Cours en ligne et simulateur de thermodynamique appliquée

Cette section regroupe diverses recommandations méthodologiques destinées à faciliter le calcul des systèmes énergétiques, des plus simples aux complexes.

Son principal objectif est de sensibiliser le lecteur aux diverses problématiques abordées et de suggérer quelques pistes pour trouver des solutions appropriées, sans chercher à les traiter de manière exhaustive. Certains de ces sujets font en effet encore l'objet de recherches, dont les résultats dépassent le cadre de notre approche essentiellement didactique.

La section Modélisation de systèmes simples et complexes peut être considérée comme une introduction générale aux approches proposées dans ce portail. Elle présente les méthodologies de construction et de vérification des modèles qui permettent de tirer parti du potentiel de simulateurs comme Thermoptim en réalisant des modélisations fiables de systèmes complexes.

La section Extensions de Thermoptim présente les différentes manières d'étendre Thermoptim grâce au mécanisme des classes externes, afin d'ajouter de nouveaux corps ou de nouveaux composants, ou bien de piloter le simulateur.

La section Sélection d'un fluide thermodynamique explique comment choisir une fluide thermodynamique pour une application comme la réfrigération ou les cycles de récupération d'énergie.

La section Simulation de systèmes à énergie solaire introduit des méthodologies de calcul particulières permettant de prendre en compte la ressource solaire fluctuante.

La section Analyse qualitative des cycles : comparaisons avec le cycle de Carnot traite principalement des hypothèses fortes du cycle de Carnot et des différences entre cycles théoriques et cycles réels, en vue de faciliter l'étude des formes des cycles et celle des irréversibilités rencontrées dans les systèmes.

La section Analyses exergétiques montre l'intérêt que présentent les bilans exergétiques pour quantifier les irréversibilités, et propose divers outils pour cela : un guide méthodologique et un tableur pour les systèmes simples, le recours aux structures productives pour des systèmes complexes.

La section Optimisation systémique / méthode du pincement ou intégration thermique montre que, pour choisir une configuration d'échangeurs performante, les méthodes dérivées de l'intégration thermique apparaissent aujourd'hui parmi les plus performantes, et présentent en particulier l'avantage de fournir des éclairages qui renforcent le sens physique de l'analyste alors que les méthodes purement automatiques l'obligent à travailler à l'aveuglette. Mais leur atout principal est le suivant : ce n'est qu'après avoir minimisé la consommation d'énergie du système étudié que l'on définit l'architecture du réseau d'échangeurs. Pour optimiser les échanges de chaleur, il suffit de connaître l'ensemble des fluides mis en jeu, sans qu'il soit nécessaire de faire d'hypothèse a priori sur la manière dont ils sont appariés.

La section Indicateurs de qualité environnementale introduit quelques méthodologies particulières auxquelles il peut être utile de faire appel pour estimer la qualité environnementale d'un système énergétique.

La section Dimensionnement technologique et fonctionnement en régime non-nominal aborde un problème que les modèles classiques de thermodynamique ne permettent généralement pas de traiter. Les modèles phénoménologiques habituels présentés dans ce portail permettent certes d'étudier le cycle thermodynamique de la technologie étudiée, mais pas d'en effectuer un dimensionnement technologique précis, ni d'en simuler les performances en régime de fonctionnement non-nominal, ces deux dernières problématiques étant beaucoup plus complexes que la première. Cette section présente divers développements permettant de traiter de cette question.

copyright R. Gicquel

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