FR3065794A1 - HEAT STORAGE TANK OPTIMIZED FROM GLASS PARTICLES - Google Patents

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Abstract

La présente invention concerne un réservoir de stockage thermique 1 apte à contenir au moins un fluide caloporteur 6 et comportant au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte 7 comportant au moins des particules de verre. L'invention concerne également une centrale solaire comportant au moins un réservoir de stockage 1 tel que défini ci-avant ainsi que l'utilisation d'au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte 7 tel que défini précédemment pour limiter la vitesse de dégradation d'un fluide caloporteur 6 dans un réservoir de stockage thermique 1.The present invention relates to a thermal storage tank 1 capable of containing at least one heat transfer fluid 6 and comprising at least one chemically inert solid thermal storage material 7 comprising at least glass particles. The invention also relates to a solar power plant comprising at least one storage tank 1 as defined above as well as the use of at least one chemically inert solid thermal storage material 7 as defined above to limit the rate of degradation. a heat transfer fluid 6 in a thermal storage tank 1.

Description

© N° de publication : 3 065 794 (à n’utiliser que pour les commandes de reproduction) (© N° d’enregistrement national : 17 53761 ® RÉPUBLIQUE FRANÇAISE© Publication number: 3,065,794 (to be used only for reproduction orders) (© National registration number: 17 53761 ® FRENCH REPUBLIC

INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLENATIONAL INSTITUTE OF INDUSTRIAL PROPERTY

COURBEVOIE © Int Cl8 : F28 D 20/00 (2017.01), F24 J2/34COURBEVOIE © Int Cl 8 : F28 D 20/00 (2017.01), F24 J2 / 34

DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1A1 PATENT APPLICATION

©) Date de dépôt : 28.04.17. ©) Date of filing: 28.04.17. © Demandeur(s) : BABCOCK WANSON—RR et © Applicant (s): BABCOCK WANSON — RR and (© Priorité : (© Priority: AFIKEMA FRANCE Société anonyme — FR. AFIKEMA FRANCE Public limited company - FR. @ Inventeur(s) : DEYDIER ALEXANDRE, BLANC @ Inventor (s): DEYDIER ALEXANDRE, BLANC JEROME et LARNICOL PIERRE. JEROME and LARNICOL PIERRE. (43) Date de mise à la disposition du public de la (43) Date of public availability of the demande : 02.11.18 Bulletin 18/44. request: 02.11.18 Bulletin 18/44. ©) Liste des documents cités dans le rapport de ©) List of documents cited in the report recherche préliminaire : Se reporter à la fin du preliminary research: Refer to end of présent fascicule present booklet (© Références à d’autres documents nationaux (© References to other national documents ® Titulaire(s) : BABCOCK WANSON, ARKEMA ® Holder (s): BABCOCK WANSON, ARKEMA apparentés : related: FRANCE Société anonyme. FRANCE Public limited company. ©) Demande(s) d’extension : ©) Extension request (s): (© Mandataire(s) : CASALONGA. (© Agent (s): CASALONGA.

P4/ RESERVOIR DE STOCKAGE DE CHALEUR OPTIMISE A PARTIR DE PARTICULES DE VERRE.P4 / OPTIMIZED HEAT STORAGE TANK FROM GLASS PARTICLES.

FR 3 065 794 - A1 _ La présente invention concerne un réservoir de stockage thermique 1 apte à contenir au moins un fluide caloporteur 6 et comportant au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte 7 comportant au moins des particules de verre.FR 3 065 794 - A1 _ The present invention relates to a thermal storage tank 1 capable of containing at least one heat transfer fluid 6 and comprising at least one chemically inert solid thermal storage material 7 comprising at least glass particles.

L'invention concerne également une centrale solaire comportant au moins un réservoir de stockage 1 tel que défini ci-avant ainsi que l'utilisation d'au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte 7 tel que défini précédemment pour limiter la vitesse de dégradation d'un fluide caloporteur 6 dans un réservoir de stockage thermique 1.The invention also relates to a solar power station comprising at least one storage tank 1 as defined above as well as the use of at least one chemically inert solid thermal storage material 7 as defined above to limit the rate of degradation. of a heat transfer fluid 6 in a thermal storage tank 1.

Figure FR3065794A1_D0001

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Figure FR3065794A1_D0003

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Réservoir de stockage de chaleur optimisé à partir de particules de verreOptimized heat storage tank from glass particles

La présente invention concerne un réservoir de stockage thermique comportant au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte contenant au moins des particules de verre.The present invention relates to a thermal storage tank comprising at least one chemically inert solid thermal storage material containing at least glass particles.

L’invention se rapporte également à l’utilisation d’au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte comportant au moins des particules de verre pour limiter la vitesse de dégradation d’un fluide caloporteur apte à circuler dans un réservoir de stockage thermique.The invention also relates to the use of at least one chemically inert solid thermal storage material comprising at least glass particles to limit the rate of degradation of a heat transfer fluid capable of circulating in a thermal storage tank.

L’invention est aussi relative à une centrale solaire comportant au moins un réservoir de stockage thermique contenant au moins un liquide caloporteur et au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte comportant au moins des particules de verre.The invention also relates to a solar power plant comprising at least one thermal storage tank containing at least one heat transfer liquid and at least one chemically inert solid thermal storage material comprising at least glass particles.

La transition énergétique est un des grands enjeux de notre siècle car elle désigne le passage du système énergétique actuel utilisant des ressources non renouvelables, telles que le pétrole, le gaz naturel, le charbon, et les matières radioactives comme l’uranium et le plutonium, à un système fondé principalement sur des ressources renouvelables, telles que la biomasse, et des sources d’énergie renouvelables telles que l’énergie hydraulique, éolienne, solaire ou géothermique.The energy transition is one of the great challenges of our century because it designates the passage of the current energy system using non-renewable resources, such as oil, natural gas, coal, and radioactive materials such as uranium and plutonium, to a system based mainly on renewable resources, such as biomass, and renewable energy sources such as hydro, wind, solar or geothermal energy.

Parmi ces énergies renouvelables, certaines ont une production qui s’avère irrégulière et intermittente. Le stockage d’énergie est donc dans ce cas une technologie permettant d’accroître leur utilisation et constitue un élément central de la transition énergétique de par sa flexibilité et son efficacité. Il permet non seulement de mieux valoriser l’énergie mais également de mieux dimensionner nos équipements futurs, de production comme de consommation.Among these renewable energies, some have an irregular and intermittent production. Energy storage is therefore in this case a technology allowing to increase their use and constitutes a central element of the energy transition due to its flexibility and efficiency. It not only makes it possible to better value energy but also to better size our future equipment, production as well as consumption.

Les technologies de stockage d’énergie, dites classiques, (pompage, batteries, hydrogène, air comprimé) ont généralement en commun le coût souvent très élevé de l’investissement de départ de l’installation de stockage. De plus, l’impact géographique des projets mettant en jeu un système de pompage turbinage (encore appelés STEP : Stations de transfert d’énergie par pompage), liés à l’énergie hydraulique, ou de stockage d’air comprimé en cavité (encore appelés CAES : Compressed Air Energy Storage en langue anglaise) est important, en raison de la taille des installations mises en œuvre, et le nombre de sites possibles d’implantation peut s’avérer limité.The so-called conventional energy storage technologies (pumping, batteries, hydrogen, compressed air) generally have in common the often very high cost of the initial investment of the storage installation. In addition, the geographic impact of projects involving a pumped storage system (also called STEP: pumped energy transfer stations), linked to hydraulic energy, or compressed air storage in cavities (still called CAES: Compressed Air Energy Storage in English) is important, because of the size of the installations implemented, and the number of possible sites of establishment can prove to be limited.

La chaleur est une forme d’énergie susceptible d’être stockée très facilement à faible coût, notamment à basse température, et son stockage permet principalement le chauffage des bâtiments ce qui représente une part importante de la consommation énergétique en Europe. Par ailleurs, le stockage de chaleur peut aussi améliorer le fonctionnement et la durée de vie des centrales solaires, en particulier les centrales solaires thermodynamiques à concentration (appelées CSP : Concentrated Solar Power en langue anglaise).Heat is a form of energy that can be stored very easily at low cost, especially at low temperatures, and its storage mainly allows the heating of buildings, which represents a significant part of energy consumption in Europe. In addition, heat storage can also improve the functioning and the lifespan of solar power plants, in particular thermodynamic concentrated solar power plants (called CSP: Concentrated Solar Power).

Les sources de chaleur proviennent en premier lieu de l’énergie solaire qui présente, de par sa nature, un caractère intermittent (par exemple, différence entre la journée et le soir ou entre l’été et l’hiver), dilué et aléatoire (notamment à cause des passages nuageux imprévisibles) ce qui rend sa production décalée par rapport à la demande énergétique quotidienne ou saisonnière. Le stockage de la chaleur a ainsi pour but de pallier au caractère intermittent et aléatoire de l’énergie solaire en réduisant le décalage et le découplage entre les périodes les plus productives et les périodes de plus grandes demandes. En particulier, la chaleur, produite de manière excédentaire lors de périodes de fort ensoleillement, peut être avantageusement stockée pour être par la suite exploitée en fin de journée.Heat sources come primarily from solar energy which, by its nature, is intermittent (for example, difference between day and evening or between summer and winter), diluted and random ( especially because of unpredictable cloudy periods) which makes its production offset from daily or seasonal energy demand. The purpose of heat storage is therefore to compensate for the intermittent and random nature of solar energy by reducing the time lag and decoupling between the most productive periods and the periods of greatest demand. In particular, the heat, produced excessively during periods of strong sunshine, can advantageously be stored in order to be subsequently used at the end of the day.

En outre, la chaleur peut être issue de processus industriels mis en œuvre dans de nombreux domaines. Dans ce cas, il est possible de stocker la chaleur produite par certaines industries en complément de leur activité principale.In addition, the heat can come from industrial processes implemented in many fields. In this case, it is possible to store the heat produced by certain industries in addition to their main activity.

Le stockage de la chaleur est généralement réalisé à partir d’un matériau solide, liquide ou une combinaison des deux, appelé matériau de stockage, ayant la capacité de libérer ou stocker de la chaleur par le biais d’un transfert thermique. Un tel transfert peut être effectué par chaleur sensible, c’est-à-dire par changement de la température du matériau (en d’autres termes, la chaleur est emmagasinée dans le matériau), ou par chaleur latente, c’est-à-dire par changement de phase isotherme à pression constante du matériau (notamment un changement solide/liquide d’un matériau pour lequel la variation volumique est faible).Heat storage is usually done from a solid, liquid material or a combination of both, called storage material, having the ability to release or store heat through heat transfer. Such a transfer can be effected by sensible heat, i.e. by changing the temperature of the material (in other words, the heat is stored in the material), or by latent heat, i.e. -display by isothermal phase change at constant pressure of the material (in particular a solid / liquid change of a material for which the volume variation is small).

