glassy state and during cooling from liquid state. These tests show that the Cofalit crystallizes completely for rates lower than 10 K/min. The high temperature stability on a structural level has also been demonstrated during annealings

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Périer-Muzet, Maxime. "Modélisation et simulation dynamique d’une machine de réfrigération thermoacoustique solaire." Thesis, Pau, 2012. http://www.theses.fr/2012PAUU3028/document.

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Abstract:

La réfrigération solaire est une alternative à la production de froid à partir de machines à compression mécanique de vapeur dont l’alimentation est électrique. Parmi les technologies envisageables, le couplage d’une machine de réfrigération thermoacoustique avec un concentrateur solaire et un stockage frigorifique par chaleur latente apparait comme une option intéressante. Cette thèse introduit la problématique du sujet et présente les différentes technologies envisageables pour la conception d’un réfrigérateur thermoacoustique solaire. Ensuite, pour répondre au problème, le prototype expérimental qui a été conçu et fabriqué est présenté. Une méthode de modélisation transitoire au niveau système du prototype est proposée. Enfin les résultats obtenus par les simulations dynamiques sont discutés à travers l’analyse du comportement transitoire de l’ensemble du procédé et des performances associées
Solar refrigeration is an alternative to electrically driven vapor compression cycle for refrigeration. Among the solar refrigeration technologies, the coupling of a heat driven thermoacoustic refrigerator with a solar concentrator and a cold latent energy storage system seems to be a promising technology. This thesis introduces the issue of the subject and analyzes the different available technologies to design a solar driven thermoacoustic refrigerator. Then, to address the problem, the prototype that has been designed and built, is presented. A lumped model is introduced to describe the transient behavior of the prototype. Finally, simulation results are presented and discussed in terms of dynamic behavior and performance analysis

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Grosjean, Camile. "Usages de batteries lithium-ion comme fonction de stockage de l'électricité à la convergence des besoins énergétiques de l'habitat solaire et du transport électrique." Phd thesis, Université Pascal Paoli, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00802060.

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Abstract:

Dans les années à venir, les secteurs du transport et du résidentiel-tertiaire vont faire l'objet de contraintes de plus en plus sévères, que ce soit au niveau de leur consommation d'énergie ou de leur émission de polluants. Dans le domaine du transport, la hausse régulière du trafic et l'augmentation du poids et de la puissance des véhicules thermiques ont été plus significatives que la baisse de consommation unitaire des moteurs, contribuant à accroître un peu plus l'empreinte énergétique et environnementale des véhicules. Dans l'habitat, la consommation d'énergie et les émissions liées se sont accru fortement du fait de la croissance des besoins en électricité spécifique, le confort et la technologie exigeant là encore davantage d'énergie que par le passé, et ce malgré une baisse des usages liés à la cuisson et au chauffage. Avec cette thèse sur le stockage de l'électricité, une pierre se voit ajoutée à l'édifice naissant des alternatives durables à un modèle énergétique en disgrâce. Plus précisément, sont étudiés dans ce mémoire les différents usages de batteries lithium-ion utilisées comme fonction de stockage d'énergie à la convergence des besoins de l'habitat solaire et du transport électrique. Derrière le terme "habitat solaire", on entend une maison particulière équipée en toiture d'une installation de panneaux photovoltaïques. Derrière le terme "transport électrique", on entend à la fois la mobilité électrique de véhicules électriques et le transport d'électricité sur le réseau. Après une présentation du cadre contextuel et des champs d'étude de la thèse, un balayage du sujet permet de dégager certains axes de recherche directement exploitables et valorisables. Concrètement, l'hypothèse de départ d'un travail centré sur le véhicule électrique est validée. L'inventaire systématique des interactions de convergence entre les pôles de l'habitat solaire et ceux du transport électrique permet ensuite d'isoler des cas concrets d'usages convergents du stockage de l'électricité qui, à moyen terme, feront référence dans le domaine énergétique. Typiquement, le cœur de thèse se focalise sur l'amélioration de l'autoconsommation de la production photovoltaïque pour les besoins des charges domestiques et du véhicule électrique. Tout au long de cette démarche, des applications concrètes au cas de la Corse sont présentées.

