Brevet FR3023320A1 — publié le 20160108

Le domaine de la présente invention concerne le stockage d'énergie par air comprimé (CAES de l'anglais « Compressed Air Energy Storage »). En particulier, la présente invention concerne un système AACAES (de l'anglais « Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage ») dans lequel est prévu le stockage de l'air et le stockage de la chaleur générée. Dans un système de stockage d'énergie par air comprimé (CAES), l'énergie, que l'on souhaite utiliser à un autre moment, est stockée sous forme d'air comprimé. Pour le stockage, une énergie, notamment électrique, entraîne des compresseurs d'air, et pour le déstockage, l'air comprimé entraîne des turbines, qui peuvent être reliées à une génératrice électrique. Le rendement de cette solution n'est pas optimal car une partie de l'énergie de l'air comprimé se retrouve sous forme de chaleur qui n'est pas utilisée. En effet, dans les procédés CAES, on n'utilise que l'énergie mécanique de l'air, c'est-à-dire qu'on rejette toute la chaleur produite lors de la compression. De plus, le rendement d'un système CAES n'est pas optimal, car le système nécessite de chauffer l'air stocké pour réaliser la détente de l'air. En effet, à titre d'exemple, si l'air est stocké à 8 MPa (80 bar) et à température ambiante et si l'on désire récupérer l'énergie par une détente, la décompression de l'air suivra à nouveau une courbe isentropique, mais cette fois à partir des conditions initiales de stockage (environ 8 MPa et 300 K). L'air se refroidit donc jusqu'à des températures non réalistes (83 K soit 191 °C). Il est donc nécessaire de le réchauffer, ce qui peut se faire à l'aide d'un brûleur à gaz, ou autre carburant. Plusieurs variantes existent actuellement à ce système. On peut citer notamment les systèmes et procédés : - ACAES (de l'anglais « Adiabatic Compressed Air Energy Storage ») dans lequel l'air est stocké à la température due à la compression. Toutefois, ce type de système nécessite un système de stockage spécifique volumineux et coûteux. - AACAES (de l'anglais « Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage ») dans lequel l'air est stocké à température ambiante et la chaleur due à la compression est également stockée dans un système de stockage de la chaleur TES (de l'anglais « Thermal Energy Storage »). La chaleur stockée dans le TES est utilisée pour chauffer l'air avant sa détente. Des perfectionnements des systèmes AACAES ont porté sur la réalisation du système de stockage de chaleur TES au moyen d'un réservoir fixe de matériau de stockage de la chaleur. Par exemple, la demande de brevet dont le numéro de dépôt est FR 13/61835 décrit un système AACAES dans lequel le système de stockage de chaleur est réalisé par un réservoir contenant des matériaux de stockage de chaleur à différents niveaux de température. Toutefois, pour ces systèmes de stockage de chaleur TES statique (sans mouvement du matériau de stockage de la chaleur), il est nécessaire de gérer le gradient thermique entre deux cycles, ce qui rend le système complexe. Une autre solution envisagée pour le système de stockage de chaleur TES est l'utilisation d'un fluide caloporteur permettant de stocker la chaleur issue de la compression pour la restituer à l'air avant la détente au moyen d'échangeurs de chaleur. Par exemple, la demande de brevet EP 2447501 décrit un système AACAES dans lequel de l'huile, utilisée en tant que fluide caloporteur, circule en circuit fermé pour échanger de la chaleur avec l'air. Par ailleurs, les demandes de brevet EP 2530283 et WO 2011053411 décrivent un système un système AACAES, dans lequel les échanges de chaleur sont réalisés par un fluide caloporteur circulant dans un circuit fermé, le circuit fermé comprenant un unique réservoir de fluide caloporteur. Toutefois, les systèmes décrits dans ces demandes de brevet nécessitent des volumes de stockage importants à cause du fluide caloporteur utilisé, et/ou du fait que le fluide caloporteur soit stocké dans un unique réservoir et/ou à cause de l'agencement des circuits de circulation du fluide caloporteur. De plus, pour ces systèmes, des pertes de charge importantes sont générées par les échangeurs de chaleur utilisés. Pour pallier ces inconvénients, la présente invention concerne un système et un procédé AACAES dans lequel le stockage de chaleur est mis en oeuvre par un fluide caloporteur et dans lequel l'échange de chaleur entre le gaz comprimé et le fluide caloporteur est réalisé au moyen d'un échangeur de chaleur radial. Un tel échangeur radial permet de limiter les pertes de charge. De plus, selon un mode de réalisation de l'invention, le fluide caloporteur comporte des billes de stockage de la chaleur pour réduire le volume de stockage de la chaleur, du fait de la capacité de stockage importante de telles billes. Le système et le procédé selon l'invention L'invention concerne un système de stockage et de récupération d'énergie par gaz comprimé comportant au moins un moyen de compression de gaz, des moyens de stockage dudit gaz comprimé, au moins un moyen de détente dudit gaz comprimé, des moyens d'échange