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FR3050263A1 - THERMAL ENERGY STORAGE DEVICE THROUGH PHASE CHANGE MATERIAL COMPRISING AN ELEMENT FOR CREATING LOAD LOSS - Google Patents

THERMAL ENERGY STORAGE DEVICE THROUGH PHASE CHANGE MATERIAL COMPRISING AN ELEMENT FOR CREATING LOAD LOSS Download PDF

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FR3050263A1
FR3050263A1 FR1653283A FR1653283A FR3050263A1 FR 3050263 A1 FR3050263 A1 FR 3050263A1 FR 1653283 A FR1653283 A FR 1653283A FR 1653283 A FR1653283 A FR 1653283A FR 3050263 A1 FR3050263 A1 FR 3050263A1
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FR
France
Prior art keywords
tubes
exchanger
coolant
heat transfer
transfer fluid
Prior art date
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Pending
Application number
FR1653283A
Other languages
French (fr)
Inventor
Pierre Garcia
Pierre Nivelon
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Publication date
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Abstract

L'invention concerne un dispositif de stockage d'énergie thermique par Matériau à Changement de Phase (MCP) comprenant au moins un MCP, une cuve et plusieurs échangeurs thermiques à fluide caloporteur, chaque échangeur comprenant : • une pluralité de tubes et un distributeur, le distributeur reliant les tubes entre eux et distribuant un fluide caloporteur à la pluralité de tubes, • et un collecteur, le collecteur reliant les tubes entre eux et collectant le fluide caloporteur de la pluralité de tubes, le distributeur et le collecteur comprenant respectivement une canalisation apte à l'introduction ou à l'évacuation du fluide caloporteur, le fluide caloporteur est diphasique liquide-gaz et un échangeur comprend au moins un élément agencé au niveau de la canalisation du collecteur pour créer une perte de charge dans la circulation du fluide caloporteur.The invention relates to a thermal energy storage device by means of a Phase Change Material (MCP) comprising at least one MCP, a tank and several thermal fluid heat exchangers, each exchanger comprising: a plurality of tubes and a distributor, the distributor connecting the tubes together and distributing a coolant to the plurality of tubes; and a collector, the manifold connecting the tubes to one another and collecting the coolant of the plurality of tubes, the distributor and the manifold respectively comprising a pipe suitable for introducing or discharging the coolant, the coolant is two-phase liquid-gas and an exchanger comprises at least one element arranged at the level of the manifold pipe to create a pressure drop in the circulation of the coolant .

Description

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

La présente invention concerne un échangeur thermique à fluide caloporteur et un dispositif de stockage d’énergie thermique par matériau à changement de phase comprenant ledit échangeur.The present invention relates to a heat exchanger heat transfer fluid and a thermal energy storage device by phase change material comprising said exchanger.

Le domaine de l’invention concerne les Systèmes de Stockage Thermiques (SST) par Matériaux à Changement de Phase (MCP). L’invention concerne plus particulièrement l’intégration d’un système de stockage thermique dans des centrales solaires à concentration, par exemple pour des centrales à génération directe de vapeur, ou encore la valorisation de la chaleur fatale des industries.The field of the invention relates to Thermal Storage Systems (SST) by Materials Phase Change (MCP). The invention relates more particularly to the integration of a thermal storage system in concentrating solar power plants, for example for plants with direct steam generation, or the recovery of fatal heat industries.

ETAT DE LA TECHNIQUESTATE OF THE ART

Les systèmes de stockage thermique offrent de nombreux bénéfices pour la gestion des industries. Par exemple, dans les centrales solaires à concentration, il existe un écart temporel entre la ressource solaire disponible et la demande en énergie. Ce problème se pose pour toutes les unités de production de chaleur intermittente. Le développement de systèmes de stockage permet de différer l’utilisation de la production de chaleur en collectant la chaleur pendant les périodes de fortes irradiations solaires afin de la restituer plus tard durant les périodes de non-ensoleillement ou durant la nuit.Thermal storage systems offer many benefits for the management of industries. For example, in concentrating solar power plants, there is a time gap between the available solar resource and the energy demand. This problem arises for all intermittent heat production units. The development of storage systems makes it possible to defer the use of heat production by collecting heat during periods of strong solar irradiation in order to restore it later during periods of non-sunshine or during the night.

Dans l’industrie des procédés, les systèmes de stockage thermique sont un moyen de valoriser la chaleur fatale. Cette chaleur, issue des rejets thermiques industriels, est disponible à des niveaux de température entre 30 et 90°C dans l’industrie agroalimentaire, papier-carton, chimie et même entre 200-500°C pour les industries des métaux, verre et ciment. Cependant, dans la plupart des cas, les périodes de disponibilité diffèrent des périodes d’utilisation, et sans solution de stockage, toute l’énergie en excès, inutilisable au moment de sa production, est simplement jetée dans le milieu extérieur (à l’atmosphère sous forme d’effluents gazeux ou dans les circuits d’eau naturels sous forme d’effluents liquides). Avec un système de stockage, l’énergie produite en excès durant la journée pourrait être injectée sur un réseau urbain de chaleur au moment des pics de consommation, le matin et le soir. Le stockage de chaleur permettrait également de transporter cette énergie sur un autre site industriel qui aurait besoin d’un apport thermique.In the process industry, thermal storage systems are a means of valuing fatal heat. This heat, resulting from industrial heat discharges, is available at temperature levels between 30 and 90 ° C in the food industry, paper-cardboard, chemistry and even between 200-500 ° C for the metal, glass and cement industries . However, in most cases, the periods of availability differ from the periods of use, and without a storage solution, all the energy in excess, unusable at the time of its production, is simply thrown into the outside environment (at the time of its production). atmosphere in the form of gaseous effluents or in natural water circuits in the form of liquid effluents). With a storage system, excess energy produced during the day could be injected into an urban heat network at the peak of consumption in the morning and evening. The storage of heat would also transport this energy to another industrial site that would need a heat input.

Il existe différents types de stockage ; sensible, latent et thermochimique.There are different types of storage; sensitive, latent and thermochemical.

Le stockage latent met en oeuvre des Matériaux à Changement de Phase (MCP) pour stocker la chaleur. Le stockage thermique est réalisé par stockage par enthalpie de changement d’état. C’est l’enthalpie de changement de phase, le plus souvent lors du changement d’état solide/liquide, qui est stockée. Cette énergie, qui est absorbée lors de la fusion et libérée lors de la solidification, résulte de l’établissement, ou de la rupture, de liaisons interatomiques ou intermoléculaires. La charge du système de stockage s’accompagne de la fusion du matériau de stockage, tandis que la décharge est réalisée par la solidification dudit matériau. Le matériau doit être judicieusement choisi en fonction de la température cible du système de stockage, afin que sa température de fusion soit dans la plage de température d’utilisation. Le changement de phase liquide-gazeux est bien plus intéressant énergétiquement parlant mais les difficultés de mise en œuvre liées à la gestion de volumes importants de gaz sous pression et à haute température limitent leur développement.Latent storage uses Phase Change Materials (PCMs) to store heat. The thermal storage is performed by storage enthalpy change of state. It is the enthalpy of phase change, most often during the change of solid / liquid state, which is stored. This energy, which is absorbed during melting and released during solidification, results from the establishment or rupture of interatomic or intermolecular bonds. The charge of the storage system is accompanied by the melting of the storage material, while the discharge is achieved by the solidification of said material. The material should be carefully chosen according to the target temperature of the storage system so that its melting temperature is within the operating temperature range. The change of liquid-gas phase is much more energetic but the implementation difficulties related to the management of large volumes of gas under pressure and at high temperature limit their development.

La chaleur échangée est appelée enthalpie de changement de phase ou chaleur latente et la quantité d’énergie est de l’ordre de 200 J/g si bien qu’en utilisant de tels MCP solide-liquide, il est possible de réduire les volumes de stockage. De ce fait, les matériaux sont réduits, ce qui diminue le prix du système, et limite les pertes thermiques qui sont proportionnelles à la surface extérieure du réservoir.The exchanged heat is called phase change enthalpy or latent heat and the amount of energy is of the order of 200 J / g so that by using such solid-liquid MCP it is possible to reduce the volumes of storage. As a result, the materials are reduced, which decreases the price of the system, and limits heat losses which are proportional to the external surface of the tank.

La densité énergétique peut ainsi être doublée par rapport aux systèmes sensibles. Elle est, en effet, de l’ordre de 15-60 kWh/m^ pour les systèmes de stockage sensible et de 60-120 kWh/m® pour les systèmes de stockage latent. Un des avantages majeurs de cette technologie est que le changement de phase peut se faire à pression et température constantes. Par conséquent, la décharge de l’énergie stockée se fait à température constante.The energy density can thus be doubled compared to sensitive systems. It is, in fact, of the order of 15-60 kWh / m ^ for sensitive storage systems and 60-120 kWh / m® for latent storage systems. One of the major advantages of this technology is that the phase change can be done at constant pressure and temperature. Therefore, the discharge of the stored energy is at a constant temperature.

Cependant, la faible conductivité thermique des MCP, de l’ordre de 0,2 à 0,5 W/(m.K) limite le transfert thermique au sein de ces matériaux. Les MCP sont alors insérés dans des cuves avec échangeurs à surface augmentée, tels que les tubes avec ailettes circulaires ou longitudinales pour maximiser le transfert thermique.However, the low thermal conductivity of the MCP, of the order of 0.2 to 0.5 W / (m.K) limits the heat transfer within these materials. MCPs are then inserted into vessels with increased surface exchangers, such as circular or longitudinal finned tubes to maximize heat transfer.

On connait notamment la technologie d’échangeur tube - calandre. Une calandre dans laquelle circule un fluide est parcourue par un faisceau de tubes dans lesquels un autre fluide s’écoule. Les deux fluides échangent de l’énergie par conduction à travers l’épaisseur des tubes. Dans le cas du stockage thermique cette technologie est adaptée, il n’y a plus échange entre deux fluides en mouvement, mais entre un fluide caloporteur qui circule dans les tubes et un MCP qui est fixe dans la calandre (mis à part les mouvements de convection naturelle en phase liquide). Lors de la charge, le fluide caloporteur arrive à une température supérieure à la température de fusion du MCP et cède de l’énergie à celui-ci, ce qui entraine sa fusion ; lors de la décharge, le fluide caloporteur entre à une température inférieure à la température de fusion du MCP et récupère l’énergie précédemment stockée, ce qui entraine la solidification du MCP.We know in particular the tube-shell heat exchanger technology. A shell in which a fluid circulates is traversed by a bundle of tubes in which another fluid flows. Both fluids exchange energy by conduction through the thickness of the tubes. In the case of thermal storage this technology is adapted, there is no longer exchange between two fluids in motion, but between a heat transfer fluid circulating in the tubes and a MCP which is fixed in the shell (apart from the movements of natural convection in the liquid phase). During charging, the coolant reaches a temperature above the melting temperature of the PCM and gives energy to it, which causes its melting; during the discharge, the heat transfer fluid enters at a temperature below the melting temperature of the MCP and recovers the previously stored energy, which causes the solidification of the MCP.

