Étude expérimentale et numérique de nanofluides innovants : de la caractérisation à leurs performances dans un prototype d’échangeur thermique

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Sigma Energy Storage a récemment développé un prototype pour le stockage d’énergie d’origine électrique issue de la surproduction du réseau ou de sources renouvelables. Cette énergie est stockée sur deux formes : air comprimé et énergie thermique. Cette seconde forme fait intervenir un échangeur de chaleur à tubes concentriques avec l’air comprimé d’un côté et un nanofluide de l’autre. Le projet concerne l’optimisation de cet échangeur et du nanofluide pour un meilleur transfert d’énergie thermique lors des phases de stockage et de restitution d’énergie. Le principal inconvénient des nanofluides mal ou pas fonctionnalisés est leur propension à s’agglomérer et à sédimenter. Le projet est découpé en 4 actions allant de la synthèse de nanoparticules, à la préparation et la caractérisation des propriétés thermophysiques des nanofluides produits, à l’étude dynamique de ces nanofluides dans un échangeur finement instrumenté développé à l’Université et à son optimisation par simulations numériques directes. La 5e action concerne le développement d’un matériau de stockage à changement de phase hybride incluant des nanofluides pour accroître la capacité de stockage du système. En contrôlant l’ensemble de la chaine, l’objectif est d’identifier le nanofluide à la fois le plus performant, mais dont la propriété reste aussi constantes après un grand nombre de cycles d’utilisation (~24 000). Cette unité de stockage de 500 kW devrait permettre de restituer de l’énergie durant environ 20 heures à très bas coût 0,05 CAD par kWh par cycle et s’avère parfaitement adaptée pour les zones éloignées (Nord canadien) ou les zones de conflits.

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