{{{sourceTextContent.subTitle}}}
L'Institut Max Planck de Magdebourg mène des recherches pour développer un système de stockage d'énergie à l'épreuve du temps. LAUDA fournit la technologie de contrôle de la température.
{{{sourceTextContent.description}}}
L'Allemagne s'est fixé des objectifs ambitieux pour la révolution énergétique : La part des énergies renouvelables dans la consommation totale d'énergie devrait être de 80 % d'ici à 2050. Avec l'expansion de l'énergie éolienne, du photovoltaïque et d'autres sources d'énergie renouvelables ainsi que l'électrification croissante de la société, le monde des affaires, de la politique et des sciences est confronté à un défi majeur : le stockage efficace et durable de l'énergie excédentaire produite localement afin qu'elle puisse être injectée dans le réseau énergétique aux heures de pointe. Un concept d'efficacité énergétique très prometteur est "Power to Gas", dans lequel le méthane est obtenu à partir de l'énergie éolienne ou solaire par électrolyse et méthanisation. L'énergie est ensuite stockée sous forme de gaz et récupérée au besoin. La méthanisation pourrait également accélérer la montée en puissance des véhicules à essence dans le secteur automobile, tandis que le méthane nécessaire pour alimenter les véhicules pourrait être produit d'une manière écologique. Des chercheurs du monde entier travaillent à toute vitesse pour concevoir une technologie plus simple et plus pertinente en termes d'efficacité énergétique. L'Institut Max Planck pour la dynamique des systèmes techniques complexes à Magdebourg est une organisation de premier plan qui est déjà active dans ce domaine de recherche depuis sept ans. Pour réaliser des travaux dans son usine pilote, l'institut utilise un système de transfert de chaleur LAUDA qui doit répondre aux besoins très spécifiques des chercheurs.
Refroidissement rapide et de haute précision requis
LAUDA Heating and Cooling Systems, la division industrielle du fabricant d'appareils de chauffage et de refroidissement LAUDA, planifie et fabrique sur mesure des systèmes à température constante exactement selon les exigences du client. Un système de transfert de chaleur de type ITH 350 a été développé pour l'Institut Max Planck. Le système est utilisé pour contrôler la température d'un réacteur. Le système LAUDA doit être capable de fournir un refroidissement de 100 Kelvin par minute sans tomber en dessous du point final. Il doit donc refroidir rapidement, mais ne doit pas descendre en dessous d'un certain point de température et ne doit pas mettre en danger le processus réel. Ce défi a également posé des problèmes aux ingénieurs de LAUDA car les systèmes de transfert de chaleur sont généralement conçus pour un contrôle constant de la température. Les recherches menées à l'Institut Max Planck nécessitent un système qui refroidit extrêmement rapidement.
Refroidissement de 340 °C à 150 °C en quelques minutes - avec une extrême précision
La réaction de méthanisation génère beaucoup de chaleur et des températures élevées qui peuvent endommager le réacteur ou, surtout, le catalyseur. Jusqu'à présent, ce type de processus était généralement démarré lentement une fois et fonctionnait constamment pendant plusieurs semaines. Jens Bremer, chef de projet, explique les objectifs des chercheurs : "Nous essayons d'abord d'identifier comment ce processus peut être organisé de manière dynamique, puis de développer quelques concepts de base pour de nouvelles stratégies d'exploitation et de nouvelles conceptions de réacteurs. Nous avons déjà obtenu quelques premiers résultats prometteurs basés sur des calculs assistés par ordinateur et nous souhaitons maintenant utiliser le système pilote pour vérifier ces résultats". Les exigences en matière de contrôle de la température sont donc élevées. Le système de transfert de chaleur LAUDA est plus que capable de fournir la précision requise. "La performance et la dynamique du réacteur sont principalement déterminées par le refroidissement du réacteur. La régulation rapide de la température permet de réagir de manière flexible aux influences extérieures, telles qu'une diminution de l'approvisionnement en hydrogène, sans avoir à arrêter le réacteur ", explique Jens Bremer
Pendant le processus, le réacteur est chauffé électriquement à 340 °C. Une fois qu'une température définie est atteinte, une réaction exothermique est déclenchée et le système doit alors être rapidement refroidi à 150 °C. Une vanne électronique utilisée dans des situations normales et servant de dispositif de régulation serait beaucoup trop lente pour cette application particulière. En fonction du signal de commande, il est possible de régler la puissance frigorifique à l'aide de la vanne. Si le système est refroidi à l'eau de refroidissement, la capacité de refroidissement pour les tâches de refroidissement normales est limitée pour préserver les matériaux en cas de différences de température importantes. Dans ce cas, une ouverture rapide est nécessaire pour atteindre la vitesse de refroidissement nécessaire sans trop solliciter le matériau. C'est pourquoi les ingénieurs de LAUDA ont développé une vanne pneumatique à 3 voies qui s'ouvre en seulement 2 secondes pour assurer le refroidissement du caloporteur à plus de 150 °C par minute.
Le système de transfert de chaleur comprend deux circuits thermostatiques. Alors que le premier circuit contrôle la température dans une cuve tampon, le second circuit contrôle la température dans le dispositif de test de l'Institut Max Planck. Les deux circuits utilisent le même support et sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire de l'unité de stockage de supports. Une autre exigence du client pour le système était que le caloporteur puisse être utilisé à des températures allant jusqu'à 350 °C. LAUDA a donc choisi une huile thermique capable de satisfaire aux exigences élevées du matériau.
Satisfaction des besoins spécifiques des clients
LAUDA a développé et conçu le système spécial de transfert de chaleur selon les exigences de l'Institut Max Planck. Les conditions spatiales restreintes ont déjà été prises en compte lors de la phase de développement sur ordinateur. Le système devait être enfermé dans un dôme de sécurité spécial, ce qui rendait nécessaire le montage latéral des armoires électriques. A la demande du client, certaines buses sont situées sur la face inférieure de l'appareil. Le système LAUDA a été envoyé à Magdebourg pour être assemblé en deux parties, qui ont été soulevées dans l'enceinte en verre de sécurité par une grue
Le système de transfert de chaleur pour la recherche sur la méthanisation est le deuxième système que LAUDA a livré à l'Institut Max Planck. L'institut est plus que satisfait des services fournis par le fabricant de régulateurs de température : "Nous avons bénéficié d'une consultation et d'un service à la clientèle exceptionnels depuis la phase initiale de conception jusqu'à l'installation finale sur site. Aucun autre fabricant n'a été en mesure d'offrir une telle flexibilité pour notre situation spécifique", explique Jens Bremer, chef de projet.