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Njomo, Donatien. "Contribution a l'etude d'un distillateur solaire a effet de serre : modelisation des transferts radiatifs, thermiques et de matiere couples dans un distillateur a ruisselement utilisant un stockage d'energie par chaleur latente." Poitiers, 1987. http://www.theses.fr/1987POIT2274.

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Abstract:

Modelisation des echanges radiatifs et de matiere couples regissant le fonctionnement d'un distillateur solaire a effet de serre. On etablit des correlations empiriques permettant d'evaluer le gisement solaire de poitiers. Sur le plan technique, on ameliore le rendement d'un distillateur classique a ruissellement de type courants croises : a(avec la circulation en aller-retour du liquide a distiller), b(en utilisant un echangeur pour prechauffer la solution a distiller), c(en utilisant un stokage d'energie par chaleur latente). Traitement numerique des parametres de la distillation solaire. Comparaison aux resultats experimentaux obtenus avec un simulateur de raisonnement

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Untea, Georges Adrian. "Scheme hibride de alimentare cu energie termică a unor ansambluri de clădiri." Thesis, Paris 10, 2013. http://www.theses.fr/2013PA100178/document.

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Abstract:

Le développement scientifique actuel contribue à assurer le confort dans les bâtiments grâce à une grande variété de technologies. Une utilisation rationnelle des ressources énergétiques a un effet bénéfique sur l'économie et la protection de l'environnement. En ce qui concerne l'utilisation de la trigénération, elle devient de plus en plus répandue. La thèse porte sur l'analyse et l'optimisation de schemas hybrides d'alimentation des espaces habitables avec de l’énergie thermique. Pour une analyse cohérente il est nécessaire d'utiliser un outil qui peut égaliser les différents types d'énergie dans le système: chimique, électrique, thermique. L'étude basée sur l'analyse exergétique met en évidence les pertes d'énergie utilisable et les opportunitées de recuperation de l'energie, tout en offrant la possibilité de prendre des décisions fonctionnelles et structurelles pour accroître l'efficacité du système. Les objectifs de cette thèse sont : l'élaboration de différents schémas pour produire simultanément de l’électricité, du froid et de l’eau chaude sanitaire; l’étude et l’optimisation des machines frigorifiques à absorption et à éjection en utilisant l’approche exergétique; l’étude d'un moteur turbo diesel suralimenté; l’étude et l’optimisation du système moteur – machine à froid en utilisant l’analyse exergétique. Deux études de cas ont été développées : bilan thermique d'un bâtiment à rafraîchir, qui a permis d’estimer la puissance frigorifique à installer et bilan global d’un système de cogénération – électricité plus chauffage urbain
The current scientific development help ensure the comfort in buildings with a large variety of technologies. Rational use of energy resources has a positive effect on the economy and protecting the environment. Concerning the trigeneration, it is becoming more and more widespread. This PhD focuses on the analysis and optimization of hybrid schemes of production and distribution of heat for buildings. For a coherent analysis it is necessary to use a tool that can equalize the different types of energy in the system: chemical, electrical, thermal. The study based on exergy analysis highlights the energy losses and opportunities for the recovery of energy, and provide ability to take functional and structural decisions to increase efficiency.In this thesis, several aspects were examined: the development of a scheme to supply several utilities: electricity, cold and hot water; the study and optimization of absorption and ejection refrigerating machines using exergy analysis; the study of a supercharged turbo diesel engine, the study and optimization of the engine – refrigerating machine system, using exergy analysis.Two case studies were performed: the energy balance of a building, which was used to estimate the cooling capacity to install and the overall performance of a cogeneration - district heating system

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Mayer, Didier. "Etude des proprietes thermophysiques de materiaux a transition solide-solide en vue d'applications au stockage de la chaleur." Paris, ENMP, 1987. http://www.theses.fr/1987ENMP0063.

