Brevet FR3038376A1 — publié le 20170106

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un dispositif de stockage d'énergie par matériau à changement de phase et son procédé de stockage. Le domaine de l'invention concerne les Systèmes de Stockage Thermiques (SST) par Matériaux à Changement de Phase (MCP) ; et plus particulièrement, l'intégration d'un système permettant d'optimiser la disponibilité d'énergie thermique stockée. L'invention trouvera une application dans les réseaux électriques et de chaleur urbains ou ruraux ou encore dans les domaines du solaire thermique ou thermodynamique. L'invention pourra également trouver des applications dans les interactions entres les réseaux « smartgrid » électriques et thermiques ETAT DE LA TECHNIQUE Le stockage de l'énergie thermique qui consiste à placer une quantité d'énergie en un lieu donné pour permettre son utilisation ultérieure est une problématique de tout temps. La maîtrise du stockage de l'énergie est d'autant plus importante de nos jours pour valoriser les énergies alternatives qui sont intermittentes. Il est donc nécessaire de stocker cette énergie pour une utilisation ultérieure. Les réseaux de chaleur sont constitués d'au moins une source de chaleur (centrale thermique, panneaux solaires thermiques, source géothermique,...), d'un réseau de fluide permettant le transport des calories aux usagers par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur et éventuellement d'un réseau de retour. A chaque abonné correspond un échangeur de chaleur permettant le transfert thermique du circuit primaire (réseau relié à la source de chaleur) à un circuit secondaire ; ce second circuit est la propriété de l'abonné et est parcouru par de l'eau chaude ( REVENDICATIONS1. Dispositif de stockage d'énergie thermique par matériau à changement de phase comprenant : - une enceinte (1) de stockage comprenant des modules (5) de rétention d'au moins un MCP (10), et - des moyens de circulation (14) de fluide caloporteur (4) dans l'enceinte (1) configurés pour l'entrée, la sortie et la circulation du fluide caloporteur (4) dans l'enceinte (1) et autour des modules (5) caractérisé en ce que chaque module (5) comprend au moins une ouverture (13) dans sa partie supérieure (6). 2. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel le module (5) comprend une face supérieure (8) sur laquelle la au moins une ouverture (13) est agencée. 3. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel la au moins une ouverture (13) présente une surface de dimensions inférieures aux dimensions de la face supérieure (8) du module (5). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les modules (5) sont au moins partiellement immergés dans le fluide caloporteur contenu dans l'enceinte (1). 5. Dispositif selon la revendication 4 dans lequel les modules (5) sont partiellement contenus dans ladite enceinte (1) et la au moins une ouverture (13) de chaque module (5) débouche en dehors de l'enceinte (1). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un élément de fermeture (21) de l'enceinte (1) coopérant avec une partie supérieure (6) des modules (5) de sorte que la au moins une ouverture (13) de chaque module (5) débouchent en dehors de l'enceinte (1). 7. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel la coopération entre les modules (5) et l'élément de fermeture (21) est configurée pour assurer l'étanchéité de l'enceinte (1) vis-à-vis du fluide caloporteur (4). 8. Dispositif selon l'une quelconque des trois revendications précédentes comprenant un capot amovible (16) configuré pour délimiter un ciel gazeux (17) au-dessus de l'enceinte (1) dans lequel débouche la au moins une ouverture (13) de chaque module (5). 9. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel le capot (16) est équipé d'une mise en circulation du ciel gazeux (17) contenu au-dessus de l'enceinte (1) avec l'atmosphère extérieure. 3038376 21 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel les modules (5) sont entièrement noyés dans le fluide caloporteur (4) contenu dans l'enceinte (1). 5 11. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel le MCP (10) et le fluide caloporteur (4) sont en contact. 12. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel le contact entre le fluide caloporteur (4) et le MCP (10) est situé dans les modules (5). 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le 10 MCP (10) et le fluide caloporteur (4) sont compatibles et non miscibles. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le MCP (10) est un MCP (10) solide /liquide. 15. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel la phase liquide et la phase solide sont plus denses que le fluide caloporteur (4). 15 16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les modules (5) sont de formes longitudinales définissant un axe longitudinal. 17. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les modules (5) sont disposés parallèlement les uns aux autres. 18. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les 20 modules (5) sont superposés formant deux niveaux de modules (5). 19. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel l'enceinte (1) comprend un volume intérieur et des moyens de maintien des modules (5) au moins partiellement dans ledit volume intérieur. 20. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel les moyens de maintien des 25 modules (5) comprennent au moins un support (19) s'étendant suivant une direction principale transversale aux modules (5). 21. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel le support (19) est configuré pour permettre la circulation du fluide caloporteur (4) dans l'enceinte (1). 22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les 30 modules (5) comprennent des parois latérales (24) et/ou un fond (25) ondulés ou gaufrés pour augmenter la surface d'échange et pour améliorer la convection côté fluide caloporteur. 23. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel les modules (5) comprennent des parois latérales (24) et/ou un fond (25) définissant un 35 volume intérieur comprenant des ailettes (23) afin d'améliorer la diffusion thermique dans le MCP (10). 3038376 22 24. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel modules (5) comprennent des parois latérales (24) et/ou un fond (25) définissant un volume intérieur comprenant des renforts (22) pour limiter et répartir les efforts au sein des parois du module (5). 5 25. Procédé de stockage d'énergie thermique par un dispositif de stockage d'énergie thermique selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : une étape de charge d'énergie thermique dans le au moins un MCP (10) comprenant l'arrivée du fluide caloporteur (4) à haute température dans la partie 10 supérieure de l'enceinte (1) pour se refroidir au contact des modules (5) lors de l'échange thermique avec le au moins un MCP (10) contenu dans les modules (5) et sa sortie hors de l'enceinte (1) dans la partie inférieure de ladite enceinte (1) , et une étape de décharge d'énergie thermique depuis le au moins un MCP (10) 15 comprenant l'arrivée du fluide caloporteur (4) à basse température dans la partie inférieure de l'enceinte (1) pour se réchauffer au contact des modules (5) lors de l'échange thermique avec le au moins un MCP (10) contenu dans les modules (5) et sa sortie hors de l'enceinte (1) dans la partie supérieure de ladite enceinte 20