Le stockage de la chaleur peut en outre se faire par voie thermochimique en faisant intervenir des réactions chimiques réversibles conduites généralement à une température variant de 300 à 1000°C. Ces réactions consomment ou libèrent de la chaleur par dissociation ou combinaison de réactifs. A titre d’exemple, on peut citer la réaction réversible de déshydratation de l’hydroxyde de calcium et d’hydratation de l’oxyde de calcium.Heat storage can also be done thermochemically by using reversible chemical reactions generally carried out at a temperature varying from 300 to 1000 ° C. These reactions consume or release heat by dissociation or combination of reactants. By way of example, mention may be made of the reversible reaction of dehydration of calcium hydroxide and of hydration of calcium oxide.

Il en résulte qu’il existe, à l’heure actuelle, principalement trois procédés de stockage de la chaleur.As a result, there are currently three main methods of heat storage.

Les procédés, visant à transformer l’énergie solaire en chaleur puis à convertir l’énergie thermique obtenue en énergie électrique et mécanique, sont généralement mis en œuvre à partir d’un système de captation solaire, un système de stockage d’énergie thermique et un système de conversion thermodynamique. Ces procédés classiques sont typiquement utilisés dans les centrales solaires thermodynamiques à concentration.The methods, aimed at transforming solar energy into heat and then converting the thermal energy obtained into electrical and mechanical energy, are generally implemented from a solar collection system, a thermal energy storage system and a thermodynamic conversion system. These conventional processes are typically used in concentrated thermodynamic solar power plants.

Le système de captation solaire a pour but de capter les radiations solaires et de les concentrer sur un récepteur dans lequel s’écoule un fluide caloporteur. Durant cette étape, le rayonnement solaire est converti en énergie thermique. Un tel système permet de concentrer les rayons solaires. En particulier, le système de captation solaire peut mettre en œuvre des réflecteurs cylindro-paraboliques, des réflecteurs linéaires de Fresnel, des héliostats (rayons solaires concentrés en haut d’une tour fixe) ou des miroirs paraboliques.The purpose of the solar collection system is to collect solar radiation and to concentrate it on a receiver in which a heat-transfer fluid flows. During this stage, the solar radiation is converted into thermal energy. Such a system makes it possible to concentrate the sun's rays. In particular, the solar collection system can use cylindro-parabolic reflectors, linear Fresnel reflectors, heliostats (concentrated solar rays at the top of a fixed tower) or parabolic mirrors.

Le système de stockage permet de stocker et restituer l’énergie thermique excédentaire afin notamment de décorréler la production de l’énergie électrique et/ou mécanique de la ressource solaire palliant ainsi les inconvénients liés au caractère intermittent et aléatoire de l’énergie solaire.The storage system makes it possible to store and restore the excess thermal energy in order in particular to decorrelate the production of electrical and / or mechanical energy from the solar resource, thus overcoming the drawbacks linked to the intermittent and random nature of solar energy.

Le procédé de stockage de chaleur de l’énergie thermique se déroule le plus souvent en trois étapes. Une étape de charge, durant laquelle l’énergie thermique, issue du système de captation solaire, est emmagasinée, une étape de stockage de la chaleur, ayant une durée plus ou moins longue selon le procédé mis en œuvre, et une étape de décharge (ou déstockage) correspondant à la phase de restitution de l’énergie thermique vers le système de conversion thermodynamique.The process of storing heat of thermal energy generally takes place in three stages. A charging step, during which the thermal energy from the solar collection system is stored, a heat storage step, having a more or less long duration depending on the process used, and a discharging step ( or destocking) corresponding to the phase of restitution of thermal energy to the thermodynamic conversion system.

Le système de conversion thermodynamique a pour but de convertir l’énergie thermique en énergie mécanique et électrique grâce notamment à la mise en œuvre d’un cycle thermodynamique, par exemple une turbine à vapeur, transformant l’énergie thermique du fluide caloporteur en énergie mécanique. Lorsque le cycle thermodynamique est couplé à un générateur électrique alors l’énergie mécanique est également transformée en énergie électrique.The purpose of the thermodynamic conversion system is to convert thermal energy into mechanical and electrical energy, in particular by implementing a thermodynamic cycle, for example a steam turbine, transforming the thermal energy of the heat transfer fluid into mechanical energy. . When the thermodynamic cycle is coupled to an electric generator then the mechanical energy is also transformed into electrical energy.

Le fluide caloporteur circulant dans le système de captation solaire peut être identique ou différent du fluide alimentant le cycle thermodynamique. Dans le cas où le fluide caloporteur est différent du fluide alimentant le cycle thermodynamique, ce dernier correspond alors à un fluide de travail. L’échange thermique entre le fluide caloporteur et le fluide de travail est réalisé à l’aide d’un échangeur de chaleur. Le fluide de travail emmagasine donc l’énergie thermique.The heat transfer fluid circulating in the solar collection system can be identical or different from the fluid supplying the thermodynamic cycle. In the case where the heat transfer fluid is different from the fluid supplying the thermodynamic cycle, the latter then corresponds to a working fluid. The heat exchange between the heat transfer fluid and the working fluid is carried out using a heat exchanger. The working fluid therefore stores thermal energy.

Au cours de ces procédés, le système de stockage de chaleur permet notamment de contribuer à la production en continu de l’énergie électrique, de gérer les pics de production et d’adapter la production à la demande. Le système de stockage de chaleur a donc pour rôle d’améliorer le rendement de ce type de procédés ainsi que la durée de vie des installations solaires les mettant en œuvre. En d’autres termes, le système de stockage améliore la rentabilité et la durée de vie des centrales solaires thermodynamiques à concentration. Il permet aussi de réduire le coût du kWh électrique. En outre, le stockage d’énergie thermique présente l’avantage d’être moins onéreux que le stockage d’énergie électrique.During these processes, the heat storage system makes it possible in particular to contribute to the continuous production of electrical energy, to manage production peaks and to adapt production to demand. The role of the heat storage system is therefore to improve the efficiency of this type of process as well as the lifetime of the solar installations implementing them. In other words, the storage system improves the profitability and lifespan of concentrated thermodynamic solar power plants. It also reduces the cost of the electric kWh. In addition, the storage of thermal energy has the advantage of being less expensive than the storage of electrical energy.

Dans le cas d’un système de stockage par chaleur sensible, l’énergie thermique est stockée par élévation de la température d’un matériau de stockage susceptible d’être sous forme liquide, solide ou une combinaison des deux. En d’autres termes, le système de stockage par chaleur sensible consiste à utiliser les propriétés calorifiques du matériau de stockage avec un simple changement de température de celui-ci. Les échanges thermiques ayant lieu entre le fluide caloporteur, éventuellement le fluide de travail, et le matériau de stockage peuvent être réalisés à l’aide d’un échangeur de chaleur. Le matériau de stockage peut aussi correspondre au fluide caloporteur.In the case of a sensible heat storage system, the thermal energy is stored by raising the temperature of a storage material which may be in liquid, solid or a combination of the two. In other words, the sensible heat storage system is to use the heat properties of the storage material with a simple change in temperature. The heat exchanges taking place between the heat transfer fluid, possibly the working fluid, and the storage material can be carried out using a heat exchanger. The storage material can also correspond to the heat transfer fluid.

Différentes technologies ont été développées à l’échelle industrielle afin de mettre en œuvre les systèmes de stockage par chaleur sensible.Different technologies have been developed on an industrial scale in order to implement sensible heat storage systems.

A titre d’exemple, un système de stockage peut être constitué de deux réservoirs distincts remplis d’un fluide de stockage ayant deux températures différentes, à savoir un réservoir dit « chaud », c’est-àdire ayant une température haute constante, situé en sortie du système de captation solaire, et un réservoir dit « froid », c’est-à-dire ayant une température froide constante, situé en sortie du cycle thermodynamique. En particulier, le réservoir chaud permet de stocker le fluide en sortie du système de captation solaire afin d’alimenter le cycle thermodynamique lors de la période de non-ensoleillement. En sortie de celui-ci, le fluide refroidi est envoyé vers le réservoir froid avant d’être redirigé vers le système de captation solaire. Ainsi, pendant la phase de stockage, le fluide froid est pompé du réservoir froid vers le système de captation solaire ou l’échangeur pour être chauffé et ensuite stocké dans la réserve de fluide chaud. Tandis que, pendant la phase de déstockage, le fluide chaud est dirigé vers le système de conversion thermodynamique afin de restituer l’énergie thermique emmagasinée.By way of example, a storage system may consist of two separate tanks filled with a storage fluid having two different temperatures, namely a so-called “hot” tank, that is to say having a constant high temperature, located at the outlet of the solar collection system, and a so-called "cold" tank, that is to say having a constant cold temperature, located at the outlet of the thermodynamic cycle. In particular, the hot tank makes it possible to store the fluid at the outlet of the solar collection system in order to feed the thermodynamic cycle during the period of non-sunshine. Out of it, the cooled fluid is sent to the cold tank before being redirected to the solar collection system. Thus, during the storage phase, the cold fluid is pumped from the cold tank to the solar collection system or the exchanger to be heated and then stored in the hot fluid reserve. While, during the destocking phase, the hot fluid is directed to the thermodynamic conversion system in order to restore the stored thermal energy.

De manière alternative, il existe également des systèmes de stockage ayant un réservoir unique rempli d’un seul fluide ayant deux températures distinctes, à savoir une température chaude (correspondant au fluide chaud) et une température froide (correspondant au fluide froid). Ainsi le fluide chaud et le fluide froid sont présents dans le même réservoir avec un gradient thermique entre les deux, appelé thermocline. En d’autres termes, dans le réservoir, le fluide chaud (ou la zone chaude du fluide) occupe la partie supérieure, le fluide froid (ou la zone froide du fluide) occupe la partie inférieure ; ces deux parties étant espacées l’une de l’autre par une région de transition, appelée thermocline, correspondant au gradient thermique. Un tel système de stockage de chaleur à réservoir unique correspond à un stockage de type thermocline. Dans ce type de système, le fluide correspond au fluide caloporteur et éventuellement au fluide de travail. En d’autres termes, de préférence, le même fluide caloporteur circule entre le système de captation solaire, le système de stockage de type thermocline et le système de conversion thermodynamique.Alternatively, there are also storage systems having a single tank filled with a single fluid having two distinct temperatures, namely a hot temperature (corresponding to the hot fluid) and a cold temperature (corresponding to the cold fluid). Thus the hot fluid and the cold fluid are present in the same tank with a thermal gradient between the two, called thermocline. In other words, in the reservoir, the hot fluid (or the hot zone of the fluid) occupies the upper part, the cold fluid (or the cold zone of the fluid) occupies the lower part; these two parts being spaced from each other by a transition region, called a thermocline, corresponding to the thermal gradient. Such a single tank heat storage system corresponds to thermocline type storage. In this type of system, the fluid corresponds to the heat transfer fluid and possibly to the working fluid. In other words, preferably, the same heat transfer fluid circulates between the solar collection system, the thermocline type storage system and the thermodynamic conversion system.

