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  1. 1. Faculté des Sciences Département des Sciences et Gestion de l’Environnement Site d’Arlon Description du Travail de fin d’études Etude et développement de solutions de stockage chimique d’énergie solaire Promoteur : Philippe ANDRE, DSGE - p.andre@ulg.ac.beSous nos latitudes, l’utilisation de l’énergie solaire pour le chauffage des bâtimentspose un problème fondamental de déphasage significatif entre l’offre d’énergie etla demande. Pour remédier au problème, des systèmes de stockage doivent êtreutilisés. Différentes solutions sont disponibles et, parmi ces procédés, l’utilisationde réactions chimiques mettant en œuvre des procédés de sorption (absorption,adsorption, …) sont à l’étude depuis plusieurs années mais sont encore assezéloignées d’une commercialisation à grande échelle.En accompagnement d’un projet de recherche en cours et financé par la RégionWallonne (plan Marshall), ce travail consistera à évaluer des configurations deprocédés de stockage thermochimique au sein d’applications dédiés au chauffage età la production d’eau chaude sanitaire. Cette évaluation se fera dans un premiertemps en simulation numérique (logiciel TRNSYS) et, si le timing du projet l’yautorise, sur un prototype de réacteur installé dans un bâtiment-laboratoire situé àArlon et disposant de toute la flexibilité de fonctionnement nécessaire.Plan du travail : - revue bibliographique sur les systèmes de stockage chimique - développement d’une application en simulation numérique (logiciel TRNSYS) - évaluation de différentes variantes de configuration (réactifs, dimensionnement, gestion, …) - en fonction du timing du projet : test d’une configuration en chambre climatique - campagne de mesures, évaluation et recherche de stratégies de gestion du systèmeCe travail se fera en accompagnement du projet « Solautark » en collaboration avecles chercheurs engagés sur ce programme (Samuel Hennaut – shennaut@ulg.ac.be ;Elisabeth Davin – elisabeth.davin@ulg.ac.be ) Avenue de Longwy, 185 - B-6700 ARLON
  2. 2. Faculté des Sciences Département des Sciences et Gestion de l’Environnement Site d’Arlon Description du Travail de fin d’études Optimisation du fonctionnement d’une installation de climatisation solaire Promoteur : Philippe ANDRE, DSGE - p.andre@ulg.ac.beLa climatisation (conditionnement d’air) des immeubles de bureaux constitue unposte de plus en plus important de la consommation énergétique des bâtiments debureaux. Pour produire l’énergie frigorifique nécessaire au refroidissement desbâtiments, la technique des machines frigorifiques à compression (mécanique) devapeur est de loin la plus répandue et s’appuie généralement sur l’électricitécomme vecteur énergétique.La climatisation « solaire », qui consiste à produire le froid à partir de chaleurd’origine solaire en alimentant un cycle thermodynamique à absorption ou àadsorption constitue une telle solution et fait l’objet d’études de plus en plusapprofondies dans beaucoup de pays d’Europe.En accompagnement d’une thèse de doctorat en cours à l’ULg sur ce sujet, ce TFEaura pour objectif l’optimisation d’un système de climatisation solaire à partird’une application développée en simulation numérique (logiciel TRNSYS). Pourcela, des composants seront assemblés l’application sera utilisée pour évaluer laperformance de cette solution technique sous différents climats. Des variantesportant sur les paramètres principaux du système (surface de captation solaire,volume de stockage, niveaux de température de travail, mode de régulation,…)seront comparées entre elles afin de dégager les caractéristiques d’une solutionoptimale. Dans la mesure du possible, la modélisation des composants seraaccompagnée d’une calibration sur des données issues d’une installationexpérimentale en cours de développement à Arlon.Plan du travail : - Développement d’une application complète sous TRNSYS - Sélection des paramètres à faire varier - Etude paramétrique (climat, caractéristiques du système, type d’usage des bâtiments,…)Ce travail se déroulera en accompagnement de la thèse de doctorat de SébastienThomas (sebastien.thomas@ulg.ac.be ) Avenue de Longwy, 185 - B-6700 ARLON
