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International audience; Un modèle dynamique d'un Cycle Organique de Rankine (ORC) appliqué à l'Energie Thermique des Mers a été développé en utilisant un modèle à frontières mobiles pour les échangeurs de chaleur. La simulation de la réponse à un échelon descendant en débit de fluide de travail a alors été réalisée avec comme paramètres d'entrées les caractéristiques d'un Prototype A Terre (PAT ETM) à La Réunion. Les résultats montrent que le temps de réponse d'un tel système est relativement court (inférieur à 2 minutes) et qu'une utilisation de l'ETM non seulement comme moyen de production de base mais aussi comme outil pour réguler les instabilités sur un réseau électrique est envisageable. Nomenclature A section de passage, m 2 cp capacité calorifique massique, J/kg/K Cv coefficient de débit,-h enthalpie spécifique, J/kg L longueur, m m débit massique, kg/s S surface d'échange, m 2 P pression, Pa Q puissance thermique, W q puissance thermique linéique, W/m T température, K t temps, s z abscisse le long d'un échangeur, m Symboles grecs  coefficient d'échange, W/m 2 /K  titre en vapeur moyen,- rendement,-  masse volumique, kg/m 3  fréquence de rotation, Hz Indices et exposants e entrée s sortie p paroi is isentropique turb turbine sat saturation

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International audience; Un modèle a été élaboré pour comparer une grande quantité de fluides de travail aux propriétés diverses, notamment des fluides purs et des mélanges, dans des conditions similaires de fonctionnement pour un Cycle Organique de Rankine (ORC) à basse température de source chaude. Ce modèle repose sur l'utilisation de la différence de température entropique moyenne dans les échangeurs. Une application a ensuite été réalisée sur l'Energie Thermique des Mers (ETM), en utilisant des données expérimentales d'un prototype à La Réunion. Il en résulte que l'ammoniac, le R1234yf et le R507a paraissent être de bons fluides pour l'ETM. Une analyse de sensibilité basée sur la détermination des indices de Sobol a ensuite été menée en considérant 10 paramètres d'entrée du modèle. Celle-ci montre que la sensibilité du modèle est peu influencée par le fluide choisi et que les paramètres les plus influents sont la température de source chaude, les différences de températures entropiques moyennes dans les échangeurs et le rendement isentropique de la turbine.

International audience; The electricity produced in tropical islands has to face the continuous growing demand of all the sectors and is mainly generated by fossil fuels with no possibility to connect the grid to other bordering countries. This is the case of the island of La Réunion, a French overseas territory situated in the Indian Ocean, off the east coast of Madagascar (Latitude 21S, Longitude 55.5E). La Réunion has launched a very ambitious energy program to reach the electricity autonomy by 2030. This context has contributed to the research of new ways of electricity generation by renewables. Among the various techniques to produce basic electricity, the one consisting in using Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) knows a very important growth worldwide. An onshore prototype of an Organic Rankine Cycle (ORC) driven by the temperature difference between seawater from the depth and from the surface has been designed and built and is under test in order to study the opportunity of producing electricity by this mean. This paper presents the whole installation and particularly focuses on heat exchangers that are key figures in such an ORC. Ammonia is the working fluid and the level of magnitude of exchanged heat in the condenser or the evaporator is about 500 kW for an aimed electricity production of about 15 kW. An experimental point is presented and analyzed in terms of temperature, pressure and of course energy balances. Results reveal quite close to those expected with an obtained efficiency of 2.5%, representing a thermodynamic efficiency (when compared to Carnot ideal cycle) of 35 %.