L’utilisation d’un réservoir unique présente l’avantage de réduire le nombre de composants ainsi que le dimensionnement des systèmes de stockage de chaleur. Le système thermocline à réservoir unique présente aussi un fonctionnement simplifié par rapport à un système à deux réservoirs. Ce type de système est donc financièrement compétitif.The use of a single tank has the advantage of reducing the number of components as well as the sizing of heat storage systems. The single-tank thermocline system also has simplified operation compared to a two-tank system. This type of system is therefore financially competitive.

De manière préférée, le matériau de stockage utilisé dans un système de stockage de type thermocline correspond à un mélange d’un fluide caloporteur et d’un matériau de stockage solide ayant un prix de revient faible. En particulier, l’utilisation d’un matériau de stockage solide bon marché, disponible en grande quantité et susceptible de provenir d’origine diverse, permet de remplacer une grande partie du fluide caloporteur pouvant être plus onéreux. Ainsi le coût du système de stockage de type thermocline dans son ensemble est abaissé. Autrement dit, l’emploi d’un matériau de stockage solide bon marché accentue, d’un point de vue économique, le caractère compétitif d’un système thermocline à réservoir unique.Preferably, the storage material used in a thermocline type storage system corresponds to a mixture of a heat transfer fluid and a solid storage material having a low cost price. In particular, the use of inexpensive solid storage material, available in large quantities and likely to come from various origins, makes it possible to replace a large part of the heat transfer fluid which may be more expensive. Thus the cost of the thermocline type storage system as a whole is lowered. In other words, the use of inexpensive solid storage material increases the competitive edge of a single-tank thermocline system from an economic point of view.

En outre, le matériau solide agit comme un distributeur d’écoulement poreux et évite les phénomènes d’écoulement, survenant dans les systèmes de stockage de type thermocline à réservoir unique comportant seulement le fluide caloporteur, et pouvant aboutir au mélange des zones chaudes et froides du fluide. Autrement dit, la présence du matériau solide de stockage dans le réservoir unique conduit à une amélioration de la ségrégation entre les zones chaudes et froides du fluide caloporteur.In addition, the solid material acts as a porous flow distributor and avoids flow phenomena, occurring in thermocline storage systems with a single reservoir comprising only the heat transfer fluid, and which can result in the mixture of hot and cold zones. fluid. In other words, the presence of the solid storage material in the single tank leads to an improvement in the segregation between the hot and cold zones of the heat transfer fluid.

Au cours des phases de charge et décharge dans ce type de système, la zone dite « thermocline » se déplace axialement au sein du réservoir, c’est-à-dire vers le bas et vers le haut respectivement.During the charging and discharging phases in this type of system, the so-called "thermocline" zone moves axially within the tank, that is to say down and up respectively.

Pendant la phase de charge dans ce type de système, le fluide chaud, en provenance du système de captation solaire, est introduit dans la partie supérieure du réservoir, s’écoule vers le bas à travers le matériau de stockage solide. Au fur et à mesure de sa circulation à travers le matériau de stockage solide, le fluide est refroidi et le matériau de stockage solide passe d’une température froide (i.e. une température faible, TF) à une température chaude (i.e. une température plus élevée, TC). Le fluide froid est évacué, à travers la partie inférieure du réservoir, vers le système de captation solaire pour emmagasiner l’énergie thermique. La zone dite « thermocline » se déplace donc axialement vers le bas. Ainsi le front thermique se déplace vers le bas du réservoir.During the charging phase in this type of system, the hot fluid, coming from the solar collection system, is introduced into the upper part of the tank, flows down through the solid storage material. As it flows through the solid storage material, the fluid is cooled and the solid storage material changes from a cold temperature (ie a low temperature, TF) to a hot temperature (ie a higher temperature , TC). The cold fluid is evacuated, through the lower part of the tank, to the solar collection system to store thermal energy. The so-called "thermocline" zone therefore moves axially downwards. Thus the thermal front moves down from the tank.

Pendant l’étape de stockage, la zone chaude du fluide caloporteur se situe dans la partie supérieure du réservoir, la zone froide du fluide occupe la partie inférieure ; ces deux zones étant séparées par la région ou zone dite « thermocline ».During the storage step, the hot zone of the heat transfer fluid is located in the upper part of the tank, the cold zone of the fluid occupies the lower part; these two zones being separated by the region or zone called "thermocline".

Pendant la phase de décharge (ou de déstockage) dans ce type de système, le sens de circulation du fluide caloporteur est inversé. Le fluide froid, issu du système de conversion thermodynamique, est introduit dans le réservoir par la partie inférieure et circule vers le haut à travers le matériau de stockage solide. Au fur et à mesure de sa circulation à travers le matériau de stockage solide, le fluide est chauffé et le matériau de stockage solide passe d’une température chaude (i.e. une température élevée, TC) à une température froide (i.e. une température moins élevée, TF). Le fluide chaud est ensuite évacué du réservoir, à travers sa partie supérieure, vers le système de conversion thermodynamique pour restituer l’énergie thermique. La zone dite « thermocline » se déplace donc axialement vers le haut. Le front thermique se déplace donc vers le haut du réservoir.During the discharge (or destocking) phase in this type of system, the direction of circulation of the heat transfer fluid is reversed. The cold fluid, coming from the thermodynamic conversion system, is introduced into the tank through the lower part and circulates upwards through the solid storage material. As it flows through the solid storage material, the fluid is heated and the solid storage material changes from a hot temperature (ie a high temperature, TC) to a cold temperature (ie a lower temperature , TF). The hot fluid is then evacuated from the tank, through its upper part, to the thermodynamic conversion system to restore thermal energy. The so-called “thermocline” zone therefore moves axially upwards. The thermal front therefore moves to the top of the tank.

Dans les phases de charge et décharge, le matériau solide de stockage absorbe ou transfère la chaleur du fluide caloporteur. Ce matériau est donc susceptible de stocker et de restituer l’énergie thermique du fluide. Autrement dit, le fluide caloporteur permet de charger et décharger l’énergie thermique dans le matériau de stockage solide.In the charging and discharging phases, the solid storage material absorbs or transfers the heat from the heat transfer fluid. This material is therefore capable of storing and restoring the thermal energy of the fluid. In other words, the heat transfer fluid makes it possible to charge and discharge the thermal energy into the solid storage material.

Lors de la phase de déstockage du système, lorsque le fluide caloporteur chaud, évacué à travers la partie supérieure du réservoir, restitue au système de conversion thermodynamique une température identique à celle initiale du matériau solide de stockage, c’est-à-dire la température du matériau solide de stockage lors de la phase de charge (température TC), alors ce système se comporte comme un système de stockage thermique idéal. Ainsi la température du fluide caloporteur va être fonction des conditions d’échange thermique avec le matériau solide de stockage.During the system destocking phase, when the hot heat transfer fluid, discharged through the upper part of the tank, returns to the thermodynamic conversion system a temperature identical to that of the initial solid storage material, i.e. the temperature of the solid storage material during the charging phase (temperature TC), then this system behaves like an ideal thermal storage system. Thus the temperature of the heat transfer fluid will be a function of the conditions of heat exchange with the solid storage material.

De plus, la conversion de l’énergie thermique en énergie électrique fait intervenir une première température à l’entrée du système de conversion thermodynamique, soit donc une température chaude (température TC), et une deuxième température en sortie du système, soit donc une température froide (température TF). Il en résulte que les bornes du cycle thermodynamique font intervenir deux niveaux de température. Le maintien de ces deux types de température à des températures constantes est activement recherché afin d’obtenir un fonctionnement optimisé du cycle thermodynamique. En d’autres termes, il est important que le système de type thermocline conduise à un déstockage de la chaleur à une température constante pendant une durée conséquente.In addition, the conversion of thermal energy into electrical energy involves a first temperature at the inlet of the thermodynamic conversion system, therefore a hot temperature (temperature TC), and a second temperature at the outlet of the system, therefore a cold temperature (TF temperature). As a result, the limits of the thermodynamic cycle involve two temperature levels. Maintaining these two types of temperature at constant temperatures is actively sought in order to obtain optimized operation of the thermodynamic cycle. In other words, it is important that the thermocline type system leads to a destocking of the heat at a constant temperature for a substantial period of time.

Inversement, il est également important de maintenir une température constante lors de la phase de charge du système de stockage.Conversely, it is also important to maintain a constant temperature during the charging phase of the storage system.

En fonction des centrales solaires à concentration, les niveaux de température mentionnés ci-avant (TF et TC), dispensés par les systèmes de stockage thermique, sont différents et peuvent varier dans une gamme allant de 100°C à 650°C.Depending on the concentrated solar power plants, the temperature levels mentioned above (TF and TC), provided by the thermal storage systems, are different and can vary in a range from 100 ° C to 650 ° C.

Afin de répondre aux exigences mentionnées ci-avant, ce type de système, à base d’un fluide caloporteur et d’un matériau solide de stockage, met enjeu des vitesses de circulation de fluide assez faibles. Ceci améliore le transfert de chaleur entre le fluide et le matériau solide et minimise les pertes d’énergie lors des échanges thermiques.In order to meet the requirements mentioned above, this type of system, based on a heat transfer fluid and a solid storage material, involves fairly low fluid circulation speeds. This improves heat transfer between the fluid and the solid material and minimizes energy loss during heat exchange.

Par ailleurs, il est aussi important de contrôler la distribution du fluide caloporteur au sein du réservoir, c’est-à-dire d’améliorer la ségrégation entre la zone chaude et la zone froide du fluide, de manière à minimiser les phénomènes d’inhomogénéité de température, en sortie ou en entrée du réservoir, pouvant impacter sur l’efficacité du système de conversion thermodynamique et dégrader, par la même occasion, la qualité du fluide caloporteur.Furthermore, it is also important to control the distribution of the heat transfer fluid within the tank, that is to say to improve the segregation between the hot and cold zones of the fluid, so as to minimize the phenomena of inhomogeneity of temperature, at the outlet or at the inlet of the tank, which could impact on the efficiency of the thermodynamic conversion system and at the same time degrade the quality of the heat transfer fluid.

