Influence du fluide du travail, de la technologie des échangeurs et du pilotage dynamique d’un cycle ORC sur l’intérêt et les performances d’un système de conversion d’Énergie Thermique des Mers

Résumé :

La différence de température entre l’eau de mer chaude de surface (d’origine solaire tropicale) et celle qui est froide en profondeur (qui vient des pôles) constitue une source d’énergie stable, propre et renouvelable disponible dans l’océan. Cette énergie thermique des mers (ETM) peut être convertie en électricité par le cycle organique de Rankine (ORC). Le faible écart de température entre les sources chaudes et froides représente cependant un défi technique à la fois pour les transferts thermiques et pour les performances du cycle. L’objectif de cette thèse est d’explorer les possibilités d’amélioration du fonctionnement d’un ORC appliqué à l’ETM, de compléter les connaissances des composants du système et de mettre en évidence les avantages de cette technologie nouvelle sur un réseau non-interconnecté comme celui de La Réunion. Les travaux présentés se basent à la fois sur des simulations et sur des résultats expérimentaux obtenus sur un banc d’essai de 450 kW thermique nommé le PAT ETM. Dans le premier chapitre, une nouvelle méthode de choix du fluide de travail est proposée. L’étude fait ressortir certains fluides peu considérés jusqu’à présent pour l’ETM. Dans le second chapitre, l’outil expérimental (PAT ETM) est présenté en détail. Le troisième chapitre dresse le bilan des technologies d’échangeurs qui ont été testées et caractérisées. Le quatrième chapitre traite de la modélisation dynamique d’un système ETM. Cette étude aboutit sur l’évaluation de la pilotabilité d’une centrale complète et met en évidence une opportunité encore peu explorée : celle d’utiliser l’ETM comme un outil de gestion pour assurer le contrôle d’un réseau électrique.