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Abstract:

La determination de ces proprietes de cristaux plastiques de la famille des polyols a debouche sur la selection de trois composes organiques : le pentaerythritol, le pentaglycerine et le neopentylglycol, a partir desquels des melanges de solutions solides stables sont possibles. Le niveau de temperature peut etre choisi dans une gamme allant de 25**(o)c a 95**(o)c et de 165**(o)c a 185**(o)c; les enthalpies de transition sont comprises entre 80 kj/kg et 250 kj/kg. Mise en oeuvre avec incorporation de 80% de resines synthetiques en masse. Resultats

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Puscasu, Onoriu. "Dispositifs innovants pour la récupération de l'énergie thermique." Thesis, Lyon, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAL0012/document.

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Abstract:

Le présent travail est une contribution au domaine de la récupération de l’énergie. La conversion mise en place est faite à échelle centimétrique, les puissances électriques produites étant suffisantes pour alimenter des dispositifs à basse consommation, comme par exemple les capteurs sans fil. Une technologie innovante pour la récupération de l’énergie thermique est proposée, l’objectif étant de fabriquer des dispositifs fins, flexibles et bas coût pour une utilisation sans radiateur. Le fonctionnement choisi repose sur une conversion de la chaleur en électricité en deux étapes : thermomécanique (réalisée avec des bilames thermiques) et mécano-électrique (réalisée avec des piézoélectriques). Plusieurs prototypes ont été élaborés, aboutissant à des dispositifs matriciels flexibles, d’une épaisseur de quelques millimètres et fonctionnant sans radiateur avec refroidissement par convection naturelle. Les signaux générés sont des pics de tension qui dépassent les 10 V, pour une puissance mécanique disponible autour de 200 µW à 75°C. Plusieurs études ont été réalisées pour l'optimisation des dispositifs et la caractérisation de leurs composants. Leurs lois d’échelle ont été déduites, prédisant un gain en puissance avec la miniaturisation. Des modèles ont été proposés pour le comportement du piézoélectrique et pour le comportement thermique d’un dispositif. Les premiers cas d’usage ont été identifiés et les premiers tests ont été faits dans les environnements proposés par des potentiels utilisateurs
The present work is a contribution to the domain of energy harvesting. The developed conversion is made at centimeter scale, and the generated electrical power is sufficient for low power devices, as for example wireless sensor nodes. An innovative technology for heat energy harvesting is proposed, with the goal to fabricate thin, flexible, and low cost devices for a use without a heat sink. Their working principle relies on a two-step conversion of heat into electricity: thermo-mechanical (with thermal bimetals) and mechanoelectrical (with piezoelectrics). Several prototypes have been built, resulting in flexible matrix devices that are a few millimeters thick and work without a heat sink with natural convection. The generated signals are voltage peaks above 10 V, for an available mechanical power in the order of 200 µW around 75°C. Several studies have been done for the optimization of the devices and the characterization of their components. Scale laws have been established, and predict significant power gain with miniaturization. Analytical models have been elaborated for the behavior of the piezoelectric and for the thermal behavior of a device. The first use cases have been identified, and the first tests have been performed in environments proposed by potential end users

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Yan, Xingyu. "Gestion énergétique sous incertitude : Application à la planification et à l'allocation de réserve dans un micro réseau électrique urbain comportant des générateurs photovoltaïques actifs et du stockage." Thesis, Ecole centrale de Lille, 2017. http://www.theses.fr/2017ECLI0005/document.