En d’autres termes, l’un des enjeux de ces systèmes de stockage est de maîtriser et d’optimiser les conditions d’échange de chaleur entre le fluide caloporteur et le matériau solide de stockage afin non seulement d’améliorer le rendement de conversion en énergie électrique mais également de prolonger la durée de vie des systèmes de stockage de type thermocline. En effet, la dégradation de la qualité du fluide caloporteur au sein du réservoir unique peut entraîner à terme une réduction de la durée de vie du système de stockage ce qui impacte sur le fonctionnement du système de conversion thermodynamique.In other words, one of the challenges of these storage systems is to control and optimize the heat exchange conditions between the heat transfer fluid and the solid storage material in order not only to improve the conversion efficiency. in electrical energy but also to extend the service life of thermocline type storage systems. Indeed, the deterioration in the quality of the heat transfer fluid within the single tank can ultimately lead to a reduction in the life of the storage system, which impacts on the operation of the thermodynamic conversion system.

Par ailleurs, les températures de fonctionnement peuvent aussi dégrader la qualité du fluide caloporteur.In addition, operating temperatures can also degrade the quality of the heat transfer fluid.

Il a déjà été proposé des systèmes de stockage de type thermocline ayant un fonctionnement optimisé.Thermocline type storage systems have already been proposed with optimized operation.

A titre d’exemple, le document WO 2013/167538 décrit un système de stockage de chaleur à réservoir unique comportant un ίο matériau solide de stockage et un fluide caloporteur qui sont répartis sur plusieurs étages en communication fluidique. Dans ce système, les couches de matériau solide, réparties sur au moins deux étages consécutifs, sont séparées par une couche de fluide caloporteur. Conformément au système proposé, le matériau solide de stockage est constitué par des roches, notamment de roches alluvionnaires, et/ou du sable et, plus particulièrement, ce matériau est agencé sous la forme d’un lit de blocs de roches et du sable remplissant les espaces entre les roches.By way of example, the document WO 2013/167538 describes a heat storage system with a single tank comprising a solid storage material and a heat transfer fluid which are distributed over several stages in fluid communication. In this system, the layers of solid material, distributed over at least two consecutive stages, are separated by a layer of heat transfer fluid. According to the proposed system, the solid storage material consists of rocks, in particular alluvial rocks, and / or sand and, more particularly, this material is arranged in the form of a bed of blocks of rocks and filling sand. the spaces between the rocks.

Ce type de système a pour but d’assurer une homogénéisation de la température à la fois dans les couches de fluide caloporteur et les couches de matériau solide afin de conduire à une température constante pendant les phases de charge et de décharge.The purpose of this type of system is to ensure homogenization of the temperature in both the heat transfer fluid layers and the layers of solid material in order to lead to a constant temperature during the charging and discharging phases.

Cependant, il existe encore un réel besoin d’améliorer la qualité du fluide caloporteur au sein d’un système de stockage de chaleur à réservoir unique, i.e. de type thermocline, afin de maîtriser et d’optimiser son fonctionnement de manière à prolonger sa durée de vie et, par conséquent, le rendement de conversion en énergie électrique du système de conversion thermodynamique.However, there is still a real need to improve the quality of the heat-transfer fluid within a heat storage system with a single tank, ie of the thermocline type, in order to control and optimize its operation so as to prolong its duration. of life and, consequently, the efficiency of conversion into electrical energy of the thermodynamic conversion system.

En particulier, il existe un besoin de limiter la dégradation du fluide caloporteur, notamment lorsque celui-ci est soumis à de fortes températures, afin de diminuer les coûts opérationnels liés à l’exploitation de ce type de système de stockage.In particular, there is a need to limit the degradation of the heat transfer fluid, in particular when the latter is subjected to high temperatures, in order to reduce the operational costs associated with the operation of this type of storage system.

Ainsi l’un des objectifs de la présente invention est de proposer un système de stockage de chaleur à réservoir unique, i.e. de type thermocline, ayant des performances améliorées, notamment lors des processus de stockage et déstockage de la chaleur.One of the objectives of the present invention is therefore to propose a heat storage system with a single tank, i.e. of the thermocline type, having improved performance, in particular during the heat storage and destocking processes.

La présente invention a donc notamment pour objet un réservoir de stockage thermique comportant au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte contenant au moins des particules de verre.The subject of the present invention is therefore in particular a thermal storage tank comprising at least one chemically inert solid thermal storage material containing at least glass particles.

Le matériau de stockage présent dans le réservoir de stockage thermique permet de limiter la dégradation du fluide caloporteur, en particulier sa vitesse de dégradation lorsque celui-ci est soumis à de fortes températures.The storage material present in the thermal storage tank makes it possible to limit the degradation of the heat-transfer fluid, in particular its rate of degradation when the latter is subjected to high temperatures.

Ainsi la présence d’un matériau de stockage à base de particules de verre dans le réservoir de stockage selon l’invention permet de maintenir la qualité du fluide caloporteur dans le temps et diminuer in fine les coûts opérationnels liés à l’exploitation de ce type de stockage.Thus the presence of a storage material based on glass particles in the storage tank according to the invention makes it possible to maintain the quality of the heat transfer fluid over time and ultimately reduce the operational costs associated with the operation of this type. of storage.

En particulier, l’utilisation d’un matériau de stockage à base de particules de verre dans le réservoir de stockage selon l’invention permet notamment d’améliorer la qualité du fluide caloporteur par rapport à un matériau solide constitué par des roches et/ou du sable dans les mêmes conditions opératoires, par exemple pendant une durée de 500 heures à une température de 340°C.In particular, the use of a storage material based on glass particles in the storage tank according to the invention makes it possible in particular to improve the quality of the heat transfer fluid compared to a solid material constituted by rocks and / or sand under the same operating conditions, for example for a period of 500 hours at a temperature of 340 ° C.

Cela signifie que le fluide caloporteur peut être partiellement remplacé par un matériau de stockage à base de particules de verre sans impacter négativement sur sa qualité.This means that the heat transfer fluid can be partially replaced by a storage material based on glass particles without adversely affecting its quality.

Le réservoir de stockage thermique selon l’invention dispose donc de performances améliorées, notamment lors des processus de stockage et déstockage de la chaleur, ce qui induit une optimisation de la conversion de l’énergie thermique en énergie électrique lors de la conversion thermodynamique au moyen d’une turbine.The thermal storage tank according to the invention therefore has improved performance, in particular during the heat storage and destocking processes, which induces an optimization of the conversion of thermal energy into electrical energy during thermodynamic conversion using of a turbine.

Plus particulièrement, le matériau de stockage à base de particules de verre dans le réservoir de stockage selon l’invention prolonge la durée de vie des systèmes de stockage thermique à réservoir unique.More particularly, the storage material based on glass particles in the storage tank according to the invention prolongs the life of single tank thermal storage systems.

Par ailleurs, le réservoir de stockage thermique selon l’invention conserve son aspect attractif d’un point de vue économique.Furthermore, the thermal storage tank according to the invention retains its attractive appearance from an economic point of view.

En effet, le réservoir de stockage selon l’invention induit, d’une part, des coûts opérationnels plus faibles que ceux d’un réservoir rempli uniquement d’un fluide caloporteur et, d’autre part, présente une durée de vie plus importante qu’un réservoir de stockage contenant un fluide caloporteur et un matériau de stockage solide constitué par des roches et/ou du sable.Indeed, the storage tank according to the invention induces, on the one hand, lower operational costs than those of a tank filled only with a heat transfer fluid and, on the other hand, has a longer service life. a storage tank containing a heat transfer fluid and a solid storage material consisting of rocks and / or sand.

L’invention a également pour objet l’utilisation d’au moins un matériau de stockage thermique solide, chimiquement inerte, contenant au moins des particules de verre pour limiter la vitesse de dégradation d’un fluide caloporteur apte à circuler dans un réservoir de stockage thermique.The invention also relates to the use of at least one solid thermal storage material, chemically inert, containing at least glass particles to limit the rate of degradation of a heat transfer fluid able to circulate in a storage tank. thermal.

En particulier, le matériau de stockage thermique solide à base de particules de verre permet d’améliorer la stabilité thermique du fluide caloporteur.In particular, the solid thermal storage material based on glass particles improves the thermal stability of the heat transfer fluid.

De préférence, le matériau de stockage thermique solide ainsi utilisé permet de limiter la vitesse de dégradation d’un fluide caloporteur dans un réservoir de stockage thermique dans une gamme de températures allant de 100 à 500°C.Preferably, the solid thermal storage material thus used makes it possible to limit the rate of degradation of a heat transfer fluid in a thermal storage tank in a temperature range from 100 to 500 ° C.

Ainsi le matériau de stockage thermique solide à base de particules de verre permet d’améliorer la stabilité thermique du fluide caloporteur à des températures pouvant varier de 100 à 500°C.Thus the solid thermal storage material based on glass particles makes it possible to improve the thermal stability of the heat transfer fluid at temperatures which can vary from 100 to 500 ° C.

De cette façon, le matériau de stockage permet de prolonger le fonctionnement du système de stockage à des températures variant de 100 à 500°C et d’optimiser le fonctionnement du système de conversion thermodynamique à une telle température.In this way, the storage material makes it possible to extend the operation of the storage system at temperatures varying from 100 to 500 ° C. and to optimize the operation of the thermodynamic conversion system at such a temperature.

Par ailleurs, un autre objet de la présente invention est une centrale solaire comportant au moins un réservoir de stockage thermique contenant au moins un fluide caloporteur et au moins un matériau de stockage thermique solide, chimiquement inerte, contenant au moins des particules de verre.Furthermore, another object of the present invention is a solar power station comprising at least one thermal storage tank containing at least one heat transfer fluid and at least one solid, chemically inert thermal storage material, containing at least glass particles.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description et des exemples qui suivent.Other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly on reading the description and the examples which follow.

Dans ce qui va suivre, et à moins d’une autre indication, les bornes d’un domaine de valeurs sont comprises dans ce domaine.In what follows, and unless otherwise indicated, the limits of a range of values are included in this range.

L’expression « au moins un » est équivalente à l’expression « un ou plusieurs ».The expression "at least one" is equivalent to the expression "one or more".

