Éco-conception d’un échangeur-stockeur thermique de type thermocline

Afin de relever les défis de la transition énergétique, l’enjeu réside dans la mise en place de systèmes techniquement performants, économiquement viables et respectueux de l’environnement. Ces travaux de thèse portent sur l’optimisation multi-critères d’un stockage thermique de type thermocline, qui utilise une unique cuve pour stocker la chaleur. L’objectif principal est de créer un outil d’aide à la décision permettant de sélectionner les différents éléments d’un tel système, selon des critères exergétique, environnemental et économique. L’influence de la géométrie du réservoir, de la granulométrie des particules, du fluide caloporteur et des matériaux de garnissage utilisés est étudiée afin d’optimiser un stockage thermocline. Deux cas de référence sont considérés : le premier permet de valoriser les chaleurs fatales perdues par les industries, et le second de stocker la chaleur issue des centrales solaires à concentration.Le problème d’optimisation tri-critères est résolu à l’aide d'un algorithme génétique multi-objectifs. Pour chaque couple fluide/solide simulé, un ensemble de Pareto est obtenu. La méthode multi-critères d’aide à la décision TOPSIS couplée à l'entropie de Shannon est utilisée pour sélectionner la meilleure solution de compromis dans chaque ensemble de Pareto, évitant ainsi tout choix subjectif de la part du décideur.Des réservoirs de forme trapue sont préférés pour maintenir un bon rendement exergétique, une empreinte environnementale modérée et un faible LCOE. L'application de la méthode TOPSIS/Shannon conduit à sélectionner un matériau issu des déchets comme le meilleur matériau de remplissage. Cette méthodologie innovante peut-être appliquée par la suite à d’autres systèmes énergétiques.