  3. 3. Faculté des Sciences Département des Sciences et Gestion de l’Environnement Site d’Arlon Description du Travail de fin d’études Simulation d’une pompe à chaleur géothermique Promoteur : Philippe ANDRE, DSGE - p.andre@ulg.ac.beLa pompe à chaleur constitue une alternative de plus en plus envisagée pour assurerles besoins de chaleur des bâtiments. La technologie a évolué au cours desdernières années et des solutions fiables sont à présent disponibles. Différentessources froides peuvent être utilisées (air, eau, sol). En Région Wallonne, onconstate toutefois aujourd’hui que la solution « pompe à chaleur géothermique »reste utilisée de manière très confidentielle. Le coût de cette solution mais aussiune grande variabilité du sous-sol wallon en sont deux causes parmi d’autres.L’objet de ce travail est de développer une application de simulation numériquepermettant de mieux appréhender la conception et le dimensionnement d’une tellesolution. Pour ce faire, un site wallon sera sélectionné, une installation-typesimilaire à celles que l’on trouve de manière beaucoup plus fréquente enAllemagne ou en Suisse sera modélisée et une étude systématique des paramètresinfluençant la performance de l’installation sera réalisée afin de dégager desdirectives de dimensionnement appropriées au contexte wallon.Plan du travail : - revue bibliographique sur les pompes à chaleur géothermiques - sélection d’un site et caractérisation du sous-sol - développement d’une application en simulation numérique (logiciel TRNSYS) - évaluation de l’influence des paramètres importants (longueur des échangeurs, nature du sol, écoulement de l’eau,…) - développement de directives de conception et dimensionnement Avenue de Longwy, 185 - B-6700 ARLON
  4. 4. Faculté des Sciences Département des Sciences et Gestion de l’Environnement Site d’Arlon Description du Travail de fin d’études Simulation d’un système de chauffage solaire avec stockage thermochimique Promoteur : Philippe ANDRE, DSGE - p.andre@ulg.ac.beA l’heure actuelle, des alternatives sont de plus en plus recherchées pour contribuerau chauffage des bâtiments. Sous nos latitudes, l’utilisation de l’énergie solairepose un problème fondamental de déphasage significatif entre l’offre d’énergie etla demande. Pour remédier au problème, des systèmes de stockage doivent êtreutilisés. Le stockage thermochimique est étudié depuis longtemps et est reconsidéréen Région Wallonne dans le cadre d’un projet financé par le Plan Marshall.L’incorporation d’un système de stockage thermochimique (par essence « longterm) dans un système solaire, associé éventuellement à d’autres stockages à courtterme (eau chaude sanitaire, stockage en eau pour le chauffage) pose des problèmesassez complexes de gestion. Pour étudier ces problèmes, la simulation constitueune approche intéressante et flexible.L’objet de ce travail est de développer une telle application en utilisant le logicielTRNSYS et d’étudier l’interaction entre les différents éléments constituant lesystème afin d’aboutir à une gestion optimale.Plan du travail : - revue bibliographique sur les systèmes de chauffage solaire - développement d’une application en simulation numérique (logiciel TRNSYS) - évaluation de différentes variantes de configuration (réservoirs de stockage, surface de captation,…) - recheche en simulation d’une stratégie de gestion optimale -Ce travail se fera en accompagnement du projet « Solautark » en collaboration avecles chercheurs engagés sur ce programme (Samuel Hennaut – shennaut@ulg.ac.be ;Elisabeth Davin – elisabeth.davin@ulg.ac.be ) Avenue de Longwy, 185 - B-6700 ARLON
  5. 5. Faculté des Sciences Département des Sciences et Gestion de l’Environnement Site d’Arlon Description du Travail de fin d’études Etude d’un système énergétique basé sur les énergies renouvelables par couplage simulation-expérimentation Promoteur : Philippe ANDRE, DSGE - p.andre@ulg.ac.bePour étudier les systèmes énergétiques, deux voies s’offrent au scientifique :l’expérimentation en laboratoire, sur bâtiment pilote ou in-situ, et la simulationnumérique. Sur le campus d’Arlon se trouve un bâtiment-laboratoire qui permet detester de manière reproductible et avec une très grande flexibilité une série desystèmes énergétiques utilisant des sources d’énergie renouvelables. Par ailleurs, lelogiciel TRNSYS permet de simuler avec une flexibilité encore plus grande lesmêmes systèmes énergétiques.L’objet de ce travail de fin d’études est d’étudier comment les deux ressourcesd’investigation pourraient être combinées afin de se renforcer mutuellement. Parexemple, une investigation pourrait utiliser et associer des composantsphysiquement présents dans le laboratoire à d’autres représentés en simulationnumérique. On parle alors d’émulation pour qualifier la connexion entre unprogramme de simulation et un système physique. La démarche sera appliquée surle bâtiment –laboratoire situé à Arlon et se focalisera sur l’installation solaire de cebâtiment (capteurs, stockage, machines de froid solaire).Plan du travail : - Analyse technique du bâtiment-laboratoire - analyse des applications de simulation numérique (logiciel TRNSYS) existantes pour ce laboratoire - choix d’une ou plusieurs configurations de système à évaluer en émulation - développement de l’application - réalisation de tests d’émulation Avenue de Longwy, 185 - B-6700 ARLON

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