Stockage d'énergie thermique
Le stockage d'énergie thermique est une forme de stockage d'énergie. Cependant, l'énergie thermique stockée repose sur le transfert thermodynamique, dans ce cas, un matériau spécifique utilisé pour absorber la chaleur qui augmente sa température. Les systèmes de stockage d'énergie thermique ont généralement des temps de réponse assez longs et seront donc plus efficaces s'ils sont utilisés en tant que systèmes de stockage de masse.
Le stockage thermique peut être réalisé à travers trois phénomènes différents associés aux matériaux qui assurent le stockage. On parle alors de stockage par chaleur latente, stockage par chaleur sensible, et stockage d'énergie thermique par voie thermochimique.
Stockage d'énergie thermique par chaleur latente
L'énergie thermique peut être stockée de façon isotherme[1] grâce à un changement de phase des matériaux, solide/liquide ou liquide/vapeur. Durant l'étape de charge, l'énergie thermique fournie au média permet son échauffement, puis son changement de phase et éventuellement sa surchauffe. Celui-ci est ensuite stocké à la température de charge. Lors de la restitution de l'énergie celui-ci change de nouveau de phase pour restituer l'énergie stockée et reprendre son état initial.
Les procédés de stockage d'énergie thermique par chaleur latente sont généralement des systèmes de stockage passifs. Le fluide caloporteur passe dans le stockage uniquement pendant les phases de charge et de décharge. Le matériau de stockage ne circule pas, il est séparé du fluide caloporteur. Pour assurer le transfert de chaleur entre les deux, des échangeurs de chaleur sont utilisés. La majorité des procédés utilisent des transitions solide-liquide.
Plusieurs matériaux à changement de phase sont disponibles, y compris, mais sans s'y limiter, des sels, des polymères, des gels, de la cire de paraffine et des alliages métalliques, chacun ayant des propriétés différentes. Le processus étant isotherme[1], le matériau spécifique peut être sélectionné pour obtenir la plage de température souhaitée. Les qualités souhaitables comprennent également une chaleur latente et une conductivité thermique élevées[2].
Stockage d'énergie thermique par chaleur sensible
Le stockage de chaleur sensible est la méthode la plus simple. Cela signifie simplement que la température d'un certain milieu est augmentée ou diminuée. Ce type de stockage est le plus disponible dans le commerce des trois types, car les autres sont encore en cours de recherche et de développement.
Les matériaux sont généralement peu coûteux et sûrs. L'une des options les moins chères et les plus couramment utilisées est un réservoir d'eau, mais des matériaux tels que les sels fondus ou les métaux peuvent être chauffés à des températures plus élevées et offrent donc une capacité de stockage plus élevée[2].
Stockage d'énergie thermique par voie thermochimique
Le stockage de chaleur thermochimique implique une sorte de réaction chimique exotherme[3]/endotherme[4] réversible avec des matériaux thermochimiques. Selon les réactifs, cette méthode peut permettre une capacité de stockage encore plus élevée que stockage par chaleur latente.
Dans ce type de stockage, la chaleur est appliquée pour décomposer certaines molécules. Les produits de réaction sont ensuite séparés et mélangés à nouveau lorsque cela est nécessaire, ce qui entraîne une libération d'énergie. Quelques exemples sont la décomposition de l'oxyde de potassium (sur une plage de 300-800 °C, avec une décomposition thermique de 2,1 MJ/kg), l'oxyde de plomb (300-350 ° C, 0,26 MJ/kg) et l'hydroxyde de calcium (au-dessus de 450 °C).
Lors de l'étape de charge, l'énergie thermique issue du champ solaire permet de mettre en œuvre la réaction endothermique[4]. Les produits de cette réaction (B et C) sont séparés et stockés. Lorsque l'énergie thermique doit être restituée, les produits stockés (B et C) sont mis en contact afin de réaliser la réaction exothermique[3] réversible et ainsi restituer la chaleur et régénérer le produit initial (A)[2].