Pour l’optimisation des dispositifs de stockage, il peut être judicieux d’aménager plusieurs échangeurs dans une même cuve contenant le MCP, améliorant de ce fait l’isolation thermique globale, la réduction de la surface à calorifuger ; un seul volume de MCP est prévu, limitant les problématiques liées au remplissage des cuves. Enfin, une seule cuve étant nécessaire, les coûts sont réduits.For the optimization of the storage devices, it may be advisable to install several exchangers in the same tank containing the MCP, thereby improving the overall thermal insulation, the reduction of the surface to be insulated; a single volume of MCP is planned, limiting the problems related to the filling of the tanks. Finally, since only one tank is needed, the costs are reduced.

Toutefois, l’agencement de plusieurs échangeurs dans une même cuve pose des problèmes quant à la répartition du fluide caloporteur dans les différents échangeurs.However, the arrangement of several exchangers in the same tank poses problems as to the distribution of the heat transfer fluid in the different exchangers.

Il existe le besoin d’un dispositif de stockage d’énergie thermique par MCP comprenant une pluralité d’échangeurs résolvant la problématique de la répartition du fluide caloporteur dans les différents échangeurs.There is a need for a thermal energy storage device by MCP comprising a plurality of heat exchangers solving the problem of the distribution of the coolant in the different heat exchangers.

RESUME DE L’INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

La présente invention propose à cet effet un dispositif de stockage d’énergie thermique par Matériau à Changement de Phase (MCP) comprenant au moins un MCP, une cuve contenant le au moins un MCP et plusieurs échangeurs thermiques à fluide caloporteur plongeant au moins partiellement dans la cuve contenant le au moins un MCP, chaque échangeur comprenant : • une pluralité de tubes, un distributeur agencé à une première extrémité des tubes agencée en partie supérieure de la cuve, le distributeur reliant les tubes entre eux et distribuant un fluide caloporteur à la pluralité de tubes, • et un collecteur agencé à une deuxième extrémité des tubes agencée en partie inférieure de la cuve, le collecteur reliant les tubes entre eux et collectant le fluide caloporteur de la pluralité de tubes, le distributeur et le collecteur comprenant respectivement une canalisation apte à l’introduction ou à l’évacuation du fluide caloporteur.The present invention proposes for this purpose a thermal energy storage device by Phase Change Material (MCP) comprising at least one MCP, a vessel containing the at least one MCP and several thermal fluid heat exchangers plunging at least partially in the tank containing the at least one MCP, each exchanger comprising: a plurality of tubes, a distributor arranged at a first end of the tubes arranged in the upper part of the tank, the distributor connecting the tubes to one another and distributing a heat transfer fluid to the plurality of tubes, and a collector arranged at a second end of the tubes arranged in the lower part of the tank, the collector connecting the tubes to one another and collecting the coolant of the plurality of tubes, the distributor and the collector respectively comprising a pipe suitable for introducing or evacuating the coolant.

Avantageusement, le fluide caloporteur est un fluide diphasique à état liquide et état gazeux apte à circuler dans l’échangeur.Advantageously, the heat transfer fluid is a two-phase fluid in a liquid state and gaseous state able to circulate in the exchanger.

Avantageusement, le dispositif comporte au moins un élément agencé au moins partiellement au niveau de la canalisation du collecteur configuré pour créer une perte de charge dans la circulation du fluide caloporteur.Advantageously, the device comprises at least one element arranged at least partially at the duct of the manifold configured to create a pressure drop in the circulation of the coolant.

La canalisation du collecteur comprend un élément permettant de contrôler la répartition du débit de fluide caloporteur dans chacun des échangeurs. En effet, la mise en parallèle de plusieurs échangeurs nécessite une gestion de la répartition du fluide caloporteur. Les échangeurs sont disposés dans une cuve remplie de MCP, faisant partie du dispositif de stockage. Lors de l’arrivée du fluide caloporteur, ce dernier va pénétrer au sein des échangeurs par l’intermédiaire des canalisations débouchant sur les distributeurs. Le fluide caloporteur remplissant les échangeurs situés en périphérie du dispositif de stockage est donc soumis à des charges physiques plus importantes du fait que ce dernier doive parcourir une distance plus importante. Ce raisonnement est également valable pour les tubes situés en périphérie des échangeurs, soumis également à des charges physiques plus importantes. A titre d’exemple, si en fin de charge thermique, un échangeur se remplissait complètement en vapeur, alors cette vapeur pourrait remonter dans le tube lisse central et créer une circulation préférentielle dans cet échangeur, du fait d’une perte de charge plus faible que dans les autres échangeurs encore remplis de liquide. Ce déséquilibre des débits pourrait limiter la charge du stockage. Il est donc avantageux d’avoir un système permettant de gérer les pertes de charge liées à la circulation du fluide caloporteur au sein de l’échangeur. En effet, ces pertes de charge influencent de manière directe la quantité de fluide caloporteur à l’état liquide au sein de l’échangeur, et par la même occasion le remplissage de ce dernier en fluide caloporteur à l’état de vapeur. L’invention permet de manière avantageuse, de contrôler la répartition du débit de fluide caloporteur dans chacun des échangeurs.The duct of the manifold comprises an element for controlling the distribution of the heat transfer fluid flow in each of the exchangers. Indeed, the setting in parallel of several exchangers requires a management of the distribution of the coolant. The exchangers are arranged in a tank filled with MCP, forming part of the storage device. At the arrival of the coolant, the latter will enter the exchangers through the pipes leading to the distributors. The coolant filling the exchangers located at the periphery of the storage device is therefore subject to greater physical loads because the latter must travel a greater distance. This reasoning is also valid for the tubes located at the periphery of the exchangers, also subject to greater physical loads. For example, if at the end of the heat load, a heat exchanger was completely filled with steam, then this steam could go up in the central smooth tube and create a preferential circulation in this exchanger, due to a lower pressure drop than in the other exchangers still filled with liquid. This imbalance of flow could limit the storage load. It is therefore advantageous to have a system for managing the pressure losses related to the circulation of the heat transfer fluid within the exchanger. Indeed, these pressure losses directly influence the amount of heat transfer fluid in the liquid state within the exchanger, and at the same time the filling of the latter heat transfer fluid in the vapor state. The invention advantageously makes it possible to control the distribution of the coolant flow rate in each of the exchangers.

Ce contrôle peut être réalisé de deux manières, non exclusives l’une de l’autre, plusieurs éléments pouvant être présents : D’une manière passive par l’ajout d’une perte de charge au niveau de la canalisation du collecteur de chaque échangeur, limitant ainsi le débit sortant de liquide caloporteur sous forme liquide. Cette perte de charge ajoutée rend alors les pertes de charge liées à la circulation du fluide caloporteur négligeables et permet donc d’avoir une quantité de fluide caloporteur sensiblement identique entre les différents échangeurs du dispositif de stockage. D’une manière active, par une gestion de liquide dans chaque échangeur. Cette gestion implique pour chaque échangeur une mesure de pression différentielle entre les canalisations du distributeur et du collecteur permettant la déduction du niveau de liquide caloporteur, et une régulation du débit de sortie par une vanne de régulation placé sur la canalisation du collecteur.This control can be achieved in two ways, not exclusive of each other, several elements may be present: Passively by the addition of a pressure drop at the manifold pipe of each exchanger , thus limiting the outflow of heat transfer liquid in liquid form. This added pressure drop then makes the pressure losses related to the circulation of the coolant negligible and therefore allows to have a substantially identical amount of heat transfer fluid between the different exchangers of the storage device. In an active way, by a management of liquid in each exchanger. This management involves for each exchanger a differential pressure measurement between the manifold and manifold pipes allowing the deduction of the heat transfer liquid level, and a regulation of the output flow by a control valve placed on the manifold pipe.

Suivant un autre aspect séparable, le dispositif selon l’invention comprend une pluralité d’échangeurs.According to another separable aspect, the device according to the invention comprises a plurality of exchangers.

Avantageusement, le dispositif comprend des compensateurs de dilatation disposés entre les échangeurs et entre les échangeurs et la cuve, de sorte avantageusement d’une part à assurer une étanchéité de la cuve et avantageusement d’autre part à compenser les dilatations différentes des échangeurs. L’échangeur selon l’invention permet que ce dernier soit agencé en appui sur le fond de la cuve, sans nécessiter de raccordement dans cette zone.Advantageously, the device comprises expansion compensators disposed between the exchangers and between the exchangers and the vessel, so that it is advantageous firstly to seal the vessel and advantageously to compensate for the different expansions of the exchangers. The exchanger according to the invention allows the latter to be arranged in support on the bottom of the tank, without requiring connection in this area.

Suivant un autre aspect, l’invention concerne un procédé de stockage d’énergie thermique comprenant une étape de charge et/ ou une étape de décharge. Pour chaque étape, le fluide caloporteur est introduit en partie supérieure de la cuve et est évacué en partie supérieure également.In another aspect, the invention relates to a thermal energy storage method comprising a charging step and / or a discharge step. For each step, the heat transfer fluid is introduced into the upper part of the tank and is evacuated in the upper part as well.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les figures d’accompagnement suivantes dans lesquelles :The objects, objects, as well as the features and advantages of the invention will emerge more clearly from the detailed description of an embodiment of the latter which is illustrated by the following accompanying figures in which:

Figure 1 : Schéma de principe d’un dispositif de stockage par matériaux à changement de phase multi-échangeursFigure 1: Schematic diagram of a multi-exchanger phase change material storage device

Figures 2 : Gestion de la répartition des débits de fluide caloporteur selon un premier mode de réalisation utilisant une gestion passive.2: Management of the distribution of heat transfer fluid flow rates according to a first embodiment using passive management.

Figure 3 : Gestion de la répartition des débits de fluide caloporteur selon un premier mode de réalisation utilisant une gestion active.Figure 3: Management of the distribution of coolant flow rates according to a first embodiment using active management.