de chaleur entre ledit gaz comprimé et des billes de stockage de la chaleur, des moyens de stockage desdites billes de stockage de la chaleur, lesdits moyens d'échange de chaleur étant disposés en sortie dudit moyen de compression de gaz et/ou en entrée dudit moyen de détente de gaz. Lesdits moyens d'échange de chaleur comportent au moins un échangeur radial, dans lequel un premier fluide et lesdites billes de stockage de la chaleur circulent pour échanger de la chaleur, ledit premier fluide circulant au sein dudit échangeur radial en passant radialement au travers de moyens de circulation desdites billes de stockage de la chaleur. Avantageusement, ledit échangeur radial comporte un espace annulaire dans lequel circulent lesdites billes de stockage de la chaleur du haut vers le bas, ledit premier fluide circulant depuis l'extérieur dudit espace annulaire, au travers dudit espace annulaire, vers l'intérieur dudit espace annulaire. Selon un aspect de l'invention, ledit premier fluide et lesdites billes circulent à contre-courant dans ledit échangeur radial. Selon une variante de réalisation de l'invention, ledit premier fluide est ledit gaz 10 comprimé. Alternativement, ledit premier fluide est un fluide secondaire échangeant la chaleur avec ledit gaz comprimé. De préférence, ledit système comporte au moins deux moyens de stockage desdites billes de stockage de la chaleur, lesdites billes de stockage de la chaleur circulant d'un 15 premier moyen de stockage vers un deuxième moyen de stockage au travers d'au moins un échangeur radial. Selon une caractéristique de l'invention, ledit système de stockage et de récupération d'énergie comporte plusieurs moyens de compression du gaz étagés, plusieurs moyens de détente étagés, et un moyen d'échange de chaleur disposé entre chaque étage desdits 20 moyens de compression et/ou desdits moyens de détente. De manière avantageuse, lesdits moyens d'échange de chaleur comportent plusieurs échangeurs radiaux montés en série et/ou en parallèle. Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdites billes de stockage de la chaleur sont incorporées dans un fluide caloporteur. 25 De préférence, lesdites billes de stockage de chaleur ont un diamètre compris entre 10 nm et 50 mm. Avantageusement, lesdites billes de stockage de la chaleur sont réalisées en alumine, en métal ou par des micro ou nano capsules de matériau à changement de phase, tels que des paraffines, des métaux ou des sels. 30 De plus, lesdites billes peuvent résister à des températures comprises entre 20 et 700 °C. En outre, l'invention concerne un procédé de stockage et de récupération d'énergie par gaz comprimé, dans lequel on réalise les étapes suivantes : 35 a) on comprime un gaz ; b) on refroidit ledit gaz comprimé par échange de chaleur avec des billes de stockage de la chaleur ; c) on stocke ledit gaz comprimé refroidi ; d) on chauffe ledit gaz comprimé stocké par échange de chaleur avec lesdites billes de stockage de la chaleur ; et e) on détend ledit gaz comprimé chauffé pour générer une énergie, et dans lequel on stocke lesdites billes de stockage de la chaleur. Pour ce procédé, on échange la chaleur entre ledit gaz et lesdites billes de stockage de la chaleur au moyen d'au moins un échangeur radial, dans lequel on fait circuler lesdites billes de stockage de la chaleur et un premier fluide, ledit premier fluide circulant au sein dudit échangeur radial en passant radialement au travers de moyens de circulation desdites billes de stockage de la chaleur. Selon une variante de réalisation de l'invention, on échange la chaleur entre ledit gaz et lesdites billes de stockage de la chaleur en faisait circuler dans ledit échangeur radial ledit gaz en tant que premier fluide. Alternativement, on échange la chaleur entre ledit gaz et lesdites billes de stockage de la chaleur en échangeant la chaleur entre ledit gaz et un fluide secondaire, puis en échangeant la chaleur entre ledit fluide secondaire et lesdites billes de stockage de la chaleur au moyen dudit échangeur radial, ledit fluide secondaire étant le premier fluide. Selon un aspect de l'invention, on fait circuler lesdites billes de stockage de la chaleur entre deux moyens de stockage pour au moins un échange de chaleur. Selon un mode de réalisation de l'invention, lesdites billes de stockage de la chaleur sont incorporées dans un fluide caloporteur. Avantageusement, lesdites billes de stockage de chaleur ont un diamètre compris entre 10 nm et 50 mm. De préférence, lesdites billes sont réalisées en alumines, en métaux ou par des micro ou nanocapsules de matériau à changement de phase, tels que des paraffines, des métaux ou des sels. De plus, lesdites billes peuvent résister à des températures comprises entre 20 et 700 °C. Présentation succincte des figures D'autres caractéristiques et avantages du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. La figure 1 illustre un échangeur radial. La figure 2 illustre un montage en parallèle de deux échangeurs radiaux. La figure 3 illustre un montage en série de deux échangeurs radiaux. La figure 4 illustre un système de stockage et de