Développement d'un nouveau procédé de stockage de l'énergie par compression de CO2 intensifié par adsorption modulée par pression
Résumé
Dans les régions isolées hors réseau, les énergies renouvelables offrent une solution décentralisée et durable, réduisant la dépendance aux combustibles fossiles. Cependant, elles sont également variables et intermittentes. Le stockage d'énergie à air comprimé (CAES) offre une solution technologique disponible pour le stockage stationnaire d'énergie, avec des échelles allant du kW au MW, permettant une gestion plus efficace de cette intermittence (Castellani, B et al en 2018 ; Cheayb, M et al en 2019). Cependant, les défis du stockage d'air comprimé sont associés à une densité énergétique faible comparativement aux batteries, moyennant l'utilisation de grands volumes de réservoir opérés à pression élevée (jusqu'à 200 bars). Une solution explorée est l'utilisation du dioxyde de carbone (CO2) comme fluide de travail, qui présente l'avantage d'être liquéfiable à température ambiante à pression modérée (70 bars), mais cela implique de nouveaux défis tels que la nécessité d'une fermeture du cycle de compression-décharge du gaz (Dewevre F. et al., 2024). Dans le but d'optimiser les performances énergétiques et de réduire la taille des réservoirs de stockage du gaz, l'adsorption émerge comme une solution possible. En effet, l'adsorption par des solides poreux peut augmenter la capacité de stockage par unité de volume des réservoirs. Pour garantir la simplicité et la rentabilité du système déjà en place, des adsorbants à faible coût tels certains types de zéolithes et de charbons actifs, ont été choisis pour analyser le potentiel de réduction en taille des réservoirs, en prenant en compte leurs capacités d'adsorption volumétriques. L'adsorption étant un phénomène exothermique, la désorption pourrait être effectuée gràce à l'élévation de la température dans les réservoirs. Néanmoins, l'apport de chaleur requis induirait une augmentation de la demande énergétique du système. Une alternative consiste ainsi à appliquer la modulation de pression (PSA pressure swing adsorption) sur le réservoir à basse pression afin de récupérer une fraction suffisamment grande de la quantité de gaz adsorbé au cours de la désorption. Les composants du système étudié sont schématiquement représentés dans la figure 1.
Domaines
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