Figures 4 : Gestion de la répartition des débits de fluide caloporteur selon un deuxième mode de réalisation utilisant une gestion passiveFIGS. 4: Management of the distribution of the flows of coolant according to a second embodiment using passive management

Figure 5 : Gestion de la répartition des débits de fluide caloporteur selon un deuxième mode de réalisation utilisant une gestion activeFigure 5: Management of the distribution of heat transfer fluid flows according to a second embodiment using active management

EXPOSE DETAILLE DE MODES DE REALISATION PARTICULIERSDETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement.Before beginning a detailed review of embodiments of the invention, are set forth below optional features that may optionally be used in combination or alternatively.

On rappelle tout d’abord que l’invention concerne un dispositif de stockage d’énergie thermique par Matériau à Changement de Phase (MCP) comprenant au moins un élément configuré pour créer une perte de charge dans la circulation du fluide caloporteur.It is recalled first of all that the invention relates to a thermal energy storage device by Phase Change Material (PCM) comprising at least one element configured to create a pressure drop in the circulation of the coolant.

Avantageusement, suivant des variantes préférées mais non limitatives, l’invention comprend au moins un élément permettant de contrôler la répartition du débit de fluide caloporteur dans chacun des échangeurs, ledit élément étant agencé au moins partiellement au niveau de la canalisation du collecteur.Advantageously, according to preferred but non-limiting variants, the invention comprises at least one element making it possible to control the distribution of the heat transfer fluid flow rate in each of the exchangers, said element being arranged at least partially at the level of the ducting of the collector.

Avantageusement, l’élément crée une perte de charge en diminuant la section de passage du fluide caloporteur.Advantageously, the element creates a pressure drop by reducing the passage section of the heat transfer fluid.

Préférentiellement, la diminution de la section de passage du fluide caloporteur par l’élément se situe sur une portion unique de la canalisation du collecteur.Preferably, the reduction of the passage section of the heat transfer fluid by the element is located on a single portion of the manifold pipe.

Selon un mode de réalisation, le contrôle de la répartition du débit de fluide caloporteur est passif.According to one embodiment, the control of the distribution of the heat transfer fluid flow is passive.

Avantageusement, l’élément comprend un rétrécissement de la canalisation du collecteur.Advantageously, the element comprises a narrowing of the duct of the collector.

Avantageusement, l’élément consiste en une plaque percée, ou une membrane, ou une réduction du diamètre de la canalisation.Advantageously, the element consists of a pierced plate, or a membrane, or a reduction in the diameter of the pipe.

Selon un autre mode de réalisation, le contrôle de la répartition du débit de fluide caloporteur est actif.According to another embodiment, the control of the distribution of the heat transfer fluid flow is active.

Avantageusement, ledit élément est configuré pour gérer le niveau de liquide du fluide caloporteur dans l’échangeur thermique.Advantageously, said element is configured to manage the liquid level of the coolant in the heat exchanger.

Avantageusement, le dispositif comprend un élément de mesure de la pression différentielle entre le distributeur et le collecteur et dans lequel l’élément consiste en une vanne de régulation du débit de sortie du fluide caloporteur agencé au niveau de la canalisation du collecteur.Advantageously, the device comprises an element for measuring the differential pressure between the distributor and the manifold and in which the element consists of a control valve for the outlet flow rate of the coolant arranged at the level of the manifold pipe.

Avantageusement, le fluide caloporteur est configuré pour être à un état liquide au niveau de la deuxième extrémité des tubes, en partie inférieure de la cuve, et à un état vapeur au niveau de la première extrémité des tubes, en partie supérieure de la cuve.Advantageously, the coolant is configured to be in a liquid state at the second end of the tubes, in the lower part of the tank, and a vapor state at the first end of the tubes, in the upper part of the tank.

Avantageusement, les tubes s’étendent longitudinalement entre le distributeur et le collecteur.Advantageously, the tubes extend longitudinally between the distributor and the collector.

Avantageusement, les tubes sont droits et parallèles entre-eux.Advantageously, the tubes are straight and parallel to each other.

Avantageusement, le dispositif est apte à être agencé dans une cuve contenant un MCP de sorte à ce que les tubes s’étendent verticalement dans la cuve.Advantageously, the device is adapted to be arranged in a tank containing a MCP so that the tubes extend vertically in the tank.

Avantageusement, les canalisations respectivement du distributeur et du collecteur débouchent en partie supérieure de la cuve.Advantageously, the pipes respectively of the distributor and the collector open at the upper part of the tank.

Avantageusement, la canalisation du collecteur s’étend depuis le collecteur en direction du distributeur et est apte à être plongée dans le MCP.Advantageously, the ducting of the collector extends from the collector towards the distributor and is able to be immersed in the MCP.

Avantageusement, la canalisation du collecteur est isolée thermiquement.Advantageously, the duct of the collector is thermally insulated.

Avantageusement, le fluide caloporteur est à l’état liquide dans la canalisation du collecteur.Advantageously, the heat transfer fluid is in the liquid state in the duct of the collector.

Avantageusement, la cuve comprend une paroi inférieure, des parois latérales et une paroi supérieure définissant un volume intérieur recevant le au moins un MCP.Advantageously, the tank comprises a bottom wall, side walls and an upper wall defining an interior volume receiving the at least one MCP.

Avantageusement, la canalisation du distributeur et la canalisation du collecteur traversent la paroi supérieure de la cuve pour déboucher en dehors de la cuve.Advantageously, the pipe of the distributor and the pipe of the collector pass through the upper wall of the tank to open out of the tank.

Avantageusement, au moins un échangeur est agencé en appui sur la paroi inférieure de la cuve.Advantageously, at least one exchanger is arranged in support on the lower wall of the tank.

Avantageusement, les parois latérales de la cuve sont de section transversale hexagonale.Advantageously, the side walls of the tank are of hexagonal cross section.

Avantageusement, le dispositif comprend des compensateurs de dilatation configurés pour assurer une étanchéité entre le distributeur de chaque échangeur, et entre les distributeurs des échangeurs et la cuve.Advantageously, the device comprises expansion compensators configured to ensure a seal between the distributor of each exchanger, and between the distributors of the exchangers and the tank.

Avantageusement, le MCP est un MCP solide-liquide.Advantageously, the MCP is a solid-liquid MCP.

Suivant un autre aspect, l’invention concerne un procédé de stockage d’énergie thermique dans un dispositif comprenant une phase de charge au cours de laquelle pour chaque échangeur : - le fluide caloporteur pénètre dans chaque échangeur en partie supérieure par la canalisation du distributeur débouchant en partie supérieure de la cuve, - le distributeur en partie supérieure de l’échangeur distribue le fluide caloporteur à l’état gazeux à la pluralité de tubes, - le fluide caloporteur à l’état gazeux se condense dans les tubes entraînant la fusion du MCP, - le fluide caloporteur sous forme liquide est collecté par le collecteur en partie inférieure de l’échangeur - Le fluide caloporteur sous forme liquide traverse l’élémentAccording to another aspect, the invention relates to a method for storing thermal energy in a device comprising a charging phase during which for each exchanger: the heat transfer fluid enters each exchanger in the upper part through the ducting of the distributor opening in the upper part of the tank, the distributor in the upper part of the exchanger distributes the coolant in the gaseous state to the plurality of tubes, the coolant in the gaseous state condenses in the tubes causing the melting of the MCP, - the heat transfer fluid in liquid form is collected by the collector in the lower part of the exchanger - The heat transfer fluid in liquid form passes through the element

Le fluide caloporteur est évacué de l’échangeur par la canalisation du collecteur. L’invention concerne également un procédé de stockage comprenant une phase de décharge au cours de laquelle pour chaque échangeur : - le fluide caloporteur pénètre dans l’échangeur en partie supérieure par la canalisation du collecteur débouchant en partie supérieure de la cuve, - Le fluide caloporteur sous forme liquide traverse l’élément - le collecteur en partie inférieure de l’échangeur distribue le fluide caloporteur à l’état liquide à la pluralité de tubes. - le fluide caloporteur à l’état liquide se vaporise dans les tubes entraînant la solidification du MCP, - le fluide caloporteur à l’état gazeux est collecté par le distributeur en partie supérieure et est évacué de l’échangeur par la canalisation du distributeur.The coolant is evacuated from the exchanger through the manifold pipe. The invention also relates to a storage method comprising a discharge phase during which, for each exchanger: the heat transfer fluid enters the exchanger in the upper part through the duct of the manifold opening into the upper part of the vessel; coolant in liquid form passes through the element - the manifold at the bottom of the exchanger distributes the coolant in the liquid state to the plurality of tubes. - The heat transfer fluid in the liquid state vaporizes in the tubes causing solidification of the MCP, - the heat transfer fluid in the gaseous state is collected by the distributor in the upper part and is removed from the heat exchanger by the distributor pipe.

Avantageusement, l’invention concerne un procédé dans lequel le fluide caloporteur est à l’état liquide dans toute la canalisation du collecteur. L’invention concerne également un procédé de stockage comprenant les étapes suivantes : - Mesure pression différentielle - Détermination du niveau de liquide du fluide caloporteur dans l’échangeur - Contrôle de la vanne de régulation agencée sur la canalisation du collecteur. L’invention porte sur un échangeur thermique 1 comprenant un fluide caloporteur. L’échangeur thermique 1 selon l’invention est destiné à être agencé dans une cuve 14 pour former un dispositif de stockage d’énergie thermique. La cuve comprend au moins un MCP 13 et l’échangeur 1 est avantageusement au moins partiellement plongé dans le MCP 13 contenu dans la cuve 14.Advantageously, the invention relates to a method in which the coolant is in the liquid state throughout the duct of the collector. The invention also relates to a storage method comprising the following steps: - Differential pressure measurement - Determination of the liquid level of the heat transfer fluid in the exchanger - Control of the control valve arranged on the pipe of the collector. The invention relates to a heat exchanger 1 comprising a heat transfer fluid. The heat exchanger 1 according to the invention is intended to be arranged in a tank 14 to form a thermal energy storage device. The tank comprises at least one MCP 13 and the exchanger 1 is advantageously at least partially immersed in the MCP 13 contained in the tank 14.

Le fluide caloporteur est préférentiellement un fluide diphasique c’est-à-dire qu’il est configuré pour prendre alternativement deux phases ou états dans les conditions de fonctionnement de l’invention. Selon l’invention, le fluide caloporteur est à l’état liquide et à l’état gazeux dans les conditions de fonctionnement, c’est-à-dire de température et de pression, de l’échangeur 1 et du dispositif de stockage d’énergie thermique de l’invention.The heat transfer fluid is preferably a two-phase fluid that is to say that it is configured to take alternately two phases or states under the operating conditions of the invention. According to the invention, the heat transfer fluid is in the liquid state and in the gaseous state under the operating conditions, that is to say temperature and pressure, of the heat exchanger 1 and the storage device. thermal energy of the invention.