récupération d'énergie par gaz comprimé, selon un premier mode de réalisation de l'invention, en fonctionnement de stockage d'énergie. La figure 5 illustre un système de stockage et de récupération d'énergie par gaz comprimé, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, en fonctionnement de stockage d'énergie. Description détaillée de l'invention La présente invention concerne un système de stockage et de récupération d'énergie 10 par gaz comprimé équipé d'un moyen de stockage de la chaleur (AACAES). Le système selon l'invention comporte : au moins un moyen de compression de gaz (ou compresseur), de préférence le système comporte plusieurs moyens de compression de gaz étagés, le moyen de compression de gaz peut être entraîné par un moteur, notamment un moteur 15 électrique, au moins un moyen de stockage du gaz comprimé par le moyen de compression du gaz, le moyen de stockage du gaz comprimé peut être un réservoir, une cavité souterraine, ou équivalent,... au moins un moyen de détente du gaz (ou détendeur) permettant de détendre 20 le gaz comprimé et stocké, le système comporte de préférence plusieurs moyens de détente de gaz étagés, le moyen de détente du gaz permet de générer une énergie, notamment une énergie électrique au moyen d'un générateur, des moyens d'échange de chaleur, entre le gaz comprimé et des billes de 25 stockage de la chaleur (pouvant être incorporées dans un fluide caloporteur) pour refroidir le gaz comprimé en sortie du moyen de compression de gaz et/ou pour chauffer le gaz comprimé en entrée du moyen de détente du gaz, les moyens d'échange de chaleur comportent au moins un échangeur radial, les échanges de chaleur entre le gaz et les billes de stockage de la chaleur 30 peuvent être directs ou indirects (avec ou sans fluide intermédiaire), des moyens de stockage des billes de stockage de la chaleur (TES), des circuits de circulation des billes de stockage de la chaleur entre les moyens de stockage des billes de stockage de la chaleur en passant par au moins un échangeur radial de chaleur. 35 On utilise les termes « moyens de compression ou de détente étagés », lorsque une pluralité de moyens de compression ou détente sont montés successivement les uns après les autres en série : le gaz comprimé ou détendu en sortie du premier moyen de compression ou de détente passe ensuite dans un deuxième moyen de compression ou de détente et ainsi de suite. On appelle alors un étage de compression ou de détente, un moyen de compression ou de détente de la pluralité de moyens de compression ou de détente étagés. Avantageusement, lorsque le système comporte une pluralité d'étages de compression et/ou de détente, un moyen d'échange de chaleur est disposé entre chaque étage de compression et/ou de détente. Ainsi, l'air comprimé est refroidi entre chaque compression, ce qui permet d'optimiser le rendement de la compression suivante, et l'air détendu est chauffé entre chaque détente, ce qui permet d'optimiser le rendement de la détente suivante. Le nombre d'étages de compression et le nombre d'étages de détente peuvent être compris entre 2 et 10, de préférence entre 3 et 5. De préférence, le nombre d'étages de compression est identique au nombre d'étages de détente. Alternativement, le système AACAES selon l'invention peut contenir un seul moyen de compression et un seul moyen de détente. Le système selon l'invention est adapté à tout type de gaz, notamment pour l'air. Dans ce cas, l'air en entrée utilisé pour la compression peut être prélevé de l'air ambiant et l'air en sortie après la détente peut être relâché dans l'air ambiant. Dans la suite de la description, seule la variante de réalisation avec de l'air comprimé sera décrite, toutefois, le système et le procédé sont valables pour tout autre gaz. Les moyens d'échange de chaleur permettent, lors du stockage du gaz comprimé (compression), de récupérer un maximum de chaleur issue de la compression du gaz en sortie des compresseurs et de diminuer la température du gaz avant le passage à la compression suivante ou avant le stockage. Par exemple, le gaz comprimé peut passer d'une température supérieure à 150 °C, par exemple environ 190 °C à une température inférieure à 80 °C, par exemple environ 50 °C. Lesmoyens d'échange de chaleur permettent lors de la restitution de l'énergie de restituer un maximum de chaleur stockée en augmentant la température du gaz avant le passage à la détente suivante. Par exemple, le gaz peut passer d'une température inférieure à 80 °C, par eemple environ 50 °C, à une température supérieure à 150 °C, par exemple environ 180 °C. Selon l'invention, les moyens d'échange de chaleur comportent au moins un échangeur radial pour l'échange de chaleur, direct ou indirect entre le gaz et les billes de stockage de la chaleur. Dans un échangeur de chaleur radial, un fluide et des billes de stockage de la chaleur (ou deux fluides), circulent à contre-courant ou à co-courant.. Dans un échangeur radial disposé verticalement, un premier fluide circule de bas en haut de l'échangeur et les billes (ou le deuxième fluide) circule de haut en bas. De plus, le premier fluide a un mouvement radial. Selon un exemple de réalisation, le premier fluide passe radialement au travers de l'espace de circulation des billes (ou du deuxième fluide), depuis la périphérie de l'échangeur radial vers le centre de l'échangeur radial. Selon un autre exemple de réalisation, le premier fluide passe radialement au travers de l'espace de circulation des billes (ou du deuxième fluide), depuis le centre de l'échangeur radial vers la périphérie de l'échangeur radial. C'est lors du passage du premier fluide dans l'espace de circulation des billes (ou du deuxième fluide) que l'échange de chaleur est réalisé. