ANR-RÉCIF

Micro-Réseau Isolé de Cogénération Intelligente d’électricité/Froid

• Conception d’un micro-réseau isolé de cogénération de froid et d’électricité.
• Stockage électrique sous forme d’hydrogène
• Valorisation de la chaleur fatale pour alimenter un système thermochimique permettant de stocker puis de produire du froid
• Partenaires : Université de Franche Comté et laboratoire FEMTO; Le laboratoire PROMES du CNRS et la PME H2SYS
• Financements : ANR-18-CE05-0043, avec le soutien de CEGELEC-Polynésie et du Service de l’Énergie de la PF.

Présentation générale du projet

     Le projet vise la conception d’un système de production d’électricité et de froid à partir d’énergie solaire en utilisant d’une part l’hydrogène comme moyen de stockage d’électricité et, d’autre part, un système thermochimique pour le stockage du froid. Ce micro-réseau devra faire face à des ressources intermittentes et à une courbe de charge variable. Notre démarche vise l’optimisation des performances de ce micro-réseau en termes d’autonomie, de fourniture et d’efficacité énergétiques. L’originalité du projet repose sur le couplage des deux technologies afin de valoriser l’énergie thermique rejetée par la brique hydrogène dans le système thermochimique.

     L’objectif in fine est d’apporter la preuve du concept technologique par une approche à la fois numérique et expérimentale. La réalisation d’un prototype à échelle réduite est d’ailleurs prévu en Polynésie française.

Schéma du système

Brique thermochimique

Les procédés thermochimiques sont basés sur des réactions chimiques solide/gaz renversables. Ils permettent de stocker de l’énergie sous la forme d’un potentiel chimique pour une production différée de froid. Ils sont particulièrement pertinents de par leur flexibilité de fonctionnement et leur forte densité énergétique effective de stockage. Les réactions chimiques peuvent être pilotées mécaniquement par compresseur, et/ou thermiquement par apport extérieur de chaleur.

Brique hydrogène

Le stockage électrique sous forme d’hydrogène est très compétitif en regard des technologies classiques électrochimiques. Il est d’autant plus intéressant si l’énergie utilisée pour l’électrolyse de l’eau est d’origine renouvelable. L’électricité est ensuite produite par le biais d’un système pile à combustible dont le rendement électrique est en général bien supérieur aux machines thermiques. Cependant, une part importante d’énergie reste dissipée sous forme de chaleur lors de ce processus de stockage/déstockage énergétique.

Intérieur du container

Photographies des espaces ouverts et fermés du conteneur :

(1) Pile à combustible (2) Électrolyseur (3) Sécheur (4) Réacteur thermochimique (5) Extracteur #1 (6) Transmetteur H₂ #1 (7) Transmetteur NH₃ (8) Transmetteur H₂ # 2 (9) Extincteur automatique (10) Déminéralisateur d’eau (11) Purge d’air inférieure (12) Purge d’air supérieure (13) Réservoir d’eau distillée 100L (14) Onduleur (15) Armoire CAB-3(*) (16) Transformateur( *) (17) Système d’eau de refroidissement (18) Climatiseur(**) (19) Alarme visuelle (20) Extracteur #2 (21) Prototype thermochimique (22) Rack réseau (23) PC avec SCADA (24) CAB-2 armoire, extérieur (25) Réservoir d’eau 1m³ (26) Réservoir H₂ (27) Purge H₂ (28) Distribution H₂.

Publications

• A. Perrigot, M. Perier-Muzet, P. Ortega, et D. Stitou, “Technical economic analysis of PV-driven electricity and cold cogeneration systems using particle swarm optimization algorithm”, Energy, vol. 211, p. 119009, 2020 (doi.org/10.1016/j.energy.2020.119009)
• H. Lambert, R. Roche, S. Jemeï, P. Ortega, et D. Hissel : “Combined Cooling and Power Management Strategy for a Standalone House Using Hydrogen and Solar Energy”, Hydrogen, vol. 2, no 2, p. 207‑224, 2021 (doi.org/10.3390/hydrogen2020011)
• H. Lambert, R. Roche, S. Jemeï, P. Ortega, et D. Hissel : “Hydrogen energy systems: A critical review of technologies, applications, trends and challenges”. Renewable and sustainable energy reviews, Elsevier, 2021 (doi.org/10.1016/j.rser.2021.111180)
• A. Perrigot, M. Perier-Muzet, P. Ortega et D. Stitou “Thermodynamic performance ’ s analysis of a cold production by hybrid compressor-based thermochemical sorption processes using ammoniated salts”, vol. 267, no March, 2022 doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115931
• V. Sansine, P. Ortega et D. Hissel : “Hybrid deep learning model for mean-hourly irradiance probabilistic forecasting”, Atmosphere 2023, 14, 1192 doi.org/10.3390/atmos14071192
• V. Sansine, P. Ortega, D. Hissel and M. Hopuare : “Solar irradiance probabilistic forecasting using machine learn-ing, metaheuristic models and numerical weather predictions” Sustainability 2022, 14, 15260. doi.org/10.3390/su142215260
• A. Perrigot, M. Perier-Muzet, P. Ortega, F.Ferrucci et D. Stitou “Energetic macroscopic representation of a mechanical compression-assisted hybrid thermochemical cycle exploiting low grade heat for cold applications”, Energy Conversion and Management 294 (2023) 117521, doi.org/10.1016/j.enconman.2023.117521
• F Ferrucci, “Design and implementation of the safety system of a solar-driven smart micro-grid comprising hydrogen production for electricity & cooling co-generation”, International Journal of Hydrogen Energy xxx (xxxx) xxx, doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.09.318

Membres de l’équipes

Réunion de l’équipe Juin 2019 (de gauche à droite)

Vatea Sansine (doctorant),Hugo Lambert (Doctorant), Antoire Perrigot (doctorant), Samir Jemei (Pr FEMTO), Daniel Hissel (Pr FEMTO), Driss Stitou (IR PROMES), Pascal Ortega (Pr GEPASUD)