Le changement de phase ou d’état du fluide caloporteur se fait lors de la charge et de la décharge du dispositif de stockage d’énergie thermique au sein de l’échangeur 1 par transfert d’énergie thermique entre le fluide caloporteur et le MCP 13.The change of phase or state of the coolant is made during the charging and discharging of the thermal energy storage device within the heat exchanger 1 by transfer of thermal energy between the coolant and the MCP 13 .

Avantageusement, en charge, le fluide caloporteur pénètre dans l’échangeur 1 sous forme gazeuse, le transfert d’énergie se fait au profit du MCP 13 grâce au fluide caloporteur qui cède son énergie thermique. Le fluide caloporteur diminue alors en température et change d’état pour être à l’état liquide en sortie de l’échangeur 1. En décharge, le fluide caloporteur pénètre dans l’échangeur 1 sous forme liquide, le transfert d’énergie se fait au profit du fluide caloporteur grâce au MCP 13 qui cède son énergie thermique. Le fluide caloporteur augmente alors en température et change d’état pour être à l’état gazeux en sortie de l’échangeur 1.Advantageously, in charge, the heat transfer fluid enters the exchanger 1 in gaseous form, the energy transfer is in favor of the MCP 13 thanks to the heat transfer fluid which gives up its thermal energy. The coolant then decreases in temperature and changes state to be in the liquid state at the outlet of the exchanger 1. In discharge, the heat transfer fluid enters the exchanger 1 in liquid form, the energy transfer is made in favor of the heat transfer fluid thanks to the MCP 13 which gives up its thermal energy. The heat transfer fluid then increases in temperature and changes state to be in the gaseous state at the outlet of the exchanger 1.

Le stockage d’énergie latente permet d’absorber l’énergie de condensation de la vapeur du fluide caloporteur pendant la charge, et de restituer la chaleur latente pour évaporer le fluide caloporteur liquide pendant la décharge. Ce processus est avantageusement réalisé sans variation importante du niveau de température, ni avantageusement, de la qualité de l’énergie.The latent energy storage absorbs the condensation energy of the heat transfer medium vapor during charging, and restores the latent heat to evaporate the liquid heat transfer fluid during the discharge. This process is advantageously carried out without any significant variation in the temperature level, nor advantageously in the quality of the energy.

La cuve 14 contient au moins un MCP 13. Il peut être utilisé des mélanges de MCP 13. Dans la suite de la description, la référence à un MCP 13 n’est pas limitative. Différents MCP peuvent être utilisés notamment les MCP à transition solide/solide ou préférentiellement les MCP à transition solide/liquide. L’invention est adaptée à une vaste variété de MCP et donc à une large gamme de température de stockage. Les deux grandes catégories de MCP pouvant être utilisés sont les organiques (paraffine, acide gras, alcool,...) et les inorganiques (sels, hydrates de sel, alliages métalliques,...). Pour les réseaux de chaleur à vapeur (~180°C) le MCP utilisé aura une température de fusion de l’ordre de 100-120°C, par exemple : de l’érythritol, de l’acide sébacique, une paraffine,... Il est préféré de cibler un matériau qui ne s’oxyde pas et qui n’oxyde pas la structure métallique de l’échangeur 1 ou de la cuve 14 et qui ait une bonne enthalpie massique de changement de phase et qui ne soit pas toxique. De préférence, le MCP 13 aura une bonne capacité calorifique et une conductivité thermique la plus élevée possible.The tank 14 contains at least one MCP 13. It can be used mixtures of MCP 13. In the remainder of the description, the reference to a MCP 13 is not limiting. Different MCP may be used in particular solid / solid transition MCP or preferably solid / liquid transition MCP. The invention is suitable for a wide variety of MCPs and therefore a wide range of storage temperatures. The two main categories of MCP that can be used are organic (paraffin, fatty acid, alcohol, ...) and inorganics (salts, salt hydrates, metal alloys, ...). For steam heat networks (~ 180 ° C) the MCP used will have a melting temperature of the order of 100-120 ° C, for example: erythritol, sebacic acid, paraffin ,. It is preferred to target a material which does not oxidize and which does not oxidize the metal structure of the exchanger 1 or the vessel 14 and which has a good mass change phase enthalpy and which is not toxic. Preferably, the MCP 13 will have a good heat capacity and the highest possible thermal conductivity.

Le MCP 13 est un matériau à deux phases préférentiellement solide et liquide dont le passage entre ces deux phases stocke ou libère de l’énergie. Préférentiellement, le passage d’une première phase à une deuxième phase va nécessiter de la chaleur qui est donc stockée dans le MCP dans sa deuxième phase. A contrario, le passage de la deuxième phase à la première phase est exothermique et libère la chaleur stockée.MCP 13 is a preferably solid two-phase material whose passage between these two phases stores or releases energy. Preferably, the transition from a first phase to a second phase will require heat which is stored in the MCP in its second phase. On the other hand, the transition from the second phase to the first phase is exothermic and releases the stored heat.

Lorsque le dispositif de stockage d’énergie fonctionne pour stocker de l’énergie thermique, c’est-à-dire en charge, l’échangeur 1 apporte de la chaleur dans la cuve 14, il y a un échange de chaleur du fluide caloporteur vers le MCP 13 au travers de l’échangeur. Cette chaleur va permettre la transformation du MCP 13 de la première phase à la deuxième phase qui stockera alors la chaleur issue du fluide caloporteur. Lorsque le dispositif fonctionne pour restituer de l’énergie thermique, c’est-à-dire en décharge, l’échangeur 1 refroidit le MCP 13, il y a un échange de chaleur du MCP 13 vers le fluide caloporteur au travers de l’échangeur 2, ce qui permet le passage de la deuxième phase à la première phase. Cette transformation est exothermique. La chaleur libérée est récupérée par le fluide caloporteur. L’échangeur 1 comprend une pluralité de tubes 2. Avantageusement, le fluide caloporteur circule dans l’échangeur 1 et plus particulièrement dans les tubes 2. C’est au sein des tubes 2 de l’échangeur 1 qu’a lieu le changement de phase du fluide caloporteur. L’échangeur 1 selon l’invention est destiné à être au moins partiellement immergé dans une cuve 14 contenant au moins un MCP 13.When the energy storage device operates to store thermal energy, that is to say in charge, the heat exchanger 1 brings heat into the tank 14, there is a heat exchange of the heat transfer fluid to the MCP 13 through the exchanger. This heat will allow the transformation of the MCP 13 from the first phase to the second phase, which will then store the heat from the coolant. When the device operates to restore thermal energy, that is to say in discharge, the heat exchanger 1 cools the MCP 13, there is a heat exchange from the MCP 13 to the heat transfer fluid through the exchanger 2, which allows the transition from the second phase to the first phase. This transformation is exothermic. The heat released is recovered by the coolant. The exchanger 1 comprises a plurality of tubes 2. Advantageously, the coolant circulates in the exchanger 1 and more particularly in the tubes 2. It is within the tubes 2 of the exchanger 1 that the change of phase of the coolant. The exchanger 1 according to the invention is intended to be at least partially immersed in a tank 14 containing at least one MCP 13.

Les tubes 2 comprennent une première extrémité 3 et une deuxième extrémité 4. Avantageusement, la première extrémité 3 est apte à être agencée en partie supérieure de l’échangeur 1 tandis que la deuxième extrémité 4 est apte à être agencée en partie inférieure de l’échangeur 1. Cette disposition se retrouve ainsi lorsque l’échangeur 1 est agencé dans la cuve 14 du dispositif, c’est-à-dire que la première extrémité 3 des tubes 2 est disposée en partie supérieure 17 de la cuve 14 et la deuxième extrémité 4 des tubes 2 est disposée en partie inférieure 18 de la cuve 14.The tubes 2 comprise a first end 3 and a second end 4. Advantageously, the first end 3 is adapted to be arranged in the upper part of the exchanger 1 while the second end 4 is adapted to be arranged in the lower part of the exchanger 1. This arrangement is thus found when the exchanger 1 is arranged in the tank 14 of the device, that is to say that the first end 3 of the tubes 2 is disposed in the upper portion 17 of the tank 14 and the second end 4 of the tubes 2 is disposed in the lower part 18 of the tank 14.

On entend par partie supérieure, la zone située au-dessus, suivant un axe vertical, d’un plan médian horizontal. La partie supérieure est préférentiellement le tiers supérieur respectivement de la cuve 14 ou de l’échangeur 1.The upper part is the area above, along a vertical axis, of a horizontal median plane. The upper part is preferably the upper third respectively of the tank 14 or the exchanger 1.

On entend par partie inférieure, la zone située au-dessous, suivant un axe vertical, d’un plan médian horizontal. La partie inférieure est préférentiellement le tiers inférieur respectivement de la cuve 14 ou de l’échangeur 1. L’échangeur 1 comprend un distributeur 5 mettant en communication fluidique les premières extrémités 3 des tubes 2 et un collecteur 6 mettant en communication fluidique les deuxièmes extrémités 4 des tubes 2. Le distributeur 5 et le collecteur 6 ont un rôle fonctionnel de formation du réseau fluidique pour la circulation du fluide caloporteur dans l’échangeur 1.By lower part is meant the area below, along a vertical axis, a horizontal median plane. The lower part is preferably the lower third respectively of the tank 14 or the exchanger 1. The exchanger 1 comprises a distributor 5 putting in fluid communication the first ends 3 of the tubes 2 and a collector 6 putting in fluid communication the second ends 4 of the tubes 2. The distributor 5 and the collector 6 have a functional role of formation of the fluidic network for the circulation of the coolant in the exchanger 1.

Le distributeur 5 et le collecteur 6 assurent une répartition avantageusement uniforme du fluide caloporteur aux tubes 2.The distributor 5 and the collector 6 provide an advantageously uniform distribution of the coolant to the tubes 2.

Avantageusement, les tubes 2 sont solidaires du corps 24 du distributeur 5 et du corps 25 du collecteur 6 respectivement par leurs premières extrémités 3 et par leurs deuxièmes extrémités 4 qui sont par exemple soudées aux corps 24, 25.Advantageously, the tubes 2 are integral with the body 24 of the distributor 5 and the body 25 of the collector 6 respectively by their first ends 3 and by their second ends 4 which are for example welded to the bodies 24, 25.

Le distributeur 5 comprend une canalisation 7 destinée à l’introduction ou à la sortie du fluide caloporteur de l’échangeur 1, plus précisément des tubes 2.The distributor 5 comprises a pipe 7 intended for the introduction or the outlet of the heat transfer fluid of the exchanger 1, more specifically tubes 2.

