Une équipe de recherche, dirigée par des scientifiques de l’Université de technologie de Toosi (en Iran), a proposé un système multigénération innovant qui produit de l’hydrogène, du chauffage et de l’eau douce. Ils ont évalué, notamment au moyen d’évaluations exergoéconomiques et exergoenvironnementales, l’efficacité de ce système et ont également étudié l’optimisation de son fonctionnement en appliquant des techniques de calcul souple. Les résultats de leur étude sont publiés dans la revue Journal of Energy Storage. À noter que des scientifiques de l’Université de technologie d’Eindhoven, de la Balsillie School of International Affairs (BSIA), de l’Université de Waterloo et de l’Université de commerce international ont aussi participé à ce projet.
Un système multigénération innovant
Comme susmentionné, il s’agit d’un système multigénération qui peut produire de l’électricité, de l’eau douce, de l’hydrogène, du chauffage, du refroidissement et de l’hypochlorite de sodium. Il repose sur des énergies renouvelables et un système de stockage d’énergie à air liquide (LAES). Pour rappel, comme nous l’avons expliqué dans cet article, ce dernier fonctionne en utilisant l’énergie excédentaire pour aspirer, comprimer et refroidir l’air, afin de le liquéfier et le stocker pour une utilisation ultérieure. Selon les scientifiques, leur objectif est d’exploiter non seulement les énergies renouvelables pour charger le LAES et stocker l’énergie thermique excédentaire, mais aussi de récupérer intelligemment la chaleur résiduelle pendant la phase de décharge afin de piloter les processus de dessalement et de production d’hydrogène. Ils expliquent que « l’aspect le plus novateur de ce travail réside dans l’intégration avancée d’un système LAES avec une unité de dessalement hybride (combinant des procédés thermiques et membranaires) et un système multigénération alimenté par des énergies renouvelables, créant ainsi une plateforme entièrement coordonnée pour la production simultanée d’énergie et d’eau douce ».
Azahara Luna-Triguero
La trigénération à l’honneur
Les chercheurs précisent que le système utilise une centrale de production combinée de froid, de chaleur et d’électricité (CCHP). Connue également sous le nom de trigénération, celle-ci est connectée au système de décharge du LAES et permet une utilisation optimale de l’énergie en valorisant la chaleur résiduelle. Pour la production d’eau douce, le système multigénération utilise l’osmose inverse (OI) et la distillation à effets multiples (DEM), la méthode la plus couramment utilisée pour la purification de l’eau. La saumure résiduelle issue de l’électrolyse est utilisée pour produire de l’hydrogène et de l’hypochlorite de sodium. D’après les scientifiques, le LAES a un rendement adiabatique de 85 %, un temps de charge de huit heures et un temps de décharge de quatre heures. Elle serait alimentée par des éoliennes et des panneaux solaires de 2 × 2 m.
Optimisation exergoéconomique et exergoenvironnementale
Les scientifiques soulignent que leur recherche vise à améliorer l’efficacité, la faisabilité économique et la durabilité environnementale du système. Pour ce faire, ils ont opté pour des méthodes d’optimisation exergoéconomique et exergoenvironnementale. Ils expliquent que « le processus d’optimisation permet de déterminer les paramètres les plus appropriés. Par conséquent, un algorithme d’optimisation par essaim de particules multi-objectifs (MOPSO) est utilisé pour spécifier les valeurs les plus satisfaisantes des fonctions objectives sélectionnées ».
D’après les résultats de l’évaluation exergoenvironnementale, l’indice de durabilité des installations de stockage d’énergie, des systèmes de dessalement et des systèmes multigénérationnels est respectivement de 1,92, 1,43 et 1,88. Par ailleurs, les valeurs d’efficacité en matière de dommages environnementaux sont respectivement de 3,4, 9,16 et 3,64. Les valeurs optimisées des coûts actualisés de l’hydrogène et de l’eau issues de l’analyse exergoéconomique sont, quant à eux, de 1,52 et 5,22. « Après optimisation, le système peut fournir 1,15 GW de refroidissement, 1,41 GW de chauffage domestique, 57,47 t de NaClO, 6,49 × 107 m³ d’hydrogène (en phase gazeuse) et 7,59 × 104 m³ d’eau douce par an », ont-ils conclu. Plus d’informations sur cette étude. Pensez-vous qu’un tel système d’exploitation soit réalisable ? Je vous invite à nous donner votre avis, vos remarques ou nous remonter une erreur dans le texte, cliquez ici pour publier un commentaire .