Document

ED 398 Géosciences, Ressources Naturelles et Environnement
Proposition de sujet de thèse pour la rentrée universitaire 2016-2017 Thermodynamique du stockage de CO2 et de O2 dans des cavités salines Thermodynamics of salt caverns storage of CO2 and O2 Unité de recherche : MINES ParisTech, Centre de Géosciences, Equipe Géologie de l’Ingénieur et Géomécanique Localisation : 35 rue St Honoré 77300 Fontainebleau Directeur de thèse : TIJANI Michel Co‐encadrants : ROUABHI Ahmed, COQUELET Christophe et HADJ HASSEN Faouzi Contact scientifique : ahmed.rouabhi@mines‐paristech.fr Mots‐clés : thermodynamique, lois de comportement, CO2,O2,Saumure,roche saline Keywords : thermodynamics,behaviour laws, CO2,O2, brine,rock salt Description du sujet : Dans le contexte de la transition énergétique en France, le stockage massif de l'énergie est une question clé pour l'intégration de sources renouvelables dans le mix énergétique. Le procédé EMO (Electrolyse‐
méthanation‐Oxy‐carburant) est proposé pour apporter une solution en boucle fermée capable d'absorber l'excédent d'électricité et de le récupérer plus tard, via le stockage transitoire de CO2 et de O2. Ce processus implique le stockage temporaire de ces deux gaz dans des cavités salines qui ont l'avantage d'assurer une grande capacité et une réversibilité du stockage. L'objectif de la thèse est d'étudier les interactions qui s'opèrent entre les deux gaz et la cavité saline dans le but de décrire le comportement thermodynamique du stockage. Deux options sont à examiner : chaque gaz est stocké séparément dans une cavité ou un mélange des deux gaz est stocké. Ce travail s'appuiera sur des expériences thermodynamiques en laboratoire (masse volumique et solubilité gaz/liquide) qui visent à établir les lois d'état des gaz et à rendre compte des transferts de chaleur et de masse entre les gaz et la saumure présente dans la cavité. Les modèles développés seront implémentés dans un code numérique existant dédié à la modélisation et à l'optimisation du stockage de gaz en cavité saline. Enjeux scientifiques : Aspects thermodynamiques du CO2 et de O2 ainsi que de leur mélange, interaction entre les gaz, la saumure et le massif salin, couplage entre la thermodynamique des gaz et la thermomécanique du sel. Programme de rattachement : Thèse programmée dans le cadre d'un projet ANR qui regroupe plusieurs partenaires dont le CTP et GEOSCIENCES de MINES ParisTech. Financement : Contrat doctoral MINES ParisTech (CTP/Géosciences) Connaissances et compétences requises : Thermodynamique, mécanique des solides, modélisation numérique, goût pour le travail expérimental. Site de travail : Fontainebleau Références :  Rouabhi, M. Tijani, Problèmes thermodynamiques liés au stockage de fluides dans des cavités salines, rapport interne Mines‐ParisTech/Géosciences, 2012.  Coquelet, D. Richon, Experimental Determination of Phase Diagram and Modeling. Application to Refrigerant Mixtures, Int. J. Ref., 2009, 32, 1604‐1614