Le collecteur 6 comprend une canalisation 8 destinée à l’introduction ou à la sortie du fluide caloporteur de l’échangeur 1, plus précisément des tubes 2.The collector 6 comprises a pipe 8 intended for the introduction or the outlet of the heat transfer fluid of the exchanger 1, more precisely tubes 2.

Dans un mode de réalisation particulier, illustrés aux figures 4 et 5, la canalisation 8 du collecteur 6 s’étend en direction du distributeur 5. La canalisation 8 est solidaire du collecteur 6 et est agencée du même côté que les tubes 2 relativement au corps 25 de collecteur 6.In a particular embodiment, illustrated in Figures 4 and 5, the pipe 8 of the manifold 6 extends towards the distributor 5. The pipe 8 is integral with the manifold 6 and is arranged on the same side as the tubes 2 relative to the body 25 of collector 6.

Les tubes 2 peuvent être de n’importe quelle section, avec une préférence marquée pour les tubes à section circulaire qui sont les plus simples à concevoir et qui résistent le mieux à la pression. La disposition des tubes 2 peut également varier, ils peuvent être en carré, en triangle,...The tubes 2 can be of any section, with a marked preference for the circular section tubes which are the simplest to design and which are most resistant to pressure. The arrangement of the tubes 2 can also vary, they can be in square, in triangle, ...

Les tubes 2 peuvent être en acier, les nuances classiques pour une paroi sous pression sont P235GH, P265GH, P355GH ; en l’absence de pression, les aciers inoxydables 304, 316 peuvent être utilisés, en aluminium, en cuivre, ou en autre métal ou alliage. Avec une préférence pour l’acier ayant un faible coût, qui est solide et résistant à la pression et l’aluminium, facile à travailler, bon conducteur thermique.The tubes 2 may be steel, the conventional grades for a pressure wall are P235GH, P265GH, P355GH; in the absence of pressure, stainless steels 304, 316 may be used, aluminum, copper, or other metal or alloy. With a preference for low cost steel, which is strong and pressure resistant and aluminum, easy to work, good thermal conductor.

Classiquement, les tubes 2 sont entourés d’ailettes circulaires augmentant la surface d’échange thermique ou bien d’inserts de plus grandes dimensions permettant en plus de maintenir les tubes solidaires entre eux.Conventionally, the tubes 2 are surrounded by circular fins increasing the heat exchange surface or inserts of larger dimensions in addition to maintaining the tubes integral with each other.

Le distributeur 5 et le collecteur 6 comportent respectivement un corps (24 et 25). Ce corps est délimité par deux plaques. Dans le cas du distributeur 5, la plaque supérieure est forée présentant deux orifices communiquant avec les canalisations 7 et 8, la plaque inférieure est forée présentant plusieurs orifices communiquant avec les tubes 2. Dans le cas du collecteur 6, la plaque supérieure est forée présentant plusieurs orifices communiquant avec les tubes 2 et un orifice communiquant avec le canal 8, la plaque inférieure n’est pas forée. Pour le distributeur 5, comme le collecteur 6, les plaques supérieures et inférieures sont perpendiculaires aux tubes 2. Le distributeur 5 et le collecteur 6 sont également délimités par des parois latérales ne présentant aucun orifice. Les canalisations 7 et 8 peuvent avoir les mêmes dimensions en section que les tubes 2 et avoir la même composition.The distributor 5 and the collector 6 respectively comprise a body (24 and 25). This body is delimited by two plates. In the case of the distributor 5, the upper plate is drilled having two orifices communicating with the pipes 7 and 8, the lower plate is drilled having several orifices communicating with the tubes 2. In the case of the manifold 6, the upper plate is drilled with several orifices communicating with the tubes 2 and an orifice communicating with the channel 8, the lower plate is not drilled. For the distributor 5, as the collector 6, the upper and lower plates are perpendicular to the tubes 2. The distributor 5 and the collector 6 are also delimited by side walls having no orifice. The pipes 7 and 8 may have the same dimensions in section as the tubes 2 and have the same composition.

Les tubes 2 s’étendent avantageusement verticalement. Les tubes 2 s’étendent longitudinalement entre le collecteur 6 et le distributeur 5, préférentiellement les tubes 2 sont droits et parallèles les uns aux autres.The tubes 2 extend advantageously vertically. The tubes 2 extend longitudinally between the collector 6 and the distributor 5, preferably the tubes 2 are straight and parallel to each other.

Selon un premier mode de réalisation, décrit aux figures 2 et 3, la canalisation 8 du collecteur 6 est configurée pour déboucher en partie inférieure de l’échangeur 1.According to a first embodiment, described in FIGS. 2 and 3, the duct 8 of the collector 6 is configured to open at the bottom of the exchanger 1.

Selon un deuxième mode de réalisation, décrit aux figures 4 et 5, la canalisation 7 du distributeur 5 et la canalisation 8 du collecteur 6 sont configurées pour déboucher en partie supérieure de l’échangeur 1. La canalisation 8 débouche au-delà de la face supérieure du distributeur 5. La canalisation 8 traverse le distributeur 5 sans être en communication fluidique avec celui-ci. Les canalisations 7 et 8 débouchent alors sur la face supérieure de l’échangeur 1. On entend par face supérieure, la surface de l’échangeur 1 située au-dessus de la première extrémité des tubes 2. La face supérieure de l’échangeur 1 correspond préférentiellement à la face supérieure du corps 24 du distributeur 5. L’échangeur 1 étant agencé dans une cuve 14, les canalisations 7, 8 débouchent en partie supérieure de la cuve 14. Préférentiellement au niveau de la face supérieure de la cuve 14. Les raccordements de l’échangeur 1 sont donc réalisées par le haut ce qui facilite l’assemblage de l’échangeur 1 dans la cuve 14 ainsi que son extraction pour réparation ou remplacement.According to a second embodiment, described in FIGS. 4 and 5, the duct 7 of the distributor 5 and the duct 8 of the collector 6 are configured to open into the upper part of the exchanger 1. The duct 8 opens out beyond the face The duct 8 passes through the dispenser 5 without being in fluid communication with it. The pipes 7 and 8 then open on the upper face of the heat exchanger 1. The upper surface means the surface of the heat exchanger 1 located above the first end of the tubes 2. The upper face of the heat exchanger 1 preferably corresponds to the upper face of the body 24 of the distributor 5. The exchanger 1 being arranged in a tank 14, the pipes 7, 8 open into the upper part of the tank 14. Preferably at the upper face of the tank 14. The connections of the exchanger 1 are thus made from the top which facilitates the assembly of the exchanger 1 in the tank 14 and its extraction for repair or replacement.

Dans un mode de réalisation, comme dans l’autre, le fluide caloporteur circulant au sein de l’échangeur 1 est soumis à différentes charges physiques perturbant sa répartition au sein de l’échangeur 1.In one embodiment, as in the other, the coolant circulating in the exchanger 1 is subjected to different physical loads disturbing its distribution within the exchanger 1.

La figure 3 illustre un mode de réalisation où la répartition du débit de fluide caloporteur est gérée de manière passive. Un élément de restriction 23 est ajouté au niveau de la canalisation du collecteur 8.FIG. 3 illustrates an embodiment where the distribution of the coolant flow rate is managed passively. A restriction element 23 is added at the manifold pipe 8.

On entend par élément de restriction tout élément permettant le rétrécissement de la section de la canalisation du collecteur 8. A titre d’exemple non limitatif, cet élément peut correspondre à une plaque, du diamètre de la canalisation 8 percée, à une membrane, à une réduction du diamètre de la canalisation...The term "restriction element" means any element allowing the section of the duct of the collector 8 to be narrowed. By way of non-limiting example, this element may correspond to a plate, from the diameter of the pierced pipe 8, to a membrane, to a reduction in the diameter of the pipe ...

On entend par une gestion du fluide caloporteur de manière passive, une gestion utilisant un élément de restriction apte à adopter un seul état. En effet, dans le cas d’une gestion passive, l’élément de restriction comporte une structure non variable, aboutissant pour un débit de fluide caloporteur donné à une perte de charge correspondante. A titre d’exemple, lorsque l’élément de restriction correspond à une diminution de la dimension de section du canal 8, cette diminution est fixe et ne peut pas être modifiée.Passive management of the heat transfer fluid means management using a restriction element able to adopt a single state. Indeed, in the case of passive management, the restriction element comprises a non-variable structure, resulting for a given heat transfer fluid flow at a corresponding pressure drop. By way of example, when the restriction element corresponds to a decrease in the section size of the channel 8, this reduction is fixed and can not be modified.

Pendant l’étape de charge, le fluide caloporteur sous forme gazeuse va pénétrer dans l’échangeur 1 par l’intermédiaire de la canalisation 7 du distributeur. Il circule ensuite dans le distributeur 5 agencé en partie supérieure 17 de la cuve 14. Le fluide caloporteur pénètre par la face supérieure du corps 24 du distributeur 5 grâce à la canalisation 7. Le distributeur distribue de manière homogène le fluide caloporteur dans les tubes 2, où il se condense en entraînant la fusion du MCP 13. Le fluide caloporteur à l’état liquide est recueilli en partie inférieure 18 de la cuve 14 par le collecteur 6. Le fluide caloporteur pour, sortir de la cuve, traverse le collecteur 6 et remonte dans la canalisation 8. L’élément de restriction 23 va être situé au niveau de la canalisation 8 du collecteur.During the charging step, the coolant in gaseous form will enter the exchanger 1 through the channel 7 of the distributor. It then circulates in the distributor 5 arranged in the upper part 17 of the tank 14. The heat transfer fluid enters through the upper face of the body 24 of the distributor 5 through the pipe 7. The distributor distributes homogeneously the coolant in the tubes 2 , where it condenses by causing the melting of the MCP 13. The heat transfer fluid in the liquid state is collected in the lower part 18 of the tank 14 by the collector 6. The heat transfer fluid to exit the tank through the collector 6 and goes up in the pipe 8. The restriction element 23 will be located at the pipe 8 of the collector.

Préférentiellement, l’élément 23 se situe à la jonction entre le collecteur 25 et la canalisation 8 du collecteur 6.Preferably, the element 23 is located at the junction between the collector 25 and the pipe 8 of the collector 6.

Cet élément de restriction va provoquer une perte de charge importante et brutale, limitant le débit de fluide caloporteur en sortie de cet élément de restriction 23.This restriction element will cause a large and sudden pressure drop, limiting the heat transfer fluid flow at the outlet of this restriction element 23.

