Le projet DESOLINATION, financé par le programme Horizon 2020 de l'Union européenne, fait des progrès remarquables dans sa mission de décarbonisation du dessalement. L'un des développements les plus passionnants provient de notre travail sur l'optimisation de l'énergie solaire. échangeurs de chaleur à utiliser dans dioxyde de carbone supercritique (sCO2) cycles de Brayton. Ces innovations pourraient révolutionner la façon dont nous produisons de l'électricité à partir de sources d'énergie renouvelables telles que l'énergie solaire. Voici un aperçu de la manière dont Dynamique des fluides numérique (CFD) joue un rôle clé dans cet effort.
Le rôle de la CFD : optimiser les performances des échangeurs de chaleur
Concevoir des échangeurs de chaleur capables de fonctionner dans ces conditions extrêmes n'est pas une mince affaire. Pour garantir la meilleure conception possible, DESOLINATION utilise Dynamique des fluides numérique (CFD)-un outil informatique puissant qui modélise l'écoulement des fluides et le transfert de chaleur dans des systèmes complexes.
La CFD permet à l'équipe du projet (en particulier TEMISTh) pour simuler les performances de l'échangeur de chaleur dans un environnement virtuel. Il s'agit d'analyser des facteurs clés tels que
- Efficacité thermique: L'efficacité avec laquelle l'échangeur transfère la chaleur d'un fluide à l'autre.
- Perte de charge: La réduction de la pression qui se produit lorsque le fluide circule dans l'échangeur de chaleur, ce qui peut avoir un impact sur les performances globales du système.
- Contraintes thermomécaniques: Les contraintes structurelles que l'échangeur doit supporter à des températures et des pressions élevées.
En utilisant la CFD, l'équipe peut trouver l'équilibre optimal entre l'efficacité thermique et la perte de charge, ce qui permet à l'échangeur de chaleur d'être performant tout en restant durable.
Que sont les échangeurs de chaleur et pourquoi sont-ils importants ?
A heat exchanger est un dispositif qui transfère la chaleur d'un fluide (liquide ou gaz) à un autre. Dans les systèmes énergétiques, ils sont essentiels pour convertir la chaleur en énergie utilisable. Dans le cadre du projet DESOLINATION, l'objectif est de créer des échangeurs de chaleur très efficaces, capables de fonctionner dans des conditions extrêmes, à des températures pouvant atteindre 600°C et à des pressions de 250 bars. Ces conditions sont requises pour un dioxyde de carbone supercritique (sCO2) cycle de Brayton, Ce processus utilise la chaleur pour produire de l'électricité de manière plus efficace que les cycles à vapeur traditionnels.
Essais en conditions réelles à l'Université du Roi Saud
Après avoir affiné la conception à l'aide de la CFD, l'étape suivante consiste à effectuer des essais en conditions réelles. L'équipe prévoit de faire fonctionner ces échangeurs de chaleur pour 4 000 heures dans une usine pilote à King Saud University. Ces tests permettront au projet de se rapprocher de l'objectif de Niveau de préparation technologique (TRL) 7, ce qui signifie que la technologie sera prête à être déployée dans des systèmes du monde réel.
Le rôle de la CFD : optimiser les performances des échangeurs de chaleur
Les résultats préliminaires de ces simulations sont prometteurs. L'équipe pense que leurs conceptions pourraient repousser les limites de ce qui est possible pour les échangeurs de chaleur dans les cycles de Brayton au sCO2. En cas de succès, ces innovations ouvriront la voie à des cycles de Brayton plus efficaces. énergie solaire à concentration (CSP) où l'énergie solaire est concentrée pour générer des niveaux élevés de chaleur, qui peuvent ensuite être utilisés pour produire de l'électricité.
La CFD : plus qu'un simple outil d'ingénierie
Au-delà de ses capacités techniques, la CFD s'est également révélée être un puissant outil de communication. Les simulations qu'elle crée fournissent des représentations visuellement attrayantes de la façon dont la chaleur et les fluides se déplacent dans le système, ce qui facilite l'explication de la science derrière le projet à un public plus large.
En utilisant la CFD pour concevoir et optimiser ces échangeurs de chaleur de pointe, le projet DESOLINATION fait un grand pas vers des systèmes énergétiques plus durables et plus efficaces, ce qui nous rapproche d'un avenir où le dessalement pourra être alimenté par des énergies propres et renouvelables.