Réservoir de stockage thermiqueThermal storage tank

Comme indiqué ci-avant, le réservoir de stockage thermique comporte au moins un matériau de stockage thermique solide, chimiquement inerte, à base de particules de verre.As indicated above, the thermal storage tank comprises at least one solid, chemically inert thermal storage material based on glass particles.

Au sens de la présente invention, par matériau de stockage thermique, on entend un matériau susceptible de stocker de l’énergie thermique en faisant varier sa température. La quantité d’énergie stockée peut dépendre généralement de la chaleur spécifique du matériau, l’écart de température que le matériau subit et de la quantité du matériau présent dans le réservoir.Within the meaning of the present invention, by thermal storage material is meant a material capable of storing thermal energy by varying its temperature. The amount of energy stored can generally depend on the specific heat of the material, the temperature difference that the material undergoes and the amount of material present in the tank.

A titre d’exemple, si la température du matériau s’élève d’une température Tl à T2 pour un matériau de masse m, ledit matériau stocke une énergie donnée par une variation d’enthalpie.For example, if the material temperature rises from a temperature Tl to T2 for a material of mass m, said material stores an energy given by a variation in enthalpy.

Au sens de la présente invention, par « matériau chimiquement interne », on entend un matériau qui n’est pas chimiquement actif. En particulier, le matériau de stockage thermique solide ne réagit pas avec le fluide caloporteur pendant les phases de charge et décharge ou de stockage. En outre, les éléments qui composent le matériau de stockage thermique ne réagissent pas entre eux.For the purposes of the present invention, by "chemically internal material" is meant a material which is not chemically active. In particular, the solid thermal storage material does not react with the heat transfer fluid during the charging and discharging or storage phases. In addition, the elements that make up the thermal storage material do not react with each other.

Le matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte peut comporter des particules de verre et un ou plusieurs éléments solides.The chemically inert solid thermal storage material may include glass particles and one or more solid elements.

Le ou les éléments solides peu(ven)t être choisi(s) en fonction de leurs caractéristiques liées à la capacité de stockage thermique et à leur comportement thermique, par exemple leur masse volumique, capacité thermique massique et conductivité thermique, et à leur compatibilité avec le fluide caloporteur.The solid element (s) can be chosen according to their characteristics linked to the thermal storage capacity and to their thermal behavior, for example their density, thermal mass capacity and thermal conductivity, and to their compatibility. with the heat transfer fluid.

A titre d’exemples, le ou les éléments solides est ou sont choisis parmi l’alumine, le carbonate de calcium et l’acier sous ses différentes nuances (inox, etc...).By way of examples, the solid element or elements is or are chosen from alumina, calcium carbonate and steel in its different shades (stainless steel, etc.).

De préférence, le matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte est constitué par des particules de verre. En d’autres termes, le matériau de stockage ne comporte que des particules de verre.Preferably, the chemically inert solid thermal storage material consists of glass particles. In other words, the storage material only contains glass particles.

Conformément à ce mode de réalisation préférentiel, le matériau de stockage thermique solide est du verre qui se trouve sous la forme de particules et ne comporte pas d’éléments solides additionnels.According to this preferred embodiment, the solid thermal storage material is glass which is in the form of particles and does not contain additional solid elements.

Les particules de verre selon l’invention peuvent avoir la forme de sphères, de paillettes et/ou présenter des formes totalement aléatoires.The glass particles according to the invention may have the shape of spheres, of flakes and / or have totally random shapes.

De préférence, les particules de verre présentent une forme de sphère ou de bille.Preferably, the glass particles have a sphere or ball shape.

En d’autres termes, le matériau de stockage thermique solide se présente préférentiellement sous la forme de billes de verre.In other words, the solid thermal storage material is preferably in the form of glass beads.

Avantageusement, le matériau de stockage thermique solide est constitué par des billes de verre.Advantageously, the solid thermal storage material consists of glass beads.

Au sens de la présente invention, on entend par « taille de particule », la dimension maximale qu’il est possible de mesurer entre deux points diamétralement opposés de la particule. La taille des particules de verre est déterminée en mesurant leur surface spécifique et un critère sur le nombre de biot inférieur à 0,1 permettant de satisfaire l’hypothèse d’un corps thermiquement mince.For the purposes of the present invention, the term "particle size" means the maximum dimension that it is possible to measure between two diametrically opposite points of the particle. The size of the glass particles is determined by measuring their specific surface and a criterion on the number of biot less than 0.1 allowing to satisfy the hypothesis of a thermally thin body.

De préférence, les particules de verre présentent une distribution de taille ayant un diamètre dso allant de 500 à 20000 microns, en particulier de 1000 à 10000 microns.Preferably, the glass particles have a size distribution having a diameter dso ranging from 500 to 20,000 microns, in particular from 1,000 to 10,000 microns.

Au sens de la présente invention, le diamètre dso correspond à la valeur pour laquelle 50% en volume des particules de verre présentent, dans une distribution de particules, une taille inférieure ou égale à ce diamètre. Le diamètre est également défini comme étant la médiane de la distribution de particules.Within the meaning of the present invention, the diameter dso corresponds to the value for which 50% by volume of the glass particles have, in a distribution of particles, a size less than or equal to this diameter. The diameter is also defined as the median of the particle distribution.

Préférentiellement, les particules de verre présentent avantageusement au moins deux granulométries différentes assurant ainsi un remplissage satisfaisant du réservoir et réduisant les espaces libres pour le fluide caloporteur.Preferably, the glass particles advantageously have at least two different particle sizes, thus ensuring satisfactory filling of the reservoir and reducing the free spaces for the heat transfer fluid.

De cette façon, la porosité et la quantité de fluide caloporteur susceptible de circuler dans le réservoir sont minimisées.In this way, the porosity and the quantity of heat transfer fluid capable of circulating in the tank are minimized.

Chaque granulométrie présente ainsi un diamètre dso de particules de verre.Each particle size thus has a diameter dso of glass particles.

De préférence, dans une distribution de particules, la répartition volumique est la suivante : environ 75% des particules de verre ayant un diamètre allant de 10000 à 30000 microns et 25% des particules de verre ayant un diamètre allant de 1000 à 3000 microns.Preferably, in a particle distribution, the volume distribution is as follows: approximately 75% of the glass particles having a diameter ranging from 10,000 to 30,000 microns and 25% of the glass particles having a diameter ranging from 1,000 to 3,000 microns.

Une telle distribution de tailles de particules contribue au développement d’une plus grande surface d’échange thermique entre le fluide caloporteur et le matériau solide.Such a particle size distribution contributes to the development of a greater heat exchange surface between the heat transfer fluid and the solid material.

Le verre sous forme de particules présente de préférence une composition pondérale comprenant de 70 à 80% en poids de silice (S1O2) par rapport au poids total de la composition, le reste étant de préférence complété par d’autres composés choisis parmi Na2Û, CaO, MgO, AI2O3 et/ou B2O3 dans des proportions variables.The glass in the form of particles preferably has a composition by weight comprising from 70 to 80% by weight of silica (S1O2) relative to the total weight of the composition, the rest being preferably supplemented by other compounds chosen from Na2O, CaO , MgO, AI2O3 and / or B2O3 in variable proportions.

Avantageusement, le verre est borosilicaté de manière à ce que le matériau de stockage présente une faible expansion thermique lors de l’élévation de sa température ainsi qu’une résistance accrue aux chocs.Advantageously, the glass is borosilicate so that the storage material has a low thermal expansion when the temperature rises as well as an increased impact resistance.

De préférence, le verre présente la composition pondérale suivante : de 70 à 80% en poids de silice (S1O2), de 7 à 13% en poids d’oxyde de bore (B2O3), le reste de la composition étant de préférence complété Na2Û3 et/ou du AI2O3.Preferably, the glass has the following composition by weight: from 70 to 80% by weight of silica (S1O2), from 7 to 13% by weight of boron oxide (B2O3), the rest of the composition preferably being supplemented with Na2O3 and / or AI2O3.

Plus préférentiellement, le verre présente la composition pondérale suivante : de 70 à 80% en poids de silice (S1O2), de 7 à 13% en poids d’oxyde de bore (B2O3), de 1 à 11% en poids de carbonate de sodium (Na2Û3) et de 1 à 12% en poids d’alumine (AI2O3), de préférence de 2 à 12% en poids d’alumine (AI2O3).More preferably, the glass has the following composition by weight: from 70 to 80% by weight of silica (S1O2), from 7 to 13% by weight of boron oxide (B2O3), from 1 to 11% by weight of carbonate sodium (Na2O3) and from 1 to 12% by weight of alumina (AI2O3), preferably from 2 to 12% by weight of alumina (AI2O3).

Le matériau de stockage thermique solide peut être agencé dans le réservoir selon l’invention sous la forme d’un lit comportant au moins les particules de verre.The solid thermal storage material can be arranged in the tank according to the invention in the form of a bed comprising at least the glass particles.

Dans ce cas, le matériau de stockage thermique solide est disposé sur un support et arrangé sous forme de lits. Le support est adapté pour supporter mécaniquement le lit de matériau de stockage solide et laisser circuler le fluide caloporteur.In this case, the solid thermal storage material is placed on a support and arranged in the form of beds. The support is suitable for mechanically supporting the bed of solid storage material and allowing the heat transfer fluid to circulate.

En variante, le matériau de stockage thermique solide est réparti aléatoirement dans l’ensemble du réservoir sans agencement particulier mais de manière à réduire le plus possible les espaces libres pour le fluide caloporteur.As a variant, the solid thermal storage material is distributed randomly throughout the tank without any particular arrangement but so as to minimize the free spaces for the heat transfer fluid.

Le matériau de stockage solide est agencé de telle manière à maximiser les échanges thermiques avec le fluide caloporteur apte à circuler dans le réservoir.The solid storage material is arranged in such a way as to maximize the heat exchanges with the heat transfer fluid capable of circulating in the tank.

De préférence, le réservoir de stockage thermique contient en outre au moins un fluide caloporteur. En particulier, le réservoir de stockage thermique contient un fluide caloporteur.Preferably, the thermal storage tank also contains at least one heat transfer fluid. In particular, the thermal storage tank contains a heat transfer fluid.

Le fluide caloporteur peut être liquide à température ambiante ou sous forme de vapeur, par exemple de vapeur d’eau.The heat transfer fluid can be liquid at room temperature or in the form of vapor, for example water vapor.

De préférence, le fluide caloporteur est liquide à température ambiante.Preferably, the heat transfer fluid is liquid at room temperature.

Plus préférentiellement, le fluide caloporteur est choisi parmi les sels fondus et les huiles.More preferably, the heat transfer fluid is chosen from molten salts and oils.