Cette perte de charge due à l’élément 23, rend négligeable les pertes de charge liées à une circulation normale du fluide caloporteur et permet donc une répartition sensiblement égale des débits de fluide caloporteur au sein des échangeurs et des tubes 2.This pressure drop due to the element 23 makes negligible the pressure losses related to a normal circulation of the heat transfer fluid and thus allows a substantially equal distribution of heat transfer fluid flows within the exchangers and tubes 2.

On entend par circulation normale, la circulation du fluide caloporteur lors de l’utilisation du dispositif sans ajout d’élément de restriction du diamètre des tubes 2 ou dans les canaux du distributeur ou du collecteur.By normal circulation is meant the circulation of the coolant during the use of the device without the addition of a restriction element for the diameter of the tubes 2 or in the channels of the distributor or the collector.

Avantageusement le rapport entre les pertes de charge liées à la circulation normale du fluide caloporteur dans le collecteur et les pertes de charge liées à l’élément de restriction est d’au minimum 5. Inversement, l’étape de décharge, le fluide caloporteur sous forme liquide pénétre dans l’échangeur 1 par la canalisation 8 du collecteur 25. Le fluide caloporteur va circuler à travers l’élément de restriction 23. Le fluide caloporteur pénétre par la face supérieure du corps 25 en partie inférieure 18 de la cuve 14. Le collecteur 6 distribue de manière homogène le fluide caloporteur dans les tubes 2, où la solidification du MCP 13 permet la vaporisation du fluide caloporteur. Le fluide caloporteur à l’état gazeux est recueilli en partie supérieure 17 de la cuve 14 par le distributeur 5. Le fluide caloporteur, pour sortir de la cuve, traverse le distributeur 5 et remonte dans la canalisation 7 du distributeur 5 avant d’être extrait de la cuve 14.Advantageously, the ratio between the pressure drops related to the normal circulation of the heat transfer fluid in the collector and the pressure losses related to the restriction element is at least 5. Conversely, the discharge step, the heat transfer fluid under liquid form enters the exchanger 1 through the pipe 8 of the manifold 25. The heat transfer fluid will flow through the restriction member 23. The heat transfer fluid enters through the upper face of the body 25 in the lower part 18 of the tank 14. The collector 6 homogeneously distributes the coolant in the tubes 2, where the solidification of the MCP 13 allows the vaporization of the coolant. The coolant in the gaseous state is collected in the upper part 17 of the tank 14 by the distributor 5. The heat transfer fluid, to exit the tank, passes through the distributor 5 and back into the channel 7 of the distributor 5 before being extracted from the tank 14.

Avantageusement, l’échangeur 1 comprend un niveau de liquide 12 dans les tubes 2 variable selon l’étape de charge ou de décharge mais se situant toujours au-dessus du collecteur 6. Le niveau de liquide 12 illustre la séparation des deux phases du fluide caloporteur, la phase gazeuse, la vapeur 11 étant au-dessus de la phase liquide 10. Ainsi, le fluide caloporteur est toujours à l’état liquide dans le collecteur 6 et donc dans la canalisation 8 et toujours à l’état gazeux dans le corps du distributeur 24 et dans la canalisation 7 du distributeur.Advantageously, the exchanger 1 comprises a level of liquid 12 in the tubes 2 variable according to the charging or discharging step but always located above the collector 6. The liquid level 12 illustrates the separation of the two phases of the fluid coolant, the gaseous phase, the steam 11 being above the liquid phase 10. Thus, the heat transfer fluid is always in the liquid state in the manifold 6 and therefore in the pipe 8 and still in the gaseous state in the body of the distributor 24 and in the channel 7 of the distributor.

La figure 3 illustre un mode de réalisation où la répartition du débit de fluide caloporteur est gérée de manière active. Un élément de restriction 23 est ajouté au niveau de la canalisation 8 du collecteur. Cet élément de restriction est une vanne de régulation 26 du débit de sortie de fluide caloporteur au sein de la canalisation 8 du collecteur.FIG. 3 illustrates an embodiment in which the distribution of the heat transfer fluid flow is actively managed. A restriction element 23 is added at the manifold pipe 8. This restriction element is a control valve 26 of the coolant outlet flow rate within the duct 8 of the collector.

On entend par une gestion du fluide caloporteur de manière active, une gestion utilisant un élément de restriction apte à adopter plusieurs états. En effet cet élément de restriction 23 peut adopter un état où la perte de charge engendrée par sa présence est nulle, il s’agit du cas ou la vanne de régulation 26 est totalement ouverte. Cet élément de restriction 23 peut également adopter différents états correspondant à différentes ouvertures de la vanne de régulation 26, aboutissant à une restriction de la canalisation 8 du collecteur plus ou moins importante. Plus la restriction de la canalisation 8 du collecteur est important plus les pertes de charge le sont également.An active management of the heat transfer fluid means a management using a restriction element able to adopt several states. Indeed this restriction element 23 can adopt a state where the pressure drop generated by its presence is zero, this is the case where the control valve 26 is fully open. This restriction element 23 can also adopt different states corresponding to different openings of the control valve 26, resulting in a restriction of the duct 8 of the more or less important collector. The more the restriction of the duct 8 of the collector is important plus the pressure losses are too.

Cette gestion active implique pour chaque échangeur 1, une mesure de pression différentielle entre le distributeur 5 et le collecteur 6, grâce à un capteur de pression 22, permettant de déduire le niveau de fluide caloporteur liquide 10. Une régulation de ce fluide caloporteur liquide 10 sera effectuée grâce â une vanne de régulation 26 placée sur la canalisation 8 du collecteur.This active management involves for each exchanger 1, a differential pressure measurement between the distributor 5 and the collector 6, by means of a pressure sensor 22, to deduce the level of liquid coolant 10. A regulation of this liquid heat-transfer fluid 10 will be performed through a control valve 26 placed on the pipe 8 of the collector.

Pendant l’étape de charge, le fluide caloporteur sous forme gazeuse va pénétrer dans l’échangeur 1 par l’intermédiaire de la canalisation 7 du distributeur. Il circule ensuite dans le distributeur 5 agencé en partie supérieure 17 de la cuve 14. Le fluide caloporteur pénétre par la face supérieure du corps 24 du distributeur 5 grâce â la canalisation 7. Le distributeur distribue de manière homogène le fluide caloporteur dans les tubes 2, où il se condense en entraînant la fusion du MCP 13. Le fluide caloporteur â l’état liquide est recueilli en partie inférieure 18 de la cuve 14 par le collecteur 6. Le fluide caloporteur pour sortir de la cuve traverse le collecteur 6 et remonte dans la canalisation 8. Un capteur de pression 22 va mesurer la différence de pression entre le distributeur 5 et le collecteur 6. En fonction de cette différence de pression, l’ouverture de la vanne de régulation 26 sera plus ou moins importante permettant la régulation du débit du fluide caloporteur. L’ouverture de la vanne peut être réalisée manuellement ou électroniquement.During the charging step, the coolant in gaseous form will enter the exchanger 1 through the channel 7 of the distributor. It then circulates in the distributor 5 arranged in the upper part 17 of the tank 14. The coolant penetrates through the upper face of the body 24 of the distributor 5 through the pipe 7. The distributor distributes homogeneously the coolant in the tubes 2 , where it condenses by causing the melting of the MCP 13. The heat transfer fluid in the liquid state is collected in the lower part 18 of the tank 14 by the collector 6. The coolant to exit the tank passes through the collector 6 and goes back in the pipe 8. A pressure sensor 22 will measure the pressure difference between the distributor 5 and the manifold 6. Depending on this pressure difference, the opening of the control valve 26 will be more or less important for the regulation the flow of the coolant. The opening of the valve can be done manually or electronically.

Inversement, l’étape de décharge, le fluide caloporteur sous forme liquide pénètre dans l’échangeur 1 par la canalisation 8 du collecteur 25. Un capteur de pression 22 va mesurer la différence de pression entre le distributeur 5 et le collecteur 6. Le fluide caloporteur va circuler à travers la vanne de régulation 26 dont l’ouverture dépendra de la différence de pression. Le fluide caloporteur pénètre par la face supérieure du corps 25 en partie inférieure 18 de la cuve 14. Le collecteur 6 distribue de manière homogène le fluide caloporteur dans les tubes 2, où il la solidification du MCP 13 permet la vaporisation du fluide caloporteur. Le fluide caloporteur â l’état gazeux est recueilli en partie supérieure 17 de la cuve 14 par le distributeur 5. Le fluide caloporteur pour sortir de la cuve traverse le distributeur 5 et remonte dans la canalisation 7 du distributeur 5 avant d’être extrait de la cuve 14.Conversely, the discharge step, the heat transfer fluid in liquid form enters the exchanger 1 through the pipe 8 of the manifold 25. A pressure sensor 22 will measure the pressure difference between the distributor 5 and the collector 6. The fluid coolant will flow through the control valve 26 whose opening will depend on the pressure difference. The heat transfer fluid enters through the upper face of the body 25 in the lower part 18 of the tank 14. The manifold 6 homogeneously distributes the coolant in the tubes 2, where it solidifies the MCP 13 allows the vaporization of the heat transfer fluid. The coolant in the gaseous state is collected in the upper part 17 of the tank 14 by the distributor 5. The heat transfer fluid to exit the tank passes through the distributor 5 and back into the pipe 7 of the distributor 5 before being extracted from the tank 14.

Les figures 4 et 5 concernent respectivement la gestion de la répartition des débits de fluide caloporteur de manière passive pour la figure 4 et de manière active pour la figure 5, selon un second mode de réalisation. Les canalisations 7, 8 débouchent en partie supérieure de la cuve 14. Préférentiellement au niveau de la face supérieure 17 de la cuve 14.Figures 4 and 5 respectively relate to the management of the distribution of the heat transfer fluid flow passively for Figure 4 and actively for Figure 5, according to a second embodiment. The pipes 7, 8 open into the upper part of the tank 14. Preferably at the upper face 17 of the tank 14.

Les raccordements de l’échangeur 1 sont donc réalisés par le haut ce qui facilite l’assemblage de l’échangeur 1 dans la cuve 14 ainsi que son extraction pour réparation ou remplacement.The connections of the exchanger 1 are thus made from the top which facilitates the assembly of the exchanger 1 in the tank 14 and its extraction for repair or replacement.

Dans le cas d’une gestion passive, l’élément de restriction 23 est situé au sein de la canalisation 8 du collecteur, préférentiellement à la jonction entre le collecteur 25 et la canalisation 8.In the case of passive management, the restriction element 23 is located within the pipe 8 of the collector, preferably at the junction between the collector 25 and the pipe 8.

