Conduite de la Sous-Tâche 3 de la IEA ES Task 45 : Accelerating the uptake of Large Thermal Energy Storages
Acronyme : IEA_ES_45
Mots-clés : Energie
Contexte : Contexte général La crise du gaz naturel de 2022 a déclenché un fort mouvement vers des systèmes de chauffage urbain décarbonés. Les acteurs des réseaux de chauffage urbain (RCU) reconnaissent généralement qu'une utilisation fortement accrue des sources de chaleur renouvelables ne peut être obtenue que si de grands systèmes de stockage d'énergie thermique sont également intégrés dans les réseaux. En conséquence, l'intérêt pour les technologies de grands stockages thermiques (Large Thermal Energy Storages ou LTES) a considérablement augmenté, en même temps que le potentiel d'amélioration et de réduction des coûts de ces technologies. Les projets de systèmes LTES se sont développés dans de nombreux pays européens comme le Danemark, l'Allemagne, les Pays-Bas, la Pologne, l'Autriche, la France et les pays des Balkans, mais aussi en Chine. Une croissance accélérée du secteur LTES ne peut avoir lieu que s'il y a une création et un échange efficaces de connaissances, une bonne diffusion des bonnes pratiques et une disponibilité des connaissances et des compétences pour former le nombre croissant d'experts nécessaires dans le domaine. Entre 2020 et 2023, la Tâche 39 du Programme de Collaboration Technologique sur le Stockage d’Energie de l’Agence Internationale de l’Energie (IEA TCP ES) a travaillé à la cartographie des applications LTES, à l'établissement de références d’installations en exploitation ou en projet, à la définition d'indicateurs clés de performance, à la définition de méthodes de caractérisation et de test des matériaux pour LTES, à l'amélioration de la qualité, de la reproductibilité et de la fiabilité des modèles de simulation numérique pour LTES et à la production de supports d'information sur les possibilités de LTES pour les décideurs et développeurs de projets. Cette tâche a permis d’établir un cadre pour le développement et le déploiement ultérieurs des technologies LTES. Aujourd’hui, les décideurs, les propriétaires, les fournisseurs de systèmes et de composants, ainsi que les planificateurs et les concepteurs de RCU ont une demande accrue d'outils plus performants pour la conception, l'analyse des coûts et des performances, ainsi que pour une législation et une règlementation efficaces. A la suite de la Tâche 39, la Tâche 45 prend donc le relais pour mener ces actions qui permettront une mise en œuvre accélérée et généralisée des technologies LTES dans le monde entier. La tâche IEA ES 45 Accelerating the Uptake of Large Thermal Energy Storages Pour répondre aux besoins exprimés ci-dessus, la tâche 45 est organisée en 4 sous-tâches : Sous-tâche 1 : Amélioration de la simulation numérique des stockages afin de disposer de meilleurs outils pour la conception, l’intégration et l’optimisation des systèmes. Dans la tâche 39, les modèles ont été évalués sur des profil de charge/décharge très simplifiés, des profils de charges réalistes seront testés dans la tâche 45. Par ailleurs, il y a un grand besoin d’outils de pré-conception pour évaluer les avantages technico-économiques potentiels du LTES à un stade précoce des projets : ces outils seront aussi listés et testés dans cette sous-tâche. Sous-tâche 2 : Élargissement de la base de données des matériaux LTES et des méthodes d’essai des matériaux (influence de l’humidité à des températures plus élevées, modèles de calcul de la durée de vie). Sous-tâche 3 : Établissement d’un référentiel de connaissances pour les futures normes de construction et de contrôles de performance . Les contrôles de performance pourraient conduire à des garanties de performance , qui aideraient fortement le développement du marché. Sous-tâche 4 : Mise à disposition d’informations ciblées et de matériel de formation pour les décideurs , les maîtres d’œuvre et les développeurs. Par ailleurs, un inventaire des concepts et technologies avancées (systèmes haute température, systèmes sous pression, HT ATES, stockage de roches ou de sable, utilisation d’infrastructures existantes telles que les réservoirs de gaz/pétrole, les mines ou les gravières,…)