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Abstract:

Le développement massif des énergies renouvelables intermittentes dans les systèmes de puissance affecte le fonctionnement des systèmes électriques. En raison des techniques limitées et des investissements nécessaires pour maintenir le niveau de sécurité électrique actuel, les questions liées à l'envoi, à la stabilité statique et dynamique pourraient arrêter le développement de ces sources. Le sujet de la thèse est de développer un outil pour mesurer l'incertitude sur la disponibilité de la puissance produite par les générateurs photovoltaïques dans un réseau urbain. Premièrement, l'incertitude est modélisée par l'étude de la nature incertaine de la PV énergie production et de la charge. Avec les méthodes stochastiques, on calcule la réserve de puissance (OR) un jour d'avance en tenant compte d'un indice de risque de fiabilité associé. Ensuite, l'OR est distribué en différents générateurs (générateurs photovoltaïques actifs et micro-turbines à gaz). Afin de minimiser le coût opérationnel total et/ou les émissions équivalentes de CO2, une planification optimale et une répartition quotidienne de l'OR dans différents générateurs d'énergie sont mises en œuvre. Enfin, un logiciel libre «Un système de gestion de l'énergie convivial et un superviseur de la planification opérationnelle» est développé à partir de l'interface utilisateur graphique de Matlab pour conceptualiser le fonctionnement global du système
The massive development of intermittent renewable energy technologies in power systems affects the operation of electrical systems. Due to technical limitations and investments needed to maintain the current electrical security level, issues related to dispatching, static and dynamic stability could stop the development of these distributed renewable energy sources (RES). The subject of the PhD is to develop a tool to study the uncertainties of PV power and load forecasting in an urban network. Firstly, the uncertainties are modeled by studying the uncertainty nature of PV power and load. With stochastic methods, the day-ahead operating reserve (OR) is quantified by taking into account an associated reliability risk index. Then the OR is dispatched into different power generators (active PV generators and micro gas turbines). To minimize the microgrid total operational cost and/or equivalent CO2 emissions, day-ahead optimal operational planning and dispatching of the OR into different power generators is implemented. Finally, a freeware “A User-friendly Energy Management System and Operational Planning Supervisor” is developed based on the Matlab GUI to conceptualize the overall system operation

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Wen, Xin. "Optimisation stochastique pour la planification de la production d’électricité dans une communauté énergétique locale en situation d'incertitude liée aux énergies renouvelables." Thesis, Centrale Lille Institut, 2020. http://www.theses.fr/2020CLIL0017.

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Abstract:

Dans un système électrique, l'engagement des générateurs (UC) ainsi que leurs références de puissance doivent être planifiés pour satisfaire la demande tout en respectant les contraintes d'exploitation du système. De nos jours, des communautés énergétiques ont émergé avec des besoins énergétiques individuels et une augmentation de la production distribuée. La forte pénétration des sources d’énergies renouvelables (SER) amplifie l'incertitude de leur prévision tandis que les exigences en matière de fiabilité du système électrique augmentent. Par conséquent, les approches déterministes traditionnelles de l’UC doivent évoluer vers une optimisation stochastique. L’objectif est de proposer une méthodologie d'optimisation probabiliste et stochastique pour des décisions optimales de planification de la production et des réserves de puissance (OR) dans un micro réseau urbain avec le souhait de réduire au minimum les coûts d'exploitation et les émissions. La fourniture de puissance et de réserve doit tenir compte de l'incertitude des SER et de la demande tout en considérant le compromis entre sécurité et coûts. Un système de contrôle, de supervision et d'acquisition de données (SCADA) ergonomique et facile d’utilisation est développé avec l'interface graphique Matlab pour intégrer et visualiser la gestion énergétique du micro-réseau urbain
In electrical systems, the unit commitment (UC) and power scheduling plans the operating of generating units over a short-term planning horizon in order to satisfy the load demand under system operating constraints. Nowadays, energy communities have emerged with individual community energy requirements and increasing capacity deployment of distributed energy resources. The high penetration of renewable energy sources (RES) increases power system uncertainty while the load demand is growing. Hence, traditional deterministic approaches for UC should evolve to stochastic optimization. The main goal of this thesis is to propose probability-based and stochastic optimization methodology for optimal generation and operating reserve (OR) scheduling decisions in an urban microgrid with the wish to address the minimization of operating costs and emissions. Power supply and reserve provision must take into account the uncertainty due to RES and the load demand forecasting errors, while considering the trade-off between security and economic operation. Finally, a user-friendly Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) system is developed with the Matlab GUI to integrate and visualize the energy management operation