Dans le cas d’une gestion active, le capteur de pression mesure la différence de pression entre le distributeur et le collecteur, et la vanne de régulation 26 se situe au sein de la canalisation 8 du collecteur.In the case of active management, the pressure sensor measures the pressure difference between the distributor and the manifold, and the control valve 26 is located within the pipe 8 of the manifold.

Dans un mode de réalisation, comme dans l’autre, lors d’une gestion passive, la perte de charge ajoutée permet de faciliter l’ébullition du liquide caloporteur en décharge. Dans le cas d’une gestion active, le contrôle du niveau 12 de fluide caloporteur liquide est un moyen d’ajuster la capacité de stockage d’énergie latente. En effet, en charge, la fusion du MCP ne se fait que sur la hauteur de l’échangeur sur laquelle a lieu la condensation, c’est-à-dire au-dessus du niveau 12 liquide dans les tubes 2. En décharge, la solidification du MCP ne se fait que sur la hauteur de l’échangeur sur laquelle a lieu l’ébullition, c’est-à-dire au-dessous du niveau de liquide 12 dans les tubes 2.In one embodiment, as in the other, during passive management, the added pressure drop facilitates the boiling of the coolant in discharge. In the case of active management, the control of the level 12 of liquid heat transfer fluid is a means of adjusting the latent energy storage capacity. Indeed, in charge, the melting of the MCP is only done on the height of the exchanger on which condensation takes place, that is to say above the liquid level 12 in the tubes 2. In discharge, the solidification of the MCP is only done on the height of the exchanger on which the boiling takes place, that is to say below the level of liquid 12 in the tubes 2.

Une gestion passive de la répartition des débits présente donc l’avantage de la simplicité d’utilisation, aucun composant ni boucle de régulation additionnelle n’étant nécessaire à sa mise en oeuvre. La gestion active est plus complexe (ajout d’une vanne de régulation, d’une mesure de pression différentielle, et d’une boucle de régulation), mais permet de gérer de manière différenciée chaque échangeur du stockage, soit par la gestion de niveau liquide soit en condamnant simplement un ou plusieurs échangeur par fermeture de la vanne.Passive management of the flow distribution thus has the advantage of simplicity of use, no additional component or control loop being necessary for its implementation. Active management is more complex (addition of a control valve, a differential pressure measurement, and a control loop), but allows to manage in a differentiated way each exchanger of the storage, either by the management of level liquid by simply condemning one or more exchanger by closing the valve.

Plusieurs échangeurs 1 peuvent être placés dans une cuve 14, avantageusement basse pression (c’est-à-dire une pression inférieure à 1,5 bars abs) contenant au moins un MCP 13. Avantageusement, des compensateurs de dilatation 20 sont aussi agencés entre les différents distributeurs 5. Les compensateurs de dilatation 20 permettent avantageusement des dilatations thermiques différentielles entre les distributeurs 5 et la cuve 14. Selon une possibilité avantageuse, les compensateurs de dilatations 20 permettent également de garantir l’étanchéité du ciel gazeux de la cuve 14.Several exchangers 1 can be placed in a tank 14, advantageously low pressure (that is to say a pressure less than 1.5 bar abs) containing at least one MCP 13. Advantageously, expansion compensators 20 are also arranged between 5. The expansion compensators 20 advantageously allow differential thermal expansion between the distributors 5 and the tank 14. According to one advantageous possibility, the expansion compensators 20 also make it possible to guarantee the tightness of the gaseous atmosphere of the tank 14.

Les compensateurs de dilatation 20 sont des joints avantageusement étanches et préférentiellement présentant une élasticité permettant d’absorber les dilatations thermiques entre les échangeurs 1.The expansion compensators 20 are advantageously sealed joints and preferably have an elasticity to absorb the thermal expansion between the exchangers 1.

Suivant cette disposition illustrée en figure 1, les distributeurs 5 des échangeurs 1 forment la face supérieure de la cuve 14.According to this arrangement illustrated in FIG. 1, the distributors 5 of the exchangers 1 form the upper face of the tank 14.

La partie supérieure 17 de la cuve 14, avantageusement au-dessus du MCP 13 peut être avantageusement occupée par un ciel gazeux 19 comprenant un gaz inerte permettant de limiter les processus de corrosion.The upper portion 17 of the tank 14, advantageously above the MCP 13 may advantageously be occupied by a gas sky 19 comprising an inert gas to limit the corrosion process.

En figure 1, illustrant un dispositif selon l’invention avec une cuve 14 dans laquelle sont placés des échangeurs 1, dont 3 sont entièrement représentés, et un MCP 13, les flèches indiquent le sens d’écoulement du fluide caloporteur pendant la phase de charge (condensation du fluide caloporteur, fusion du MCP). Les flèches à trait continu correspondent au fluide caloporteur à l’état vapeur tandis que les flèches à trait discontinu correspondent au fluide caloporteur à l’état liquide. Le sens d’écoulement est inversé en phase de décharge (évaporation du fluide caloporteur, solidification du MCP).In FIG. 1, illustrating a device according to the invention with a tank 14 in which exchangers 1, of which 3 are entirely represented, and an MCP 13, are placed, the arrows indicate the direction of flow of the coolant during the charging phase. (condensation of the coolant, fusion of the MCP). The arrows with a solid line correspond to the coolant in the vapor state while the arrows with a dashed line correspond to the heat transfer fluid in the liquid state. The direction of flow is reversed in the discharge phase (evaporation of the coolant, solidification of the MCP).

Exemple :Example:

Une centrale d’énergie solaire thermodynamique fonctionne à une pression nominale de 110 bars. Pour pouvoir restituer la quantité de vapeur correspondant à 6 heures de fonctionnement à pleine charge, le stockage doit avoir une capacité de 900 MWht. Aux niveaux de températures et pressions visés par cette application, le stockage par MCP correspond à près de 50% de la capacité de stockage totale, et le NaN03 est un MCP intéressant. Dans ces conditions le volume total de NaN03 nécessaire pour la centrale serait d’environ 4400 m3.A thermodynamic solar power plant operates at a nominal pressure of 110 bar. To be able to return the amount of steam corresponding to 6 hours of operation at full load, the storage must have a capacity of 900 MWht. At the temperature and pressure levels targeted by this application, MCP storage is about 50% of the total storage capacity, and NaN03 is an interesting MCP. Under these conditions the total volume of NaNO3 required for the plant would be about 4400 m3.

Or, un dispositif de stockage de taille optimisée, comprenant 217 tubes de 9 m de long par exemple nécessiterait un volume de NaN03 de 60 m3 par échangeur. Il faut donc 74 échangeurs 1 pour atteindre la capacité de stockage requise par la centrale solaire.However, an optimized size storage device, comprising 217 tubes of 9 m long, for example, would require a volume of NaNO 3 of 60 m 3 per exchanger. It therefore takes 74 heat exchangers 1 to reach the storage capacity required by the solar power station.

Tableau : Caractéristiques du stockage MCP pour une centrale à génération directe de vapeur (sans utilisation d’un fluide caloporteur intermédiaire) de 50 MWeTable: Characteristics of the MCP storage for a direct generation steam plant (without the use of an intermediate heat transfer fluid) of 50 MWe

Ces 74 échangeurs pourraient idéalement se répartir dans 2 cuves de 37 échangeurs, ce qui permettrait d’optimiser la forme hexagonale de la cuve 14.These 74 exchangers could ideally be divided into 2 tanks of 37 exchangers, which would optimize the hexagonal shape of the tank 14.

Dans ce cas, lors d’une gestion passive de la répartition des débits, l’élément de restriction est notamment une canalisation, ou un forage de diamètre inférieur dans le collecteur.In this case, during passive management of the flow distribution, the restriction element is in particular a pipe, or a smaller diameter bore in the manifold.

Lors d’une gestion active de la répartition des débits, cette gestion permet d’adapter la capacité du stockage à l’énergie thermique disponible. En effet la quantité de vapeur produite dans une centrale solaire à génération directe de vapeur dépend très fortement de l’ensoleillement journalier, et donc de la période de l’année. Si le stockage est dimensionné pour une journée ensoleillée d’été, il arrive fréquemment que la production journalière de vapeur ne soit pas nominale. Si par exemple cette production ne permet de stocker que la moitié de la capacité nominale du stockage (450 MWht), une gestion active de la répartition des débits permet de ne mobiliser que la moitié des échangeurs de stockage (de préférence ceux situés aux centres du réservoir) en condamnant les autres échangeurs par fermeture de leur vanne de régulation.During an active management of the flow distribution, this management makes it possible to adapt the capacity of the storage to the thermal energy available. Indeed, the amount of steam produced in a direct-generation solar power plant depends very heavily on the daily sunshine, and therefore the time of year. If the storage is sized for a sunny summer day, it often happens that the daily steam output is not nominal. If, for example, this production can store only half of the nominal capacity of the storage (450 MWht), active management of the distribution of flows makes it possible to mobilize only half of the storage exchangers (preferably those located at tank) by condemning the other exchangers by closing their control valve.