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'espace de circulation des billes (ou du deuxième fluide) peut être un espace annulaire, c'est-à-dire de forme sensiblement tubulaire. La géométrie de l'échangeur radial permet d'avoir des vitesses d'écoulement à travers les billes (ou du deuxième fluide) plus faible qu'un lit fixe classique et permet donc de réduire les pertes de charge, ce qui permet d'augmenter l'efficacité de l'échange de chaleur et a fortiori les performances du système AACAES. Il est précisé que les termes « premier » et « deuxième » sont utilisés ici sans impliquer aucune notion d'ordre, de quantité ou d'importance, mais ces termes sont utilisés pour distinguer un élément d'un autre. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'espace de circulation des billes peut être constitué de plusieurs tubes verticaux disposés autour de l'axe de l'échangeur de façon à contenir le fluide et avoir une surface d'échange importante. De préférence, le deuxième fluide correspond aux billes. Lorsque l'échange de chaleur entre le gaz et les billes est direct, le premier fluide correspond au gaz. Lorsque l'échange de chaleur entre le gaz et les billes est indirect, c'est-à-dire pour un échange de chaleur entre le gaz et les billes au moyen d'au moins un fluide intermédiaire, l'échangeur radial permet un échange de chaleur entre le fluide intermédiaire et les billes, le premier fluide correspond alors au fluide intermédiaire. La figure 1 est un exemple non limitatif d'échangeur radial 3 selon un exemple non limitatif de réalisation de l'invention. L'échangeur radial 3 est disposé verticalement et comporte un espace annulaire 31, de forme tubulaire, situé entre la périphérie et le centre de l'échangeur radial 3. Les billes (ou deuxième fluide) F2 circulent dans l'espace annulaire par gravité de haut en bas. Tel qu'illustré, l'échangeur radial 3 peut comprendre deux entrées et deux sorties des billes (ou deuxième fluide) F2. La partie inférieure de l'échangeur radial 3 comprend une entrée du premier fluide F1, et la partie supérieure de l'échangeur radial 3 comprend une sortie du premier fluide F1. Au sein de l'échangeur radial 3, le premier fluide F1 est dirigée vers la périphérie de l'échangeur radial 3, puis circule radialement depuis la périphérie vers le centre de l'échangeur radial 3 en passant au travers de l'espace annulaire 31. L'échangeur radial est particulièrement adapté à l'utilisation de billes seules sans fluide caloporteur dont le déplacement dans l'échangeur radial se fait par gravité et le déplacement entre les ballons et l'échangeur se fait par des moyens pneumatiques (utilisation de l'air). Dans ce cas, l'interface que constitue l'espace annulaire 31 de circulation des billes entre l'air comprimé et les billes est une grille de forme annulaire qui retient le déplacement des billes vers le centre de l'échangeur. Selon une variante de réalisation, l'espace de circulation des billes n'est de forme tubulaire, mais parallélépipédique ou de toute autre forme analogue. Si le fluide F2 est un fluide caloporteur dans lequel sont incorporées des billes, l'espace de circulation des billes 31 peut être constitué de plusieurs tubes verticaux disposés autour de l'axe de l'échangeur de façon à contenir le fluide et avoir une surface d'échange importante. Selon une variante de réalisation, les moyens d'échange de chaleur comportent plusieurs échangeurs radiaux en parallèle, notamment pour le cas où le débit d'air à chauffer ou refroidir est important. La figure 2 illustre une configuration de deux échangeurs radiaux 3 montés en parallèle. Le flux du premier fluide F1 est séparé en deux, de manière à diviser le débit, chaque portion du flux du premier fluide F1 circule dans un échangeur radial 3, conformément à ce qui a été décrit en relation avec la figure 1. Les flux du premier fluide en sortie des échangeurs radiaux sont mélangés. Les billes (ou deuxième fluide) F2 circulent séparément dans les deux échangeurs radiaux 3. Selon une autre variante de réalisation, les moyens d'échange de chaleur comportent plusieurs échangeurs radiaux en cascade (en série), afin que la température de sortie des billes (ou le fluide) F2 se rapproche le plus possible de la température d'entrée de l'air ou du fluide F1. La figure 3 illustre une configuration de deux échangeurs radiaux 3 montés en série. Le premier fluide F1 circule au sein du premier échangeur radial 3, puis au sein du deuxième échangeur radial 3, la sortie du