Description : Le projet consiste à organiser, piloter, animer et synthétiser les travaux effectués dans le cadre de la Sous-Tâche 3 portant sur les standards de construction et d’évaluation des performances des LTES (« Construction and Performance Check Standards ») de la Tâche 45 de l’AIE ES. Les normes de construction et d’évaluation des performances facilitent l’interaction et la communication entre les fournisseurs et les maîtres d’œuvre. Certaines normes pour la conception, la construction, les essais, la maintenance et l’exploitation de composants et systèmes de stockage de chaleur sont déjà disponibles (par exemple, les normes de sécurité de l'ASME pour les stockages en sels fondus), mais elles ne sont pas entièrement adaptées aux LTES. En outre, il existe des directives pour la conception et la construction de LTES souterrains (directive allemande VDI), mais elles ne couvrent pas toutes les technologies ni toutes les étapes du développement du projet. Les aspects juridiques sont essentiels pour le développement de projets LTES. Par exemple, l’adaptation des règles d’urbanisme existantes ou la création d’un nouveau zonage spécifique peuvent être envisagées pour la construction de LTES. Aussi, l’évaluation environnementale du projet (sols, biodiversité, santé, paysage, ...) est nécessaire et les méthodes et procédures peuvent différer d’un pays à l’autre. Par ailleurs, des méthodes standardisées de contrôles de performance pourraient conduire à des garanties de performance, ce qui contribuerait fortement au développement du marché et à la rentabilité des projets. Les expériences des projets précédents donnent des pistes pour minimiser les risques et assurer une estimation fiable de la durée de vie de l’ensemble du système PTES. Grâce au large panel de partenaires impliqués (provenant de centres de recherche, de sociétés d’ingénierie, de fournisseurs de technologies, de développeurs de projets, ...) les guides de bonnes pratiques issus de cette sous-tâche constitueront un référentiel solide pour de futures normes de contrôle des performances.
Objectifs et résultats attendus : 3.1 Bonnes pratiques pour la construction et les aspects juridiques Dans le cadre de cette activité, la documentation nationale et internationale nécessaire à l'élaboration d'un projet de LTES réussi sera répertoriée et analysée. Les normes internationales existantes de conception et construction des stockages en cuve seront étudiées dans un premier temps, avec la directive allemande VDI 4640-3 sur l'utilisation du sous-sol à des fins thermiques. Le travail en cours au niveau national en Allemagne alimentera la tâche et sera complété par d'autres initiatives nationales et internationales. Les aspects juridiques sont essentiels pour le développement de projets de LTES. Par exemple, l'adaptation des règles d'urbanisme existantes ou la création d'un nouveau zonage spécifique peuvent être envisagées pour la construction de LTES. Aussi, une évaluation environnementale du projet (sols, biodiversité, santé, paysage...) est nécessaire et les méthodes et procédures peuvent différer d'un pays à l'autre. Afin de faciliter l'adoption des LTES, les législations nationales existantes et les programmes de financement pour le développement de projets de LTES seront passés au crible, et un carnet d'adresses des parties prenantes concernées (développeurs de projets, fournisseurs de technologies, sociétés d'ingénierie spécialisées, entités publiques...) sera fourni. Des législations adaptées pour le LTES font également défaut dans certaines régions ou certains pays : des lacunes seront également identifiées, avec des propositions de plans de travail inspirées des meilleures pratiques pour combler ces retards. 3.2 Lignes directrices pour l'évaluation du rendement LTES Une liste et des définitions d'indicateurs clés de performance (KPI) pertinents pour les LTES ont été proposées dans la tâche 39. La prochaine étape avant d’aboutir à des essais normalisés est de proposer des lignes directrices sur les procédures d'essai pour quantifier ces indicateurs. En l'absence de concertation, différents types de protocoles peuvent être suivis, ce qui conduit parfois à des incohérences dans les valeurs obtenues pour les indicateurs. Il est donc absolument nécessaire de veiller à ce que les indicateurs soient estimés de manière systématique et reproductible à partir des résultats de simulation ou de données mesurées. Grâce à la diversité des partenaires impliqués (issus de centres de recherche, de sociétés d'ingénierie, de fournisseurs de technologies, de développeurs de projets, ...), les bonnes pratiques élaborées dans le cadre de cette tâche constitueront un référentiel solide pour de futures normes d’évaluation des performances. Dans le domaine des indicateurs et procédures financiers et économiques, le travail s’effectuera en collaboration étroite avec l'IEA ES Task41 EcoEneSto. Enfin, des études de cas seront réalisées pour valider les procédures de vérification de la performance proposées avec des données mesurées et simulées provenant de projets LTES pertinents.
Bénéficiaire : NEWHEAT
Localisation : Bordeaux, Nouvelle-Aquitaine, FRANCE
Début : 01/11/2024 — Durée : 38 mois
Budget total : 36660 € — Aide ADEME : 18330 €
Statut : Suivi du projet