Etude d'Un Stockage Hybride de Chaleur et de Froid Intégrant un Cycle de Conversion d'Énergie à Co2 H/F EDF

Contexte
Le Groupe EDF s'engage activement dans la transition énergétique en accélérant le développement des énergies renouvelables (EnR). En 2020, EDF disposait d'une capacité installée d'EnR (hors hydroélectricité) de 13,8 GW et vise à atteindre près de 30 GW d'ici 2030 en combinant divers moyens de production décarbonés.
Le solaire thermodynamique à concentration (Concentrated Solar Power, CSP) est une filière EnR présentant une production d'énergie pilotable grâce à l'intégration d'un système de stockage thermique (Thermal Energy Storage, TES) à sel fondu et l'usage de cycle de conversion d'énergie thermodynamique à vapeur. En 2025, 7 GW de centrales CSP sont opérationnels dans le monde.
Description de la mission
Afin d'améliorer la performance de la filière CSP et réduire le coût de production d'électricité, EDF R&D travaille sur les concepts des futures centrales.
Une des pistes d'amélioration identifiée est de coupler le CSP avec le photovoltaïque (PV). On envisage ainsi d'apporter deux modifications technologiques par rapport à l'état de l'art du CSP actuel.

Changement de médium de stockage à haute température et ajout d'un stockage de froid L'augmentation de température de la source chaude et la réduction de température de la source froide simultanée permettent d'améliorer le rendement thermodynamique du cycle de conversion.
L'usage du stockage thermique à particules solides à la place du sel fondu solaire rend possible un fonctionnement du système à un niveau de température plus élevé. Tandis que la production et le stockage du froid permettent de profiter de la capacité à produire du froid avec un coefficient de performance (COP) intéressant.
Utilisation d'un cycle de conversion à CO2 supercritique et/ou transcritique
Le choix du cycle de conversion dépend évidemment de la température du stockage de chaleur. Avec une température de source chaude augmentée, l'usage du cycle à CO2 représente une piste additionnelle pour améliorer le rendement du cycle de conversion d'énergie tout en rendant les composants plus compacts et potentiellement plus flexibles.
Le principal objectif du stage sera de qualifier et quantifier la performance technique de la solution de stockage hybride de chaleur et de froid intégrant un cycle de conversion d'énergie à CO2. Le ou la stagiaire modélisera les cycles de conversion d'énergie à CO2 supercritique et transcritiques et évaluera leurs performances. Des simulations des cycles thermodynamiques seront réalisées à l'aide d'un logiciel dédié (ProSim, ...).
Une fois le travail de modélisation et de simulation réalisé, une attention particulière sera portée sur les composants de l'installation afin de fournir leur dimensionnement préliminaire et les coûts associés.
Une réflexion sur la possibilité de lancer une thèse de doctorat en lien avec le sujet est en cours.