premier échangeur radial 3 étant relié à l'entrée du deuxième échangeur radial 3. La circulation du premier fluide F1 dans chaque échangeur radial est identique à ce qui a été décrit en relation avec la figure 1. Les billes (ou le deuxième fluide F2) circulent séparément dans les deux échangeurs radiaux 3. Afin d'associer les avantages de ces deux variantes, une configuration avec des échangeurs radiaux en série et en parallèle peut être envisagée. Avantageusement, les billes de stockage de chaleur circulent entre deux moyens de stockage des billes et passent au travers d'au moins un échangeur radial. Ainsi, les moyens de stockage des billes comportent au moins un réservoir de stockage de billes chaud, appelé ballon chaud et un réservoir de billes froid, appelé ballon froid. Le ballon chaud stocke la chaleur issue des échanges de chaleur lors de la compression et le ballon froid stocke le fluide caloporteur refroidi lors de la détente. Pour le refroidissement de l'air comprimé (stockage de l'énergie), les billes circulent depuis le ballon froid, passent par au moins un échangeur radial, puis sont stockées dans le ballon chaud. Pour le réchauffement de l'air (restitution de l'énergie), les billes circulent depuis le ballon chaud, passent par au moins un échangeur radial, puis sont stockées dans le ballon froid. Selon l'invention, les ballons chaud et froid n'ont pas de liaison directe ; pour passer de l'un à l'autre les billes passent systématiquement par un échangeur radial. Cet agencement des moyens de stockage des billes avec un ballon froid et un ballon chaud permet un stockage séparé du fluide caloporteur froid et du fluide caloporteur chaud, ce qui permet un stockage efficace de l'énergie calorifique, avec un minimum de pertes. Les billes de stockage de chaleur sont des éléments de petites dimensions aptes à emmagasiner et à restituer la chaleur. Les billes de stockage de la chaleur présentent une capacité calorifique importante et plus précisément une densité énergétique (ou capacité de stockage) importante exprimée en MJ/m3. Les billes peuvent être sensiblement sphériques et avoir un diamètre de quelques dizaines de nanomètre à quelques dizaines de millimètre en fonction de sa nature, de préférence, le diamètre des billes est compris entre 10 nm et 50 mm, en particulier entre 50 lm et 10 mm. Les billes selon l'invention sont réalisées en matériaux pouvant être utilisés dans des plages de température comprises entre 20°C et 700°C. Les billes utilisées peuvent être réalisées par des alumines ou en métal ou par des matériaux à changement de phase encapsulés (PCM de l'anglais « Phase Change Material ») ou non encapsulés dans la plage de température opératoire. La nature des matériaux à changement de phase PCM peut être de différents types, parmi lesquels : les sels (avec une capacité de stockage comprise entre 300 à 1000 MJ/m3) : par exemple NaCI, NaNO3, KNO3, ..., les métaux (avec une capacité de stockage comprise entre 100 à 2000 MJ/m3) : par exemple magnésium, aluminium , cuivre, antimoine,... Les billes de stockage de chaleur permettent d'emmagasiner une quantité de chaleur plus importante qu'un fluide caloporteur seul, par conséquent le volume nécessaire de billes de stockage de la chaleur est inférieur au volume nécessaire pour un fluide caloporteur classique. Ainsi, il est possible de réduire les volumes de stockage du TES. Le choix de la nature des billes dépend du domaine de température dans lequel il est utilisé, ce qui est directement lié à la configuration de la compression (nombre d'étages et taux de compression) et pression de stockage de l'air comprimé du TES. Lors du stockage de l'air comprimé, les billes peuvent être transférées d'un ballon de stockage froid vers un ballon de stockage chaud via une pompe, notamment une pompe pneumatique. La pompe peut servir également à la mise en suspension des billes dans les ballons. Lors de la phase de restitution de l'énergie, les billes peuvent être transférées du ballon de stockage chaud vers le ballon de stockage froid via une pompe. La pompe peut être la même que celle utilisée lors du stockage de l'air comprimé. Selon une variante de réalisation de l'invention, les billes de stockage de chaleur sont incorporées dans un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur peut être de différentes natures : sels fondus (par exemple NaNO2, NaNO3, KNO2...), huile, air, eau,... de façon à ce qu'il soit facile à mettre en oeuvre d'un point de vue échange thermique et hydraulique en fonction du type de billes utilisées ainsi que du type d'échangeur installé. