Diverses méthodes ont été proposées et développées pour réduire l'énergie nécessaire à la liquéfaction de l'hydrogène et améliorer son efficacité thermodynamique et exergétique. Une stratégie efficace consiste à utiliser la chaleur résiduelle des centrales électriques. Cette thèse examine trois scénarios novateurs pour utiliser 2 MW de chaleur excédentaire dans un cycle de liquéfaction de l'hydrogène. Le premier scénario intègre un cycle de réfrigération par absorption à eau-ammoniac (ABR) pour absorber la chaleur résiduelle et fournir une partie du prérefroidissement nécessaire. Le deuxième scénario dirige la chaleur résiduelle vers un cycle de réfrigération par diffusion-absorption (DAR) pour aider au prérefroidissement de l'hydrogène. Le troisième scénario utilise une combinaison de cycle de Rankine organique (ORC) et de cycle Kalina pour convertir la chaleur résiduelle en énergie électrique, complétant ainsi l'énergie nécessaire à la liquéfaction. Les simulations énergétiques ont révélé que le scénario basé sur l'ORC/Kalina atteignait la plus faible consommation d'énergie spécifique à 4.306 kWh/kg LH₂, surpassant légèrement les scénarios basés sur DAR et ABR. Tous les scénarios ont montré des coefficients de performance améliorés, environ 2% plus élevés que la base de référence et significativement meilleurs que les valeurs de référence. L'analyse du pincement a démontré une haute performance dans tous les scénarios, avec des différences de températures minimales entre les courbes chaudes et froides, indiquant une utilisation efficace de l'énergie. L'analyse exergétique a identifié les échangeurs de chaleur comme les principaux contributeurs à la destruction d'exergie, représentant près de la moitié du total dans chaque scénario. Le cycle basé sur ABR a présenté la plus haute efficacité exergétique totale à 52.47%, tandis que le scénario basé sur ORC/Kalina a montré la plus haute efficacité exergétique pour le processus de prérefroidissement de l'H₂ à 70.84% et la plus faible destruction exergétique globale. Ces résultats soulignent le potentiel d'intégration des systèmes de récupération de chaleur résiduelle pour améliorer l'efficacité de la liquéfaction de l'hydrogène.
| Date | 23 oct. 2024 |
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| langue originale | Anglais américain |
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| Établissement diplômant | - École de technologie supérieure
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| Superviseur | Adrian Ilinca (Directeur(-trice)) |
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- liquéfaction de l'hydrogène
- cycle de réfrigération par absorption eau-ammoniac
- cycle de Rankine organique
- cycle de puissance Kalina
- cycle de réfrigération par diffusionabsorption
Banijamali, S. M. (Auteur(e)),
Ilinca (Directeur(-trice)),
23 oct. 2024Thèses et mémoires: Mémoire de maîtrise › Maîtrise en ingénierie: Génie