A general model of an ORC (Organic Rankine Cycle) that is applicable to various technologies of heat exchangers has been carried out. It has been done considering the entropic mean temperature difference between the heat source and the working fluid as a parameter for heat exchangers. This model allows to compare pure fluids and mixtures in similar operating conditions. Simulations were conducted in the case of OTEC (Ocean Thermal Energy Conversion), for which the inputs are based on experimental measurements on an onshore prototype in Reunion Island. 26 fluids have been compared, considering thermodynamic performances (thermal efficiency and volumic work), technicity, security and environmental impacts. In the end, NH3, R507a and R1234yf appears to be the most suitable ones. In order to have a better understanding of the model and to determine its validity in the whole domain of variation of the parameters for OTEC, a parametric sensitivity analysis has been carried out by ANOVA (ANalysis Of VAriance) associated to polynomial chaos expansion method. The most sensible parameters are heat source temperature, heat exchangers entropic mean temperature difference and turbine isentropic efficiency. The ranking given for the fluids is still valid in the whole range of the parameters for OTEC.

International audience; Un modèle de Cycle Organique de Rankine (ORC) permettant de comparer les performances de fluides de travail aux propriétés très différentes dans des conditions de fonctionnement similaires proches des conditions réelles avec un nombre réduit d'hypothèses a été développé, en introduisant la différence de température entropique moyenne dans les échangeurs. Une application à l'ETM (Energie Thermique des Mers) a été réalisée, avec une approche multicritère. Une analyse de sensibilité globale du modèle basée sur la détermination des indices de Sobol a ensuite été menée. Les résultats montrent que la différence de température entropique est un indicateur des performances globales de l'échangeur.

International audience; Ocean Thermal Energy Conversion (OTEC) consists in using the temperature difference between hot surface seawater and cold deep seawater as an energy resource. This latter is often considered to be used as a stable base mean for electricity production. This study presents a dynamic model of an Organic Rankine Cycle (ORC) applied to OTEC, by using a Moving Boundary Model (MBM) for heat exchangers. This model consists in dividing the evaporator into three variant size parts (heating, evaporation and overheating) as well as the condenser (desuperheating, condensation and subcooling). Temperature variations in both working fluid and seawater side were computed. The response of the system following a step change in working fluid mass flow rate is then studied by considering input parameters from an OTEC onshore prototype located in Reunion Island. The output power of the system is then decreasing from 15.7 kW to 13.7 kW in a time lower than two minutes, after a decrease in working fluid mass flow rate by 25 %. This results show that the power of an OTEC power plant can be modulated with relatively short response times and it is therefore possible to consider using OTEC not only as a base resource, but also as a way to regulate the network in critical periods, particularly for non-connected grids.

International audience; L'île de La Réunion, située dans l'Océan Indien, est confrontée à un contexte énergétique complexe. L'utilisation de L'Energie Thermique des Mers (ETM) offre une alternative intéressante aux énergies renouvelables classiques. En effet, en utilisant la différence de température présente entre l'eau de surface (entre 23 et 28 °C selon la saison) et l'eau en profondeur (environ 5°C à 1000 m), il est possible de produire de l'électricité grâce à un cycle organique de Rankine (ORC). Cette technologie entre dans le plan d'autonomie électrique de la Région Réunion prévu pour 2030. Cet article présente l'installation expérimentale appelée PAT ETM (Prototype A Terre Energie Thermique des Mers). L'ammoniac est le fluide de travail utilisé et le niveau de puissance échangée dans le condenseur ou l'évaporateur est d'environ 500 kW pour une production d'électricité de l'ordre de 15 kW. La qualité des résultats et de l'analyse étant très dépendante des moyens de mesure, un effort particulier a été réalisé en la matière ainsi qu'au niveau du contrôle/commande sur ce prototype et fait l'objet d'une présentation détaillée. Un seul point expérimental est présenté et analysé en termes de température, de pression, de débit, de puissance et de bilan énergétique. Du fait d'un écart de température entre sources assez faible, le rendement thermique est lui aussi faible (2,5 %) mais néanmoins supérieur aux valeurs obtenues sur d'autres prototypes. Nomenclature P pression, Pa h enthalpie spécifique, J.kg-1 s entropie spécifique, J.kg-1 .K-1  W puissance mécanique, W  Q puissance échangée, W  m débit massique, kg.s-1 T température, K Indices et exposants R Réel V Virtuel pompe Pompe

