Stockage thermique pour l'efficacité de systèmes énergétiques: du matériau au procédé

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Les Systèmes de stockage Thermique de l'Énergie (STE) font partie des technologies qui pourraient contribuer à accroitre l'efficacité énergétique et la résilience thermique des bâtiments et procédés industriels. Leur développement se heurte à deux problématiques majeures : la forte surfusion de certaines familles de matériaux utilisés dans les Systèmes de stockage Thermique Latent (STL) appelés Matériaux à Changement de Phase (MCP) et les puissances thermiques restreintes des STE, principalement limitées par la faible conductivité thermique des matériaux de stockage. La résolution de ces deux verrous technologiques nécessite l'acquisition de nouvelles connaissances à plusieurs échelles, du matériau jusqu'au procédé en passant par le système. A l'échelle du matériau, la surfusion d'une famille de MCP particulièrement intéressante, les polyol ou alcool de sucre (AS), sera analysée dans un banc d'essai. L'efficacité du bullage pour initier la nucléation sera étudiée dans des réacteurs transparents en fonction de différents paramètres tels que le nombre de buses d'injection, leur caractéristique ou encore la valeur du débit d'air. L'objectif est de concevoir un dispositif qui sera adaptable à un STL grande échelle et permettra de rompre la surfusion des AS de façon parfaitement contrôlée. En ce qui concerne le système, des prototypes d'échangeur en polymère composite seront réalisés par fabrication additive. Le but sera d'obtenir une matrice la plus thermiquement conductive possible tout en conservant des propriétés mécaniques lui permettant de résister à la contrainte du matériau de stockage. Enfin, à l'échelle du procédé, une application particulière sera étudiée en détail. Le potentiel des STE pour les enceintes de productions végétales (EPV) innovantes sera démontré expérimentalement et numériquement. Une étude de cas sera réalisée en climat polaire au Nunavik. Les résultats seront mis à disposition de la communauté scientifique, mais aussi des bureaux d'étude et des décideurs publics. L'ensemble des connaissances acquises concernant les EPV dans un climat extrême pourra être mis à profit dans les territoires plus au sud. Que ce soit au niveau du matériau ou du système, ces résultats pourront ensuite être utilisés dans les autres nombreux domaines d'applications des STE. Le programme permettra de former 2 PhD, 3 MScA et 2 BIng. Ces PHQ acquerront un large panel de compétences utiles pour leur futur employeur : développement de dispositifs expérimentaux, prototypage, instrumentations, modélisation et analyse de données. Le programme de recherche permettra à long terme le développement d'une technologie qui appuiera le Canada dans ses cibles de réduction d'émissions de gaz à effet de serre. Le transfert de la technologie et l'intégration du PHQ dans l'industrie entraîneront un intérêt croissant pour les STE et induiront le développement de la filière commerciale et industrielle s'y rattachant.