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Messad-Challal, Djouhra. "Production (photo)catalytique de combustibles à partir d'eau, de dioxyde ou de monoxyde de carbone, en surface de minéraux argileux." Orléans, 1986. http://www.theses.fr/1986ORLE0215.

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Abstract:

Etude de trois processus catalytiques ou photocatalytiques, qui, ensemble, constituent une voie potentielle de stockage de l'énergie solaire: photodécomposition de l'eau, (photo) réduction du CO en CO2 et hydrogénation du CO, à l'aide de catalyseurs, photocatalyseurs ou de photosensibilisateurs au ruthénium adsorbes sur des argiles. Mécanisme des réactions. Influence du partage de l'argile, et de la nature cristallochimique de celle-ci

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Ciceron, Jérémie. "Superconducting magnetic energy storage with second-generation high temperature superconductors." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAT012/document.

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Abstract:

En chargeant en courant une inductance supraconductrice, on stock de l’énergie magnétique. Ce principe est appelé SMES pour Superconducting Magnetic Energy Storage. Ce type de dispositifs a une densité d’énergie relativement faible mais peut avoir une densité de puissance élevée. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet BOSSE, qui vise à mettre au point un démonstrateur de SMES dans la gamme du MJ. Ce SMES sera à la fois plus compacte que ses prédécesseurs et battra le record actuel d’énergie spécifique d’un bobinage supraconducteur en atteignant 20 kJ/kg. Cet objectif sera atteint grâce à l’utilisation de supraconducteurs haute température critique de seconde génération, dits conducteurs « REBCO ».Cette thèse aborde de manière générale la problématique du design de SMES et propose des éléments de réflexion et des solutions pour un pré-design rapide du bobinage d’un SMES. Le design du SMES à haute densité d’énergie du projet BOSSE est détaillé.Des éléments modulaires (galettes de ruban REBCO) du SMES ont été fabriqués et testés en champ propre et sous champ magnétique externe. Les méthodes et les résultats de détection de transition des galettes de l’état supraconducteur vers l’état normal sont présentés. Ces détections ont permis de garantir l’intégrité des galettes REBCO lors de transitions, même à très forte densité de courant (980 A/mm2 dans le conducteur nu).Ce travail est soutenu par la DGA (Direction Générale de l’Armement)
Magnetic energy is stored when a superconducting inductance is fed with current. This principle is called SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage). This kind of device has a relatively low energy density but can have a high power density. This PhD work has been conducted in the frame of the BOSSE project with the objective to develop a SMES demonstrator in the MJ range. This SMES will be especially compact and will reach a specific energy of 20 kJ/kg of winding, which is 50 % over the current world record for a superconducting coil. This performance is made possible by the use of 2nd generation high critical temperature superconductors, so-called “REBCO” conductors.This work tackles the general problematic of SMES design and proposes elements of reflection and solutions for fast pre-design of a SMES winding. The design of the high specific energy SMES of the BOSSE project is presented in detail.Modular elements (pancakes of REBCO tapes) of the SMES have been manufactured and tested in self-field and under background magnetic field. During these tests, transitions from superconducting state to normal state have been detected. These early detections have prevented the pancakes to be damaged when transitions occurred, even at very high current density (980 A/mm2 in the bare conductor). The measurement method is presented, as well as the results of the tests.The BOSSE project has been funded by the DGA (French Defence Procurement Agency)

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Bazin, Laurent. "Anodes nanostructurées pour microbatteries 3D Li-ion." Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/815/.