International audience; Un modèle permettant de comparer plusieurs fluides de travail pour un cycle organique de Rankine (ORC) appliqué à l'énergie thermique des mers (ETM) est ici proposé en considérant une approche générale qui permet de s'affranchir de la description détaillée des différents composants du cycle. La notion de température entropique moyenne est utilisée afin de pouvoir comparer des fluides azéotropiques ou non dans des conditions similaires. Vingt-sept fluides de travail ont été évalués selon trois critères : les performances thermodynamiques, la sécurité et les impacts environnementaux. Trois fluides présentent de bons compromis : le R1234yf, l'ammoniac et le R507a.

International audience; L'Energie Thermique des Mers (ETM) permet de produire de l'électricité à partir de la différence de température entre l'eau de mer chaude en surface des océans et l'eau de mer froide en profondeur grâce au cycle thermodynamique fermé de Rankine. Une installation expérimentale située en zone intertropicale à l'Ile de La Réunion, où cet écart de température peut atteindre la vingtaine de degrés, le PAT ETM (Prototype A Terre d'Energie Thermique des Mers), a été mise en place dans le but de tester la faisabilité de ce type d'installation, construire des modèles numériques adaptés, confronter les résultats à l'expérimentation et choisir des technologies de composants les plus appropriées. Compte tenu des très faibles écarts de température entre les sources, les éléments clefs du cycle restent les échangeurs de chaleur dont on cherche à améliorer le fonctionnement. Pour cela, une modélisation des échangeurs a été construite sur la base des résultats expérimentaux obtenus sur le banc PAT ETM et de l'analyse qui en est faite. Cette partie constitue le coeur du travail réalisé et s'illustre par le test de différentes technologies d'évaporateurs (tubes/calandre à surface lisse ou améliorée, à film ruisselant, à plaques) et la recherche et l'identification des corrélations d'échange les plus adaptées aux cas considérés. Nous avons choisi de simuler l'un des échangeurs (l'évaporateur en l'occurrence) au moyen d'une modélisation par zone. Il s'agit de séparer la zone de chauffage du liquide avant évaporation de celle de l'évaporation proprement dite puis de celle de la surchauffe. L'étude fait appel à des combinaisons série/parallèle d'échangeurs unitaires décrites selon une approche TLM. Les conditions opératoires et la configuration géométrique relativement simple de l'évaporateur nous ont permis un choix éclairé des corrélations de coefficients d'échange à utiliser pour l'eau ainsi que l'ammoniac dans ses deux transformations sous forme d'énergie sensible. En revanche, c'est moins le cas dans la zone diphasique d'évaporation où les relations issues de la littérature donnent des résultats assez différents et par conséquent d'une fiabilité assez faible. Ainsi, fort des résultats expérimentaux obtenus sur le PAT et de ce modèle, nous avons pu comparer ces différentes corrélations afin de déterminer la plus adaptée à notre cas et analyser le comportement de l'échangeur notamment en déterminant les surfaces d'échanges dédiées aux phénomènes décrits plus haut.

National audience

Not available, Ce travail présente l'étude expérimentale du transfert thermique et de l'hydraulique de films ruisselants de solution aqueuse de LiBr sur une paroi verticale garnie de promoteurs de turbulence ou sur une paroi lisse spiralée à faible pente. Les parois sont en graphite à cause de la corrosion. Le régime hydraulique est laminaire, les régimes thermiques sont l'échauffement et l'évaporation. Pour les deux géométries, les films ruissellent avec des sections d'épaisseur non-uniformes, mais stables et constantes le long de l'écoulement. Ceci est du à l'effet Marangoni pour l'écoulement rectiligne et à la force centrifuge dans l'écoulement spirale. Des modélisations simples permettent de retrouver de manière qualitative le comportement expérimental atypique de ces films. Une modélisation globale est proposée pour permettre un classement des différents types d'évaporateur à film ruisselant sur des critères de puissance thermique, taux d'évaporation et encombrement.