Les sels fondus peuvent être des sels de nitrate, des sels de carbonate ou un mélange de ces sels.The molten salts can be nitrate salts, carbonate salts or a mixture of these salts.

Les sels fondus peuvent être notamment un mélange de sels de nitrate, par exemple un mélange de nitrate de sodium (NaNCL) et de nitrate de potassium (KNO3), en particulier un mélange composé de 60% en poids de nitrate de sodium et 40% en poids de nitrate de potassium.The molten salts can in particular be a mixture of nitrate salts, for example a mixture of sodium nitrate (NaNCL) and potassium nitrate (KNO3), in particular a mixture composed of 60% by weight of sodium nitrate and 40% by weight of potassium nitrate.

Les huiles sont notamment choisies parmi les huiles de synthèse, les huiles minérales, les huiles végétales, en particulier de l’huile de colza, ou un mélange de celles-ci.The oils are especially chosen from synthetic oils, mineral oils, vegetable oils, in particular rapeseed oil, or a mixture of these.

De préférence, les huiles sont choisies parmi les huiles de synthèse et les huiles végétales, plus préférentiellement les huiles de synthèse.Preferably, the oils are chosen from synthetic oils and vegetable oils, more preferably synthetic oils.

En particulier, les huiles de synthèse peuvent être choisies parmi :In particular, synthetic oils can be chosen from:

- une huile correspondant à un mélange de Terphényls, notamment vendue sous la dénomination commerciale Therminol 66®, etan oil corresponding to a mixture of Terphenyls, in particular sold under the trade name Therminol 66®, and

- une huile, correspondant à un mélange d’isomères de dibenzyletoluène, notamment vendue sous la dénomination commerciale Jarytherm DBT®.- an oil, corresponding to a mixture of dibenzyletoluene isomers, in particular sold under the trade name Jarytherm DBT®.

Selon un mode de réalisation, le réservoir de stockage thermique est apte à contenir un fluide caloporteur choisi parmi les huiles et comportant au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte constitué par des particules de verre, en particulier des billes de verre.According to one embodiment, the thermal storage tank is capable of containing a heat transfer fluid chosen from oils and comprising at least one chemically inert solid thermal storage material constituted by particles of glass, in particular glass beads.

Conformément à ce mode de réalisation, le verre sous forme de particules, notamment de billes, est avantageusement borosilicaté.According to this embodiment, the glass in the form of particles, in particular beads, is advantageously borosilicate.

En particulier, le réservoir de stockage thermique selon l’invention comprend le fluide caloporteur tel que défini précédemment.In particular, the thermal storage tank according to the invention comprises the heat transfer fluid as defined above.

De préférence, le réservoir de stockage thermique comporte une enveloppe remplie d’un fluide caloporteur et d’un matériau solide de stockage thermique chimiquement inerte comportant au moins des particules de verre, une première extrémité longitudinale, située au niveau de sa partie supérieure, et une deuxième extrémité longitudinale située au niveau de sa partie inférieure ; le fluide caloporteur étant apte à circuler entre la première extrémité longitudinale et la deuxième extrémité longitudinale.Preferably, the thermal storage tank comprises an envelope filled with a heat-transfer fluid and with a solid chemically inert thermal storage material comprising at least glass particles, a first longitudinal end, situated at its upper part, and a second longitudinal end located at its lower part; the heat transfer fluid being able to circulate between the first longitudinal end and the second longitudinal end.

De préférence, la première extrémité longitudinale est munie de moyens de collecte et d’alimentation du fluide caloporteur à une première température.Preferably, the first longitudinal end is provided with means for collecting and supplying the heat transfer fluid at a first temperature.

De préférence, la deuxième extrémité longitudinale est munie de moyens de collecte et d’alimentation du fluide caloporteur à une deuxième température.Preferably, the second longitudinal end is provided with means for collecting and supplying the heat transfer fluid at a second temperature.

Conformément aux modes préférentiels décrits ci-avant, la première température est supérieure à la deuxième température.In accordance with the preferred modes described above, the first temperature is higher than the second temperature.

Conformément à un autre mode de réalisation, le réservoir de stockage thermique selon l’invention peut présenter une structure telle que décrite dans la demande de brevet FR 2990502.According to another embodiment, the thermal storage tank according to the invention may have a structure as described in patent application FR 2990502.

Utilisation du matériau de stockageUse of storage material

Comme indiqué ci-avant, la présente invention est également relative à l’utilisation d’au moins un matériau de stockage thermique solide, chimiquement inerte, contenant au moins des particules de verre pour limiter la vitesse de dégradation d’un fluide caloporteur apte à circuler dans un réservoir de stockage thermique tel que défini précédemment.As indicated above, the present invention also relates to the use of at least one solid thermal storage material, chemically inert, containing at least glass particles to limit the rate of degradation of a heat transfer fluid capable of circulate in a thermal storage tank as defined above.

En particulier, le matériau de stockage thermique solide permet de limiter la vitesse de dégradation d’un fluide caloporteur dans un réservoir de stockage thermique tel que défini précédemment, c’est-àdire remplissant et/ou circulant dans ledit réservoir.In particular, the solid thermal storage material makes it possible to limit the rate of degradation of a heat transfer fluid in a thermal storage tank as defined above, that is to say filling and / or circulating in said tank.

Le matériau de stockage thermique solide est tel que défini ciavant.The solid thermal storage material is as defined above.

De préférence, le matériau de stockage thermique solide est constitué par des particules de verre, notamment des billes de verre, c’est-à-dire qu’il ne comprend pas d’éléments solides additionnels différents des particules de verre.Preferably, the solid thermal storage material consists of glass particles, in particular glass beads, that is to say that it does not comprise additional solid elements other than the glass particles.

Le fluide caloporteur est tel que défini ci-avant. De préférence, le fluide est liquide à température ambiante et est choisi parmi les huiles.The heat transfer fluid is as defined above. Preferably, the fluid is liquid at room temperature and is chosen from oils.

Plus préférentiellement, le fluide caloporteur est une huile de synthèse telle que définie ci-avant.More preferably, the heat transfer fluid is a synthetic oil as defined above.

De préférence, le matériau de stockage thermique solide ainsi utilisé permet de limiter la vitesse de dégradation du fluide caloporteur dans une gamme de températures allant de 100 à 500°C.Preferably, the solid thermal storage material thus used makes it possible to limit the rate of degradation of the heat transfer fluid in a temperature range from 100 to 500 ° C.

Centrale solaireSolar power plant

De même, la présente invention porte sur une centrale solaire comportant au moins un réservoir de stockage thermique contenant au moins un fluide caloporteur et au moins un matériau de stockage thermique solide, chimiquement inerte, contenant au moins des particules de verre.Likewise, the present invention relates to a solar power station comprising at least one thermal storage tank containing at least one heat transfer fluid and at least one solid, chemically inert thermal storage material, containing at least glass particles.

La centrale solaire contient un réservoir de stockage tel que défini précédemment. De préférence, le réservoir de stockage contient un fluide caloporteur tel que défini ci-avant.The solar power plant contains a storage tank as defined above. Preferably, the storage tank contains a heat transfer fluid as defined above.

De préférence, la centrale solaire est une centrale thermodynamique à concentration.Preferably, the solar power plant is a concentrated thermodynamic power plant.

La centrale solaire comporte en outre un système de captation solaire et un cycle thermodynamique, notamment une turbine à vapeur.The solar power plant also includes a solar collection system and a thermodynamic cycle, in particular a steam turbine.

De préférence, la première extrémité longitudinale, pourvue de moyens de collecte et d’alimentation du fluide caloporteur, et la deuxième extrémité longitudinale, pourvue de moyens de collecte et d’alimentation du fluide caloporteur, sont connectées au cycle thermodynamique, en particulier une turbine à vapeur.Preferably, the first longitudinal end, provided with means for collecting and supplying the heat transfer fluid, and the second longitudinal end, provided with means for collecting and supplying the heat transfer fluid, are connected to the thermodynamic cycle, in particular a turbine. steamed.

D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen détaillé d’un mode de réalisation pris à titre d’exemple non limitatif d’un réservoir de stockage thermique selon l’invention et illustré par les dessins annexés, sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on detailed examination of an embodiment taken by way of nonlimiting example of a thermal storage tank according to the invention and illustrated by the accompanying drawings, in which :

- la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d’un réservoir de stockage thermique selon l’invention comportant une cuve remplie d’un fluide caloporteur et d’un matériau de stockage thermique solide,FIG. 1 represents a view in longitudinal section of a thermal storage tank according to the invention comprising a tank filled with a heat transfer fluid and a solid thermal storage material,

- la figure 2 montre schématiquement le réservoir de stockage thermique selon l’invention au cours d’une phase de charge,FIG. 2 schematically shows the thermal storage tank according to the invention during a charging phase,

- la figure 3 illustre de manière schématique le réservoir de stockage thermique selon l’invention lors d’une phase de décharge (étape de déstockage).- Figure 3 schematically illustrates the thermal storage tank according to the invention during a discharge phase (destocking step).

La figure 1 représente un réservoir de stockage thermique 1 selon l’invention réalisé conformément à un mode de réalisation.Figure 1 shows a thermal storage tank 1 according to the invention produced in accordance with one embodiment.

Le réservoir 1 comporte une cuve 2 présentant une forme parallélépipédique ayant un axe longitudinal A-A orienté verticalement. En variante, la cuve 2 peut présenter une forme oblongue, en particulier une forme cylindrique, ayant un axe longitudinal A-A orienté verticalement.The tank 1 comprises a tank 2 having a parallelepiped shape having a longitudinal axis A-A oriented vertically. Alternatively, the tank 2 may have an oblong shape, in particular a cylindrical shape, having a longitudinal axis A-A oriented vertically.

Encore variante, la cuve 2 correspond à une virole ayant deux extrémités bombées.Still another variant, the tank 2 corresponds to a ferrule having two rounded ends.

Conformément à la figure 1, la cuve 2 est de préférence isolée thermiquement par une enveloppe 3 fabriquée à l’aide d’un matériau isolant.According to Figure 1, the tank 2 is preferably thermally insulated by an envelope 3 made using an insulating material.

De préférence, l’enveloppe 3 est en contact avec la cuve 2 de manière à recouvrir aussi bien les parois latérales que les parties supérieures et inférieures de la cuve 2. L’enveloppe 3 présente notamment la même forme que la cuve 2.Preferably, the casing 3 is in contact with the tank 2 so as to cover both the side walls and the upper and lower parts of the tank 2. The casing 3 has in particular the same shape as the tank 2.