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Abstract:

Cette thèse a pour sujet l'élaboration et la caractérisation d'anodes nano-architecturées pour des applications en microbatteries Li-ion 3D. Ces électrodes sont basées sur un collecteur de courant nano-structuré, constitué d'un tapis de nano-piliers de cuivre (Ø200nm, L=2µm) alignés verticalement. L'objectif de ce travail a été de montrer les avantages d'une électrode tridimensionnelle en revêtant ce substrat avec différents matériaux actifs en utilisant différentes techniques. De l'étain métallique Sn a pu être déposé par voie électrochimique et forme une couche conforme sur la nanostructure de cuivre. L'électrode obtenue cycle à une capacité de 0,02 mAh. Cm-2 durant plus de 500 cycles, ainsi que 75% de rétention de capacité entre 0,05 et 6C. L'alliage Cu6Sn5 formé à l'interface cuivre/étain a été identifié comme responsable de cette bonne tenue en cyclage. Suite à ce résultat, on a tenté de réaliser un dépôt conforme de matériau actif par électrophorèse (EPD). Dans un premier temps, la faisabilité de ce dépôt a été prouvée en utilisant des nanoparticules de silice SiO2. Ces expériences ont permis de mettre en lumière l'importance de la qualité de la dispersion lors d'un dépôt électrophorétique sur un substrat nanométrique de géométrie complexe. Le dépôt EPD de nanoparticules d'oxyde d'étain SnO2 a ensuite été réalisé. Les tests électrochimiques de l'anode obtenue ont montrés un comportement identique à celui de l'anode de Sn. Ceci confirme l'intérêt de la technique d'EPD pour l'élaboration d'électrodes nanostructurées
The aim of this thesis is to elaborate and characterise nano-architectured anodes for Li-ion 3D microbatteries. These electrodes are based on a nanostructured current collector, consisting in vertically-aligned arrays of copper nanopillars (Ø200nm, L=2µm). The goal of this work is to highlight the merits of a 3D electrode prepared by coating this substrate using different techniques and active materials. Tin metal has been deposited by ELD and formed a conformal layer onto the Cu current collectors. The obtained electrode showed a capacity of 0,02 mAh. Cm-2 during more than 500 cycles and a retention capacity of 75 % between 0,05 and 6C. Cu6Sn5 alloy, formed at the Cu/Sn interface was identified as responsible of this good cycling behaviour. Then, we attempted to realise a conformal coating using the electrophoretic deposition technique. In a first step, the feasibility of this deposition was proved using silica nanoparticules. These experiments enlighted the importance of the quality of the dispersion during EPD onto a nanostructured substrate. After this, an EPD depositin of SnO2 nanoparticle has been realised. Electrochemical charactyerisations of the obtained SnO2 anodes show similar behavior as Sn anodes. This confirms the interest of EPD techniques for elaboration nanostructured electrodes

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MAYER, ERIC RENE. "Contribution au developpement des ecotechniques en amerique latine et au venezuela." Paris 7, 1987. http://www.theses.fr/1987PA077224.

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Abstract:

Bilan des differentes actions en genie solaire menee dans le cadre d'une mission de cooperation scientifique et technique effectuee au venezuela:deshumidification de l'air dans une installation qui utilise le potentiel thermique du sous-sol et l'energie solaire. Concentrateur solaire constitue de deux portions de spirales logarithmiques destine a servir de recepteur secondaire dans une installation de production de vapeur industrielle; amelioration des conditions de confort de l'environnement construit et elaboration des criteres de dessin d'un habitat climatique pour les conditions specifiques de chaque site; methode de dimensionnement d'un generateur solaire autonome avec stockage saisonnier

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Dissertations / Theses on the topic 'Stockage de energie'

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