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'échange de chaleur entre l'air et les billes ou le fluide caloporteur comprenant les billes est direct : l'air échange la chaleur directement avec les billes ou fluide caloporteur comprenant les billes sans fluide intermédiaire. Ainsi, entre chaque étage de compression et/ou de détente est inséré un échangeur radial permettant un transfert de chaleur entre l'air et les billes. les billes circulent entre deux ballons en passant par tous les échangeurs radiaux. Le flux de billes est divisé dans des branches parallèles. Chaque branche parallèle comporte un unique échangeur radial. Le sens de circulation des billes est le même dans toutes les branches. Ce mode de réalisation permet de limiter le nombre de ballons de stockage de billes à deux. La figure 4 présente un système AACAES selon un exemple non limitatif du premier mode de réalisation de l'invention, pour le fonctionnement de stockage de l'énergie (i.e. par compression d'air). Tel qu'illustré, le système AACAES selon l'invention comporte quatre étages de compression réalisés par des compresseurs d'air 2 qui compriment successivement l'air prélevé de l'air ambiant 1. Entre chaque étage de compression est disposé un échangeur radial de chaleur 3, au sein duquel l'air comprimé et chauffé (par la compression) est refroidi par le passage de billes. En sortie du dernier étage de compression, l'air comprimé est stocké dans un moyen de stockage d'air comprimé 4. Pour le mode de fonctionnement en compression, les billes circulent depuis un ballon de stockage froid 5 au moyen d'un système pneumatique (non représentée) vers un ballon de stockage chaud 6 en passant au travers des quatre échangeurs radiaux de chaleur 3 au moyen de quatre branches de circuit en parallèle. Pour le fonctionnement de restitution de l'énergie, i.e. par détente d'air (non représenté), le système AACAES selon ce premier mode de réalisation de l'invention comporte quatre étages de détente réalisés par des moyens de détente qui détendent successivement l'air comprimé contenu dans le moyen de stockage de l'air comprimé. Entre chaque étage de détente est disposé un échangeur de chaleur radial, au sein duquel l'air refroidi par la détente est chauffé par les billes. En sortie du dernier étage de détente, l'air détendu est libéré dans le milieu ambiant. Pour le mode de fonctionnement en détente, les billes circulent depuis le ballon de stockage chaud au moyen d'un système pneumatique vers le ballon de stockage froid en passant au travers des quatre échangeurs de chaleur au moyen de quatre branches de circuit en parallèle. Le ballon de stockage chaud contient les billes chaudes qui ont servi à refroidir l'air comprimé lors de la compression. Selon une alternative non représentée de ce premier mode de réalisation, les moyens de stockage des billes comportent deux ballons de stockage (un ballon chaud et un ballon froid) pour chaque étage de compression ou de détente. Les billes circulent entre ces deux ballons de stockage en passant par un seul échangeur radial de chaleur (celui de l'étage considéré). Ce mode de réalisation permet de limiter la taille des ballons de stockage du fluide caloporteur, car le volume de fluide caloporteur à stocker est réduit du fait que le fluide caloporteur ne passe que dans un seul échangeur de chaleur. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, l'échange de chaleur entre l'air et les billes ou le fluide caloporteur comprenant les billes est indirect : l'air échange la chaleur avec les billes au moyen d'au moins un fluide intermédiaire, dit fluide secondaire. Le fluide intermédiaire peut être peut être de différentes natures : sels fondus (par exemple NaNO2, NaNO3, KNO2...), huile, eau en fonction des niveaux de température et pression du circuit secondaire. Ainsi, entre chaque étage de compression et/ou de détente est inséré un échangeur de chaleur entre l'air comprimé et le fluide secondaire. Le fluide secondaire échange en outre de la chaleur avec les billes au moyen d'au moins un échangeur radial. Les moyens de stockage des billes comportent deux ballons de stockage du fluide caloporteur (un ballon chaud et un ballon froid). Les billes circulent entre ces deux ballons de stockage en passant par l'échangeur radial. Ce mode de réalisation permet d'être plus flexible, la régulation du débit lors des démarrages peut être effectuée avec la variation de débit du fluide secondaire cascadé sur le débit de billes et permet également d'avoir un échangeur radial basse pression. La figure 5 présente un système AACAES selon un exemple non limitatif du deuxième mode de réalisation de l'invention, pour le fonctionnement de stockage de l'énergie (i.e. par compression d'air). Tel qu'illustré, le système AACAES selon l'invention comporte quatre étages de compression réalisés par des compresseurs d'air 2 qui compriment successivement l'air prélevé de l'air ambiant 1. Entre chaque étage de compression est disposé un échangeur de chaleur 7, au sein duquel l'air comprimé et chauffé (par la compression) est refroidi par le fluide secondaire. En sortie du dernier étage de compression, l'air comprimé est stocké dans un moyen de stockage d'air comprimé 4. Le système comporte un circuit fermé de circulation du fluide secondaire, ce circuit comprend un échangeur radial 3 afin de refroidir le fluide secondaire avec les billes. Ainsi, le fluide secondaire circule dans une circuit fermé au travers de tous les échangeurs 7 par des branches parallèles et dans l'échangeur radial 3. La circulation du fluide secondaire est mise en oeuvre au moyen d'une pompe 8. Ainsi, les billes sont