REFERENCES 1. Echangeur 2. Tube 3. Première extrémité 4. Deuxième extrémité 5. Distributeur 6. Collecteur 7. Canalisation 8. Canalisation 9. Isolation thermique 10. Liquide 11. Vapeur 12. niveau de liquideREFERENCES 1. Exchanger 2. Tube 3. First end 4. Second end 5. Dispenser 6. Manifold 7. Channel 8. Channel 9. Thermal insulation 10. Liquid 11. Steam 12. Liquid level

13. MCP 14. Cuve 15. Paroi inférieure 16. Parois latérales 17. Partie supérieure 18. Partie inférieure 19. Ciel gazeux 20. Compensateur de dilatation 21. Pied 22. Capteur de pression 23. Elément de restriction 24. Corps du distributeur 25. Corps du collecteur 26. Vanne de régulation13. MCP 14. Tank 15. Bottom wall 16. Side walls 17. Upper part 18. Bottom part 19. Gaseous stage 20. Expansion compensator 21. Foot 22. Pressure sensor 23. Restrictor element 24. Valve body 25 Manifold body 26. Control valve

Claims (22)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de stockage d’énergie thermique par Matériau à Changement de Phase (MCP) comprenant au moins un MCP (13), une cuve contenant le au moins un MCP (13) et plusieurs échangeurs thermiques (1) à fluide caloporteur plongeant au moins partiellement dans la cuve (14) contenant le au moins un MCP (13), chaque échangeur (1) comprenant : • une pluralité de tubes (2), un distributeur (5) comportant un corps (24) agencé à une première extrémité des tubes (2) agencé en partie supérieure (17) de la cuve, le distributeur (5) reliant les tubes (2) entre eux et distribuant un fluide caloporteur à la pluralité de tubes (2), • et un collecteur (6) comportant un corps (25) agencé à une deuxième extrémité des tubes agencé en partie inférieure (18) de la cuve, le collecteur reliant les tubes (2) entre eux et collectant le fluide caloporteur de la pluralité de tubes (2), le distributeur (5) et le collecteur (6) comprenant respectivement une canalisation (7, 8) apte à l’introduction ou à l’évacuation du fluide caloporteur, caractérisé en ce que le fluide caloporteur est diphasique liquide-gaz et en ce que au moins un échangeur (1) comprend au moins un élément (23, 26) agencé au moins partiellement au niveau de la canalisation (8) du collecteur configuré pour créer une perte de charge dans la circulation du fluide caloporteur.1. Thermal energy storage device by Phase Change Material (PCM) comprising at least one MCP (13), a tank containing the at least one MCP (13) and several heat exchangers (1) with a heat transfer fluid least partially in the tank (14) containing the at least one MCP (13), each exchanger (1) comprising: • a plurality of tubes (2), a distributor (5) having a body (24) arranged at a first end tubes (2) arranged in the upper part (17) of the tank, the distributor (5) connecting the tubes (2) between them and distributing a coolant to the plurality of tubes (2), • and a collector (6) comprising a body (25) arranged at a second end of the tubes arranged in the lower part (18) of the tank, the manifold connecting the tubes (2) between them and collecting the coolant of the plurality of tubes (2), the distributor (5) and the collector (6) respectively comprising a pipe (7, 8) suitable at the introduction or the evacuation of the coolant, characterized in that the coolant is two-phase liquid-gas and in that at least one exchanger (1) comprises at least one element (23, 26) arranged at least partially at the level of the duct (8) of the manifold configured to create a pressure drop in the circulation of the coolant. 2. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel l’élément (23, 26) crée une perte de charge en diminuant la section de passage du fluide caloporteur.2. Device according to the preceding claim wherein the element (23, 26) creates a pressure drop by decreasing the passage section of the heat transfer fluid. 3. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la diminution de la section de passage du fluide caloporteur par l’élément (23, 26) se situe uniquement sur une portion de la canalisation du collecteur.3. Device according to the preceding claim, wherein the reduction of the heat transfer fluid passage section by the element (23, 26) is only on a portion of the manifold pipe. 4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le contrôle de la répartition du débit de fluide caloporteur est passif.4. Device according to any one of the preceding claims wherein the control of the distribution of the heat transfer fluid flow is passive. 5. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel l’élément (23) consiste en une plaque percée, ou une membrane, ou une réduction du diamètre de la canalisation.5. Device according to the preceding claim wherein the element (23) consists of a pierced plate, or a membrane, or a reduction of the diameter of the pipe. 6. Dispositif selon les revendications 1 ou 2 ou 3 dans lequel le contrôle de la répartition du débit de fluide caloporteur est actif.6. Device according to claims 1 or 2 or 3 wherein the control of the distribution of the heat transfer fluid flow is active. 7. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel ledit élément (26) est configuré pour gérer le niveau de liquide du fluide caloporteur dans l’échangeur thermique (1).7. Device according to the preceding claim wherein said element (26) is configured to manage the liquid level of the coolant in the heat exchanger (1). 8. Dispositif selon l’une des deux revendications précédentes comprenant un élément de mesure de la pression différentielle (22) entre le distributeur (5) et le collecteur (6) et dans lequel l’élément (26) consiste en une vanne de régulation du débit de sortie du fluide caloporteur agencée au niveau de la canalisation (8) du collecteur.8. Device according to one of the two preceding claims comprising a differential pressure measuring element (22) between the distributor (5) and the collector (6) and wherein the element (26) consists of a control valve the outlet flow of the heat transfer fluid arranged at the duct (8) of the collector. 9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel le fluide caloporteur est configuré pour être à un état liquide (10) au niveau de la deuxième extrémité des tubes (2), en partie inférieure (18) de la cuve, et à un état vapeur (11) au niveau de la première extrémité des tubes (2), en partie supérieure (17) de la cuve.9. Device according to any one of the preceding claims wherein the heat transfer fluid is configured to be in a liquid state (10) at the second end of the tubes (2), in the lower part (18) of the tank, and at a vapor state (11) at the first end of the tubes (2), in the upper part (17) of the tank. 10. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les tubes (2) s’étendent longitudinalement entre le distributeur (5) et le collecteur (6).10. Device according to any one of the preceding claims wherein the tubes (2) extend longitudinally between the distributor (5) and the collector (6). 11. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les tubes (2) sont droits et parallèles entre-eux.11. Device according to any one of the preceding claims wherein the tubes (2) are straight and parallel to each other. 12. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel les canalisations (7, 8) respectivement du distributeur (5) et du collecteur (6) débouchent en partie supérieure (17) de la cuve.12. Device according to any one of the preceding claims wherein the pipes (7, 8) respectively of the distributor (5) and the manifold (6) open at the upper part (17) of the tank. 13. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la canalisation (8) du collecteur s’étend depuis le collecteur (6) en direction du distributeur (5) et est apte à être plongée dans le MCP (13).13. Device according to any one of the preceding claims wherein the pipe (8) of the manifold extends from the manifold (6) towards the distributor (5) and is capable of being immersed in the MCP (13). 14. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le fluide caloporteur est à l’état liquide (10) dans la canalisation (8) du collecteur.14. Device according to the preceding claim, wherein the heat transfer fluid is in the liquid state (10) in the pipe (8) of the collector. 15. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes dans lequel la cuve (14) comprend une paroi inférieure (15), des parois latérales (16) et une paroi supérieure définissant un volume intérieur recevant le au moins un MCP (13).15. Apparatus according to any one of the preceding claims wherein the vessel (14) comprises a bottom wall (15), side walls (16) and an upper wall defining an interior volume receiving the at least one MCP (13). 16. Dispositif selon la revendication précédente dans lequel la canalisation (7) du distributeur et la canalisation (8) du collecteur traversent la paroi supérieure de la cuve (14) pour déboucher en dehors de la cuve.16. Device according to the preceding claim wherein the pipe (7) of the distributor and the pipe (8) of the collector through the upper wall of the tank (14) to open out of the tank. 17. Dispositif selon l’une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel au moins un échangeur (1) est agencé en appui sur la paroi inférieure (18) de la cuve.17. Device according to any one of the two preceding claims wherein at least one exchanger (1) is arranged in abutment on the bottom wall (18) of the vessel. 18. Dispositif selon l’une quelconque des revendications dans lequel le MCP (13) est un MCP solide-liquide.The device of any of the claims wherein the MCP (13) is a solid-liquid MCP. 19. Procédé de stockage d’énergie thermique dans un dispositif selon l’une quelconque des revendications comprenant une phase de charge au cours de laquelle pour chaque échangeur : - le fluide caloporteur pénétre dans chaque échangeur (1) en partie supérieure par la canalisation (7) du distributeur (5) débouchant en partie supérieure (17) de la cuve (14), - le distributeur (5) en partie supérieure de l’échangeur (1) distribue le fluide caloporteur à l’état gazeux à la pluralité de tubes (2), - le fluide caloporteur à l’état gazeux se condense dans les tubes (2) entraînant la fusion du MCP (13), - le fluide caloporteur sous forme liquide est collecté par le collecteur (6) en partie inférieure de l’échangeur (1) - Le fluide caloporteur sous forme liquide traverse l’élément - Le fluide caloporteur est évacué de l’échangeur (1) par la canalisation (8) du collecteur (6).19. A method for storing thermal energy in a device according to any one of claims comprising a charging phase during which for each exchanger: - the heat transfer fluid enters each exchanger (1) in the upper part through the pipe ( 7) of the distributor (5) opening into the upper part (17) of the tank (14), - the distributor (5) in the upper part of the exchanger (1) distributes the heat transfer fluid in the gaseous state to the plurality of tubes (2), - the heat transfer fluid in the gaseous state condenses in the tubes (2) causing the melting of the MCP (13), - the heat transfer fluid in liquid form is collected by the collector (6) in the lower part of the the exchanger (1) - The coolant in liquid form passes through the element - The coolant is removed from the exchanger (1) through the pipe (8) of the manifold (6). 20. Procédé selon la revendication précédente comprenant une phase de décharge au cours de laquelle pour chaque échangeur : - le fluide caloporteur pénétre dans l’échangeur (1) en partie supérieure (17) par la canalisation (8) du collecteur (6) débouchant en partie supérieure (17) de la cuve (14), - Le fluide caloporteur sous forme liquide traverse l’élément - le collecteur (6) en partie inférieure de l’échangeur (1) distribue le fluide caloporteur à l’état liquide à la pluralité de tubes (2), - le fluide caloporteur à l’état liquide se vaporise dans les tubes (2) entraînant la solidification du MCP (13), - le fluide caloporteur à l’état gazeux est collecté par le distributeur (5) en partie supérieure et est évacué de l’échangeur (1) par la canalisation (7) du distributeur (5).20. Method according to the preceding claim comprising a discharge phase during which for each exchanger: - the heat transfer fluid enters the exchanger (1) in the upper part (17) through the pipe (8) of the collector (6) opening in the upper part (17) of the tank (14), - The coolant in liquid form passes through the element - the collector (6) in the lower part of the exchanger (1) distributes the heat transfer fluid in the liquid state to the plurality of tubes (2), - the coolant in the liquid state vaporizes in the tubes (2) resulting in the solidification of the MCP (13), - the coolant in the gaseous state is collected by the distributor (5). ) in the upper part and is removed from the exchanger (1) through the pipe (7) of the distributor (5). 21. Procédé selon l’une quelconque des deux revendications précédentes dans lequel le fluide caloporteur est à l’état liquide dans toute la canalisation (8) du collecteur (6).21. Method according to any one of the two preceding claims wherein the coolant is in the liquid state throughout the pipe (8) of the manifold (6). 22. Procédé selon l’une quelconques des trois revendications précédentes comprenant les étapes suivantes : - Mesure pression différentielle - Détermination du niveau de liquide du fluide caloporteur dans l’échangeur - Contrôle de la vanne de régulation (26) agencée sur la canalisation (8) du collecteur.22. A method according to any one of the three preceding claims comprising the following steps: - Differential pressure measurement - Determination of the liquid level of the coolant in the exchanger - Control of the control valve (26) arranged on the pipe (8) ) of the collector.
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