La cuve 2 présente une première extrémité longitudinale supérieure 2a munie d’un orifice 4, faisant office d’entrée ou de sortie d’un fluide en fonction des phases de charge et décharge du système, et une deuxième extrémité longitudinale inférieure 2b munie d’un orifice 5, faisant office d’entrée ou de sortie d’un fluide en fonction des phases de charge et décharge du système.The tank 2 has a first upper longitudinal end 2a provided with an orifice 4, acting as an inlet or outlet for a fluid as a function of the charging and discharging phases of the system, and a second lower longitudinal end 2b provided with an orifice 5, acting as an inlet or outlet for a fluid as a function of the charging and discharging phases of the system.

Les orifices 4 et 5 présentent donc une fonction d’alimentation et/ou de collecte du fluide caloporteur susceptible de remplir la cuveThe orifices 4 and 5 therefore have a function of supplying and / or collecting the heat transfer fluid capable of filling the tank.

2. Les orifices 4 et 5 peuvent être munis de moyens d’alimentation et de collecte du fluide.2. The orifices 4 and 5 can be provided with means for supplying and collecting the fluid.

L’enveloppe isolante 3 est également ouverte au niveau des orifices 4 et 5.The insulating jacket 3 is also open at the holes 4 and 5.

La cuve 2 est remplie avec un liquide caloporteur 6, de préférence une huile de synthèse telle que définie ci-avant, et un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte 7, constitué uniquement de particules de verre, de préférence de billes de verre. Les billes de verre 7 reposent sur un support 7a assurant leur retenue tout en permettant le passage du liquide caloporteur 6 dans l’ensemble de la cuve 2.The tank 2 is filled with a heat transfer liquid 6, preferably a synthetic oil as defined above, and a chemically inert solid thermal storage material 7, consisting only of glass particles, preferably glass beads. The glass balls 7 rest on a support 7a ensuring their retention while allowing the passage of the heat-transfer liquid 6 throughout the tank 2.

Le support 7a peut être réalisé en une seule pièce ou être formé de plusieurs pièces pour faciliter son montage au sein de la cuve 2.The support 7a can be made in a single piece or be made up of several pieces to facilitate its mounting within the tank 2.

Sur la figure 1, les billes de verre 7 présentent un diamètre identique. Toutefois, selon un autre mode de réalisation préférentiel, les billes de verre 7 présentent des tailles différentes.In FIG. 1, the glass balls 7 have an identical diameter. However, according to another preferred embodiment, the glass balls 7 have different sizes.

De préférence, le verre est borosilicaté et présente particulièrement la composition pondérale suivante : de 70 à 80% en poids de silice (SiCh), de 7 à 13% en poids d’oxyde de bore (B2O3), le reste de la composition étant complété Na2Û3 et/ou du AI2O3.Preferably, the glass is borosilicate and has particularly the following composition by weight: from 70 to 80% by weight of silica (SiCh), from 7 to 13% by weight of boron oxide (B2O3), the rest of the composition being supplemented Na2O3 and / or AI2O3.

Le liquide caloporteur 6 occupe, selon l’axe longitudinal A-A, la partie supérieure de la cuve 2 à une première température (appelée température TC), la partie inférieure du réservoir à une deuxième température (appelée température TF), la partie médiane de la cuve 2, correspondant à une région intermédiaire appelée thermocline, intercalée entre la partie supérieure et la partie inférieure. La première température (TC) est supérieure à la deuxième température (TF).The heat transfer liquid 6 occupies, along the longitudinal axis AA, the upper part of the tank 2 at a first temperature (called temperature TC), the lower part of the tank at a second temperature (called temperature TF), the middle part of the tank 2, corresponding to an intermediate region called thermocline, interposed between the upper part and the lower part. The first temperature (TC) is higher than the second temperature (TF).

Le liquide caloporteur 6 comporte donc une zone chaude 6C (à une température TC) située au niveau de la partie supérieure de la cuve 2, une zone froide 6F (à une température TF) située au niveau de la partie inférieure de la cuve 2 et une zone intermédiaire 6T, intercalée entre la zone chaude 6C et la zone froide 6F, appelée thermocline et constituant un gradient thermique.The heat transfer liquid 6 therefore includes a hot zone 6C (at a temperature TC) located at the top of the tank 2, a cold zone 6F (at a temperature TF) located at the bottom of the tank 2 and an intermediate zone 6T, interposed between the hot zone 6C and the cold zone 6F, called a thermocline and constituting a thermal gradient.

En d’autres termes, le liquide caloporteur 6 est stratifié thermiquement dans la cuve 2, ces strates formant des couches ayant différentes températures qui sont superposées les unes sur les autres, de la zone la plus froide à la plus chaude conformément à l’axe longitudinal A-A.In other words, the heat transfer liquid 6 is thermally stratified in the tank 2, these strata forming layers having different temperatures which are superimposed on each other, from the coldest zone to the warmest in accordance with the axis. longitudinal AA.

La température TC peut varier de 110°C à 650°C et la température TF peut varier de 100°C à 640°C.The TC temperature can vary from 110 ° C to 650 ° C and the TF temperature can vary from 100 ° C to 640 ° C.

La température dans la zone intermédiaire 6T est inférieure à la température TC de la zone chaude 6C et supérieure à la températureThe temperature in the intermediate zone 6T is lower than the temperature TC of the hot zone 6C and higher than the temperature

TF de la zone froide 6F.TF of cold zone 6F.

De préférence, le fluide caloporteur 6 est une huile, en particulier une huile de synthèse, correspondant à un mélange d’isomères de dibenzyletoluène, notamment celle vendue sous la dénomination commerciale Jarytherm DBT®.Preferably, the heat transfer fluid 6 is an oil, in particular a synthetic oil, corresponding to a mixture of isomers of dibenzyletoluene, in particular that sold under the trade name Jarytherm DBT®.

La figure 1 représente la phase de stockage, c’est-à-dire l’étape durant laquelle le liquide caloporteur 6 est stocké dans le réservoir 1 et la thermocline se trouve en équilibre au centre du réservoir 1.FIG. 1 represents the storage phase, that is to say the stage during which the heat transfer liquid 6 is stored in the tank 1 and the thermocline is in equilibrium in the center of the tank 1.

Comme indiqué ci-avant, la figure 2 décrit de manière schématique le réservoir de stockage selon l’invention, notamment en illustrant le sens de circulation du liquide caloporteur 6 au sein de la cuve 2, lors de la phase de charge.As indicated above, FIG. 2 schematically describes the storage tank according to the invention, in particular by illustrating the direction of circulation of the heat-transfer liquid 6 within the tank 2, during the charging phase.

Au cours de cette phase de charge, le liquide caloporteur 6 chaud, en provenance d’un système de captation solaire (non représenté sur la figure 2), est introduit dans la partie supérieure 2a par le biais de l’orifice 4 et s’écoule vers le bas (selon l’axe longitudinal A-A) à travers les billes de verre 7 induisant un déplacement de la thermocline 6T vers le bas. Au cours de sa circulation à travers les billes de verre 7, le liquide caloporteur 6 est refroidi pour atteindre la température TF et est évacué à travers l’orifice 5 de la partie inférieure 2b du réservoir 1 vers le système de captation solaire.During this charging phase, the hot heat transfer liquid 6, coming from a solar collection system (not shown in FIG. 2), is introduced into the upper part 2a through the orifice 4 and s' flows downwards (along the longitudinal axis AA) through the glass balls 7 inducing a displacement of the thermocline 6T downwards. During its circulation through the glass balls 7, the heat transfer liquid 6 is cooled to reach the temperature TF and is discharged through the orifice 5 from the lower part 2b of the tank 1 to the solar collection system.

Sur la figure 2 a été représenté, par des flèches, le sens de circulation du liquide caloporteur 6 à travers le réservoir 1, à savoir du haut vers le bas selon l’axe longitudinal A-A. La zone intermédiaire 6T se déplace axialement vers le bas lors de la phase de charge.In Figure 2 has been shown, by arrows, the direction of circulation of the heat transfer liquid 6 through the tank 1, namely from top to bottom along the longitudinal axis A-A. The intermediate zone 6T moves axially downwards during the charging phase.

Comme indiqué ci-avant, la figure 3 illustre de manière schématique le réservoir de stockage selon l’invention, notamment en illustrant le sens de circulation du liquide caloporteur 6 au sein de la cuve 2, lors de la phase de décharge (ou de déstockage).As indicated above, FIG. 3 schematically illustrates the storage tank according to the invention, in particular by illustrating the direction of circulation of the heat-transfer liquid 6 within the tank 2, during the discharge (or destocking) phase. ).

Au cours de cette phase de décharge, le liquide caloporteur 6 froid, issue d’un système de conversion thermodynamique (non représenté sur la figure 3), est introduit à travers l’orifice 5 de la partie inférieure 2b de la cuve 2 et s’écoule vers le haut (selon l’axe longitudinal A-A) à travers les billes de verre 7 induisant un déplacement de la thermocline 6T vers le haut. Au cours de sa circulation à travers les billes de verre 7, le liquide caloporteur 6 est échauffé pour atteindre la température TC et est évacué à travers l’orifice 4 de la partie supérieure 2a du réservoir 1 vers le système de conversion thermodynamique, à savoir la turbine.During this discharge phase, the cool coolant 6, from a thermodynamic conversion system (not shown in Figure 3), is introduced through the orifice 5 of the lower part 2b of the tank 2 and s 'flows upwards (along the longitudinal axis AA) through the glass balls 7 inducing a displacement of the thermocline 6T upwards. During its circulation through the glass balls 7, the heat transfer liquid 6 is heated to reach the temperature TC and is evacuated through the orifice 4 of the upper part 2a of the tank 1 towards the thermodynamic conversion system, namely the turbine.

Sur la figure 3 a été représenté, par des flèches, le sens de circulation du liquide caloporteur à travers le réservoir 1, à savoir du bas vers le haut selon l’axe longitudinal A-A. La zone intermédiaire 6T se déplace axialement vers le haut lors de la phase de décharge.In Figure 3 has been shown, by arrows, the direction of circulation of the heat transfer liquid through the tank 1, namely from the bottom up along the longitudinal axis A-A. The intermediate zone 6T moves axially upwards during the discharge phase.

Les figures 1 à 3 décrivent donc un mode de réalisation d’un système de stockage thermique à réservoir unique apte à contenir un fluide caloporteur et contenant au moins un matériau solide de stockage thermique comprenant au moins des particules de verre.Figures 1 to 3 therefore describe an embodiment of a single tank thermal storage system capable of containing a heat transfer fluid and containing at least one solid thermal storage material comprising at least glass particles.