chauffées afin de stocker la chaleur issue de la compression du gaz. Sur cette figure, les ballons chaud et froid de stockage des billes ne sont pas représentés. Pour le fonctionnement de restitution de l'énergie, i.e. par détente d'air (non représenté), le système AACAES selon ce deuxième mode de réalisation de l'invention comporte quatre étages de détente réalisés par des moyens de détente qui détendent successivement l'air comprimé contenu dans le moyen de stockage de l'air comprimé. Entre chaque étage de détente est disposé un échangeur de chaleur, au sein duquel l'air comprimé est chauffé par le fluide secondaire. En sortie du dernier étage de détente, l'air détendu est libéré dans le milieu ambiant. Le système comporte un circuit fermé de circulation du fluide secondaire, ce circuit comprend un échangeur radial afin de chauffer le fluide secondaire avec les billes. Ainsi, le fluide secondaire circule dans une circuit fermé au travers de tous les échangeurs par des branches parallèles et dans l'échangeur radial. La circulation du fluide secondaire est mise en oeuvre au moyen d'une pompe. Ainsi, les billes restituent la chaleur stockée dans le ballon chaud lors de la compression. L'utilisation de billes en matériau de stockage de chaleur permet de pouvoir opérer à des temps de cycles différents, c'est-à-dire que le système AACAES peut continuer à fonctionner même si le temps de cycle de stockage de l'air et le temps de cycle de déstockage de l'air sont différents. De plus, le système selon l'invention permet une flexibilité et une simplicité opératoire ; la régulation se fait avec la température de sortie côté air comprimé, et le système nécessite une pompe, deux ballons de stockage et des échangeurs de chaleur. La présente invention concerne également un procédé de stockage et de récupération par gaz comprimé, dans lequel on réalise les étapes suivantes : a) on comprime un gaz, notamment au moyen d'un compresseur d'air ; b) on refroidit le gaz comprimé par échange de chaleur avec des billes de stockage de la chaleur, en particulier au moyen d'un échangeur de chaleur ; c) on stocke le gaz comprimé refroidi, notamment par un moyen de stockage de gaz comprimé ; d) on chauffe le gaz comprimé stocké par échange de chaleur avec les billes de stockage de la chaleur chauffées lors de l'étape b) ; et e) on détend le gaz comprimé chauffé pour générer une énergie, par exemple au moyen d'une turbine pour générer une énergie électrique. Selon l'invention, on stocke les billes de stockage de la chaleur de manière à stocker la chaleur issue de la compression. De plus, on échange la chaleur entre le gaz et les billes de stockage de la chaleur au moyen d'au moins un échangeur radial, dans lequel on fait circuler un premier fluide et les billes à contre-courant, le premier fluide circulant de bas en haut de l'échangeur radial en passant radialement au travers des moyens de circulation des billes. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre par le système selon l'invention, en particulier l'échangeur radial et les billes de stockage de la chaleur peuvent être tels que décrits précédemment. Selon un aspect de l'invention, le procédé comporte plusieurs étapes de compression successives, au moyen de compresseurs d'air placés en série. Dans ce cas, on réitère les étapes a) et b) pour chaque étape de compression. Selon une caractéristique de l'invention, le procédé comporte plusieurs étapes de détente successives, par des moyens de détente placés en série. Dans ce cas, on réitère les étapes d) et e) pour chaque étape de détente. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, illustré sur la figure 4, on fait circuler les billes entre deux ballons de stockage, les billes étant utilisées pour toutes les étapes d'échange de chaleur avec le gaz comprimé au moyen de plusieurs échangeurs radiaux. Les billes sont distribuées dans des branches parallèles qui comportent chacune au moins un seul échangeur radial. Selon le deuxième mode de réalisation de l'invention, illustré sur la figure 5, pour chaque étape d'échange de chaleur, on échange la chaleur entre le gaz et les billes de stockage de la chaleur au moyen d'un fluide intermédiaire, dit fluide secondaire. Puis, on échange la chaleur du fluide secondaire avec les billes au moyen d'un échangeur radial. Pour ce mode de réalisation, on fait circuler les billes entre deux ballons de stockage, au travers de l'échangeur radial. Le fluide secondaire est distribué dans des branches parallèles qui comporte chacune un échangeur de chaleur avec le gaz.25 REVENDICATIONS1) Système de stockage et de récupération d'énergie par gaz comprimé comportant au moins un moyen de compression de gaz (2), des moyens de stockage dudit gaz comprimé (4), au moins un moyen de détente dudit gaz comprimé (9), des moyens d'échange de chaleur entre ledit gaz comprimé et des billes de stockage de la chaleur, des moyens de stockage desdites billes de stockage de la chaleur (5, 6), lesdits moyens d'échange de chaleur étant disposés en sortie dudit moyen de compression de gaz (2) et/ou en entrée dudit moyen de détente de gaz (9), caractérisé en ce que lesdits moyens d'échange de chaleur comportent au moins un échangeur radial (3), dans lequel un premier fluide (F1) et lesdites billes de stockage de la chaleur circulent pour échanger de la chaleur, ledit premier fluide (F1) circulant au sein dudit échangeur radial (3) en passant radialement au travers de moyens de circulation desdites billes de stockage de la chaleur (F2). 