Evaluation du potentiel de la climatisation par eau de mer profonde pour la réduction de la consommation d’électricité à l’échelle des territoires, mardi 26 novembre 2024 à 9h à l’amphi A1.
- Département : Sciences et technologie
- Discipline : Sciences pour l’ingénieur, CNU n°62
- Spécialité : Physique
Résumé de la thèse
Le procédé de climatisation utilisant l’eau de mer froide profonde, appelé SWAC (Sea Water Air Conditioning), est une alternative à la climatisation conventionnelle, dont la consommation est prévue de tripler d’ici 2050. Il permettrait une réduction des consommations électriques des bâtiments, et contribuerait ainsi à inverser cette tendance. Le SWAC convient particulièrement aux zones où l’eau de mer profonde est disponible près de la côte, mais peut également être utilisé dans des zones moins favorables avec des variantes (SWAC avec stockage ou appoint froid). Il n’existe pas d’étude scientifique basée sur des expériences à grande échelle qualifiant les performances énergétiques du SWAC. La technologie pourrait être plus largement utilisée à condition d’en connaître précisément les limites d’application et de rentabilité. La Polynésie française dispose d’une installation SWAC opérationnelle récemment instrumentée. Cette thèse a permis de caractériser les performances du système SWAC de Tetiaroa sur deux années de mesures. Les résultats montrent que le SWAC atteint un coefficient de performance saisonnier (COP) global de 24,2 et un COP primaire saisonnier de 141, ce qui est environ sept fois plus efficace que les systèmes de climatisation conventionnels (cycle thermodynamique à compression mécanique de vapeur), réduisant d’autant les émissions de CO_2. Un modèle numérique de SWAC, couplé au bâtiment, a été développé et validé expérimentalement. Ce modèle a permis l’optimisation énergétique du SWAC, permettant d’atteindre un COP global moyen de 85,6, pour la configuration optimale, tout en assurant le confort thermique dans le bâtiment. Une cartographie mondiale du potentiel SWAC a également été réalisée pour différentes températures de puisage, mettant en évidence de nombreuses zones côtières propices au déploiement de cette technologie.
Abstract
The air conditioning process that uses deep cold seawater, known as SWAC (Sea Water Air Conditioning), is an alternative to conventional air conditioning, whose consumption is expected to triple by 2050. SWAC could significantly reduce the electrical consumption of buildings, thus helping to reverse this trend. SWAC is particularly suitable for areas where deep seawater is available near the coast, but it can also be adapted in less favorable regions with variants (SWAC with storage or extra cooling system). There are currently no scientific studies based on large-scale experiments assessing SWAC’s energy performance. This technology could be more widely adopted if its limitations and profitability were better understood. French Polynesia has a recently instrumented operational SWAC installation. This thesis allowed for the characterization of the Tetiaroa SWAC system performance on two years of measurements. The results show that the SWAC achieves a global seasonal coefficient of performance (COP) of 24.2 and a primary seasonal COP of 141, which is about seven times more efficient than conventional air conditioning systems (mechanical vapor compression thermodynamic cycle), thereby significantly reducing CO_2 emissions. A numerical model of SWAC, coupled with the building, was developed and experimentally validated. This model enabled the energy optimization of the SWAC, achieving an average global COP of 85.6 in the optimal configuration while ensuring thermal comfort in the building. A global assessment of SWAC’s potential was also carried out for different drawing temperatures, highlighting numerous coastal areas suitable for the deployment of this technology
Composition du Jury
- Pr Marie DUQUESNE – LaSIE à la Rochelle Université, Rapporteure
- Pr Nolwenn LE PIERRES – LOCIE à l’Université Savoie Mont-Blanc, Rapporteure
- Pr Christophe LE NILIOT – UMR IUSTI à Aix-Marseille Université, Examinateur
- Dr Philippe BAUCOUR – Institut FEMTO-ST de l’Université de Franche-Comté, Examinateur
- Dr Marania HOPUARE – Laboratoire GEPASUD de l’UPF, Examinatrice
- Dr Olivier MARC – Laboratoire PIMENT de l’Université de la Réunion, Co-directeur de thèse
- Pr Franck LUCAS – Laboratoire GEPASUD de l’UPF, Directeur de thèse
