Développement et Réalisation d’une Unité de «Pré-compression et Post-détente» d’air pour Systèmes de stockage Hydropneumatique d’Énergie (Rapport Intermédiaire 1)

Ce document présente une analyse des principaux avantages et inconvénients des deux technologies envisagées pour la réalisation d’une unité de pré-compression et de post-détente pour l’unité de stockage d’électricité hydropneumatique d’Enairys (HYPES). Premièrement, une étude thermodynamique grossière du système de stockage hydropneumatique est présentée dans son intégralité. Cette étude vise à mettre en évidence les points faibles de l’installation telle qu’elle est présentée dans sa première architecture ainsi que les conditions que doit respecter absolument l’unité de pré-compression et de post-détente pour espérer avoir de bons rendements. Deuxièmement, une présentation technique détaillée ainsi qu’une étude thermo-économique plus précise est effectuée pour les deux solutions choisies pour la pré-unité de compression et la post-unité de détente. Pour cette étude, il a été réalisé un programme comprenant différents modules afin de pouvoir : • Comparer grossièrement les performances des deux types d’unités de pré-compression et post-détente (scroll ou dynamique) en introduisant les rendements estimés de chacune des parties (compresseur, turbines, pompes, moteur, génératrice, etc.). Avec cet outil, on est non seulement capable d’estimer les pertes à chaque niveau du système de stockage, mais également de déterminer les débits masse d’eau nécessaire pour maintenir des conditions isothermes au niveau de la pré-unité de compression et de la post-unité de détente. • Effectuer un pré-design des roues des compresseurs et des turbines en fonction des conditions d’entrée et de sortie désirées (débit masse, conditions thermodynamiques du fluide, angles d’entrée et de sortie des aubes). Ce pré-design consiste à calculer les triangles d’entrée et de sortie des roues et également les dimensions caractéristiques en vue d’une projection méridionale approchée des roues. • Calculer le rapport de pression ainsi que les rendements pour les compresseurs et les détendeurs scroll en fonction de la géométrie et des conditions d’entrées données. Deux modules distincts ont été créés pour cette partie selon que le compresseur scroll est co-rotatif ou que celui-ci est orbital. Le programme calcule les conditions thermodynamiques au fur et à mesure que s’effectue la compression selon la cinématique particulière des deux types de scroll. Finalement, un tableau résumant les avantages et inconvénients de chaque système est présenté afin d’appuyer les conclusions concernant le système à choisir pour le prototype de 10kW qui sera testé à Mont Soleil. Des considérations pour le choix de l’unité de pré-compression et de post-détente sont également évoquées pour des systèmes de stockage de plus grande puissance.