2) Système selon la revendication 1, dans lequel ledit échangeur radial comporte un espace annulaire (31) dans lequel circulent lesdites billes de stockage de la chaleur (F2) du haut vers le bas, ledit premier fluide (F1) circulant depuis l'extérieur dudit espace annulaire (31), au travers dudit espace annulaire (31), vers l'intérieur dudit espace annulaire (31). 3) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit premier fluide (F1) et lesdites billes circulent à contre-courant dans ledit échangeur radial (3). 4) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit premier fluide (F1) est ledit gaz comprimé. 5) Système selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel ledit premier fluide (F1) est un fluide secondaire échangeant la chaleur avec ledit gaz comprimé. 6) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit système comporte au moins deux moyens de stockage (5, 6) desdites billes de stockage de la chaleur, lesdites billes de stockage de la chaleur circulant d'un premier moyen de stockage (5, 6) vers un deuxième moyen de stockage (6, 5) au travers d'au moins un échangeur radial (3). 7) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit système de stockage et de récupération d'énergie comporte plusieurs moyens de compression du gaz (2) étagés, plusieurs moyens de détente (9) étagés, et un moyen d'échange dechaleur disposé entre chaque étage desdits moyens de compression (2) et/ou desdits moyens de détente (9). 8) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens d'échange de chaleur comportent plusieurs échangeurs radiaux (3) montés en série et/ou en parallèle. 9) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites billes de stockage de la chaleur sont incorporées dans un fluide caloporteur. 10) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites billes de stockage de chaleur ont un diamètre compris entre 10 nm et 50 mm. 11) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites billes de stockage de la chaleur sont réalisées en alumine, en métal ou par des micro ou nano capsules de matériau à changement de phase, tels que des paraffines, des métaux ou des sels. 12) Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites billes résistent à des températures comprises entre 20 et 700 °C. 13) Procédé de stockage et de récupération d'énergie par gaz comprimé, dans lequel on réalise les étapes suivantes : a) on comprime un gaz ; b) on refroidit ledit gaz comprimé par échange de chaleur avec des billes de stockage de la chaleur ; c) on stocke ledit gaz comprimé refroidi ; d) on chauffe ledit gaz comprimé stocké par échange de chaleur avec lesdites billes de stockage de la chaleur ; et e) on détend ledit gaz comprimé chauffé pour générer une énergie, et dans lequel on stocke lesdites billes de stockage de la chaleur, caractérisé en ce qu'on échange la chaleur entre ledit gaz et lesdites billes de stockage de la chaleur au moyen d'au moins un échangeur radial (3), dans lequel on fait circuler lesdites billes de stockage de la chaleur et un premier fluide (F1), ledit premier fluide (F1) circulant au sein dudit échangeur radial (3) en passant radialement au travers de moyens de circulation desdites billes de stockage de la chaleur (F2). 14) Procédé selon la revendication 13, dans lequel on échange la chaleur entre ledit gaz et lesdites billes de stockage de la chaleur en faisait circuler dans ledit échangeur radial (3) ledit gaz en tant que premier fluide (F1). 15) Procédé selon la revendication 13, dans lequel on échange la chaleur entre ledit gaz et lesdites billes de stockage de la chaleur en échangeant la chaleur entre ledit gaz et un fluide secondaire, puis en échangeant la chaleur entre ledit fluide secondaire et lesdites billes de stockage de la chaleur au moyen dudit échangeur radial (3), ledit fluide secondaire étant le premier fluide (F1). 16) Procédé selon l'une des revendications 13 à 15, dans lequel on fait circuler lesdites billes de stockage de la chaleur entre deux moyens de stockage (5, 6) pour au moins un échange de chaleur. 17) Procédé selon l'une des revendications 13 à 16, dans lequel lesdites billes de stockage de la chaleur sont incorporées dans un fluide caloporteur. 18) Procédé selon l'une des revendications 13 à 17, dans lequel lesdites billes de stockage de chaleur ont un diamètre compris entre 10 nm et 50 mm. 19) Procédé selon l'une des revendications 13 à 18, dans lequel lesdites billes sont réalisées en alumines, en métaux ou par des micro ou nanocapsules de matériau à changement de phase, tels que des paraffines, des métaux ou des sels. 20) Procédé selon l'une des revendications 13 à 19, dans lequel lesdites billes résistent à des températures comprises entre 20 et 700 °C.