En variante, le réservoir 2 peut être divisé en plusieurs compartiments se superposant le long de l’axe longitudinal A-A, chaque compartiment comportant les particules de verre 7, disposées sous la forme d’un lit, recouvertes par le liquide caloporteur 6 capable de circuler à travers l’ensemble des compartiments.As a variant, the reservoir 2 can be divided into several compartments overlapping along the longitudinal axis AA, each compartment comprising the glass particles 7, arranged in the form of a bed, covered by the heat transfer liquid 6 capable of circulating through all of the compartments.

Encore en variante, les particules de verre 7 peuvent avoir la forme de sphères, de paillettes et/ou présenter des formes totalement libre.Still alternatively, the glass particles 7 may have the shape of spheres, of flakes and / or have completely free shapes.

L’exemple suivant porte sur les essais de stabilité thermique du fluide caloporteur en fonction de la nature du matériau de stockage solide employé.The following example relates to the thermal stability tests of the heat transfer fluid as a function of the nature of the solid storage material used.

Exemple de stabilité thermiqueExample of thermal stability

Dans cet exemple, la stabilité thermique d’une huile de synthèse vendue sous la dénomination commerciale Jarytherm ® DBT par la société Arkema a été étudiée, dans un réservoir de stockage thermique, seule ou en présence de différents types de matériaux de stockage thermiques solides chimiquement inertes à une température de 340°C pendant une durée de 500 heures.In this example, the thermal stability of a synthetic oil sold under the trade name Jarytherm ® DBT by the company Arkema was studied, in a thermal storage tank, alone or in the presence of different types of chemically solid thermal storage materials inert at a temperature of 340 ° C for a period of 500 hours.

La quantité d’huile de synthèse non dégradée a été mesurée à la fin de la durée d’étude.The amount of non-degraded synthetic oil was measured at the end of the study period.

Les résultats sont regroupés dans le tableau suivant :The results are grouped in the following table:

Conditions opératoires Operating conditions Teneur en DBT dans l’huile DBT content in the oil Huile neuve New oil 98 98 Huile seule / 500 heures à 340°C Oil only / 500 hours at 340 ° C 94.3 94.3 Huile + billes de verre / 500 heures à 340°C Oil + glass beads / 500 hours at 340 ° C 93.4 93.4 Huile + roche / 500 heures à 340°C Oil + rock / 500 hours at 340 ° C 83.9 83.9 Huile + sable / 500 heures à 340°C Oil + sand / 500 hours at 340 ° C 81.2 81.2

Les résultats montrent que la teneur en DBT dans l’huile est significativement supérieure avec des billes de verre par rapport à celle mesurée en présence de roches ou de sable après une durée de 500 heures à une température de 340°C.The results show that the DBT content in the oil is significantly higher with glass beads compared to that measured in the presence of rocks or sand after a period of 500 hours at a temperature of 340 ° C.

Ces résultats montrent également que la teneur en DBT dans l’huile est similaire lorsque cette dernière est utilisée seule ou en présence de billes de verre. Ceci implique que l’huile utilisée peut être en partie avantageusement remplacée par des billes de verre sans impacter négativement sur sa qualité et le fonctionnement du système de stockage.These results also show that the DBT content in the oil is similar when the oil is used alone or in the presence of glass beads. This implies that the oil used can be partially advantageously replaced by glass beads without negatively impacting its quality and the functioning of the storage system.

Grâce à l’économie réalisée avec l’utilisation de particules de verre, le réservoir de stockage thermique est financièrement plus avantageux qu’un réservoir comportant l’huile de synthèse seul. En effet, l’huile de synthèse est plus onéreuse que les particules de verre.Thanks to the savings made with the use of glass particles, the thermal storage tank is financially more advantageous than a tank comprising synthetic oil alone. Indeed, synthetic oil is more expensive than glass particles.

Claims (17)

REVENDICATIONS 1. Réservoir de stockage thermique (1) comportant au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte (7) contenant au moins des particules de verre.1. Thermal storage tank (1) comprising at least one chemically inert solid thermal storage material (7) containing at least glass particles. 2. Réservoir de stockage thermique (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules de verre sont des billes de verre.2. Thermal storage tank (1) according to claim 1, characterized in that the glass particles are glass beads. 3. Réservoir de stockage thermique (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les particules de verre (7) présentent une distribution de taille ayant un diamètre dso de 500 à 20000 microns, en particulier de 1000 à 10000 microns.3. Thermal storage tank (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the glass particles (7) have a size distribution having a diameter dso of 500 to 20,000 microns, in particular from 1000 to 10,000 microns. 4. Réservoir de stockage thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules de verre (7) présentent au moins deux granulométries différentes.4. Thermal storage tank (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the glass particles (7) have at least two different particle sizes. 5. Réservoir de stockage thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verre sous forme de particules présente une composition pondérale comprenant de 70 à 80% en poids de silice (SiCh), par rapport au poids total de la composition, le reste étant complété par d’autres composés choisis parmi Na2O, CaO, MgO, AI2O3 et/ou B2O3 dans des proportions variables.5. Thermal storage tank (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the glass in the form of particles has a weight composition comprising from 70 to 80% by weight of silica (SiCh), relative to the weight total of the composition, the remainder being supplemented by other compounds chosen from Na 2 O, CaO, MgO, AI2O3 and / or B2O3 in variable proportions. 6. Réservoir de stockage thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verre est borosilicaté.6. Thermal storage tank (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the glass is borosilicate. 7. Réservoir de stockage thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verre présente la composition pondérale suivante : de 70 à 80% en poids de silice (S1O2), de 7 à 13% en poids d’oxyde de bore (B2O3), le reste de la composition étant complété Na2O3 et/ou du AI2O3 ; les teneurs en poids étant calculées par rapport au poids total de la composition.7. Thermal storage tank (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the glass has the following composition by weight: from 70 to 80% by weight of silica (S1O2), from 7 to 13% by weight boron oxide (B2O3), the rest of the composition being supplemented Na 2 O3 and / or AI2O3; the contents by weight being calculated relative to the total weight of the composition. 8. Réservoir de stockage thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un fluide caloporteur (6).8. Thermal storage tank (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises at least one heat transfer fluid (6). 9. Réservoir de stockage thermique (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fluide caloporteur (6) est liquide à température ambiante.9. thermal storage tank (1) according to claim 8, characterized in that the heat transfer fluid (6) is liquid at room temperature. 10. Réservoir de stockage thermique (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le fluide caloporteur (6) est choisi parmi les sels fondus et les huiles.10. Thermal storage tank (1) according to claim 8, characterized in that the heat transfer fluid (6) is chosen from molten salts and oils. 11. Réservoir de stockage thermique (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que les sels fondus peuvent être choisis parmi des sels de nitrate, des sels de carbonate ou un mélange de ces sels, en particulier un mélange de sels de nitrate.11. A thermal storage tank (1) according to claim 10, characterized in that the molten salts can be chosen from nitrate salts, carbonate salts or a mixture of these salts, in particular a mixture of nitrate salts. 12. Réservoir de stockage thermique (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’huile est choisie parmi les huiles de synthèse, les huiles minérales, les huiles végétales et leurs mélanges.12. Thermal storage tank (1) according to claim 10, characterized in that the oil is chosen from synthetic oils, mineral oils, vegetable oils and their mixtures. 13. Réservoir de stockage thermique (1) selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l’huile est un mélange d’oxyde de diphényle et de diphényle ou un mélange d’isomères de dibenzyletoluène.13. A thermal storage tank (1) according to claim 10 or 11, characterized in that the oil is a mixture of diphenyl oxide and diphenyl or a mixture of isomers of dibenzyletoluene. 14. Réservoir de stockage thermique (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une cuve (2) remplie d’un fluide caloporteur (6) et d’un matériau solide de stockage thermique chimiquement inerte (7) comportant au moins des particules de verre, une première extrémité longitudinale (2a), située au niveau de sa partie supérieure, et une deuxième extrémité longitudinale (2b) située au niveau de sa partie inférieure ; le fluide (6) étant apte à circuler entre la première extrémité longitudinale (2a) et la deuxième extrémité longitudinale (2b).14. Thermal storage tank (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a tank (2) filled with a heat-transfer fluid (6) and with a solid chemically inert thermal storage material (7) comprising at least glass particles, a first longitudinal end (2a), located at its upper part, and a second longitudinal end (2b) located at its lower part; the fluid (6) being able to circulate between the first longitudinal end (2a) and the second longitudinal end (2b). 15. Réservoir de stockage thermique (1) selon la revendication 14, dans lequel la première extrémité longitudinale (2a) est munie de moyens de collecte et d’alimentation du fluide caloporteur (6) à une première température (6C) variant de 110°C à 650°C et la deuxième extrémité longitudinale (2b) est munie de moyens de collecte et d’alimentation du fluide caloporteur (6) à une deuxième température (6F) variant de 100°C à 640°C ; la première température (6C) étant supérieure à la deuxième température (6F).15. A thermal storage tank (1) according to claim 14, wherein the first longitudinal end (2a) is provided with means for collecting and supplying the heat transfer fluid (6) at a first temperature (6C) varying from 110 ° C at 650 ° C and the second longitudinal end (2b) is provided with means for collecting and supplying the heat transfer fluid (6) at a second temperature (6F) varying from 100 ° C to 640 ° C; the first temperature (6C) being higher than the second temperature (6F). 16. Centrale solaire comportant au moins un réservoir de stockage thermique (1) contenant au moins un fluide caloporteur (6), tel que défini selon l’une quelconque des revendications 8 à 13, et au moins un matériau de stockage thermique solide, chimiquement inerte16. Solar power station comprising at least one thermal storage tank (1) containing at least one heat transfer fluid (6), as defined according to any one of claims 8 to 13, and at least one solid thermal storage material, chemically inert 5 (7), tel que défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.5 (7), as defined in any one of claims 1 to 7. 17. Utilisation d’au moins un matériau de stockage thermique solide chimiquement inerte (7) comportant au moins des particules de verre pour limiter la vitesse de dégradation d’un fluide caloporteur (6) apte à circuler dans un réservoir de stockage thermique (1) tel que17. Use of at least one chemically inert solid thermal storage material (7) comprising at least glass particles to limit the rate of degradation of a heat transfer fluid (6) capable of circulating in a thermal storage tank (1 ) such as 10 défini selon l’une quelconque des revendications 1 à 15.10 defined according to any one of claims 1 to 15. 1/21/2
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