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Nos Thèses par thème

Sciences pour l'ingénieur >> Mécanique, énergétique, génie des procédés, génie civil
3 proposition(s).

Modélisation de la Torréfaction de bioressources en four pilote à partir de données mesurées à petite échelle en laboratoire ce

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire de Préparation de la Bioressource

génie des procédés

01-10-2019

SL-DRT-19-0288

thierry.melkior@cea.fr

la torréfaction est un prétraitement thermique appliqué à la biomasse en vue de sa valorisation énergétique, réalisé sous gaz neutre pendant plusieurs dizaines de minutes, à des températures comprises entre 200 et 300°C. Le solide traité a des propriétés qui s'approchent de celles du charbon (fossile), le rendant valorisable dans les mêmes installations industrielles que ce dernier. La plate-forme biomasse du CEA Grenoble a été équipée d'un four de torréfaction à échelle pilote (capacité : 150kg/h de bois). Les résultats obtenus dans ce four pilote sont toujours en décalage avec les données mesurées en laboratoire. Cela pose la question de la validité du changement d'échelle pour ce procédé. L'objectif de cette thèse est d'améliorer l'extrapolation à l'échelle pilote les données mesurées avec des équipements analytiques de petite taille. Pour ce faire, on s'appuiera notamment sur les résultats des thèses successives menées au sein du laboratoire, qui ont abouti à un modèle représentant les différentes transformations chimiques de la biomasse au cours de la torréfaction. La validation de cette approche nécessitera un important travail expérimental, avec des mesures en laboratoire ainsi que la participation à des campagnes d'essais de torréfaction en pilote.

Etude de l'utilisation de fluides denses pour une économie circulaire à faible impact environnemental dans le domaine photovoltaïque.

Département des Technologies Solaires (LITEN)

Laboratoire Matériaux et Procédés Silicium

Sciences des procédés et materiaux

01-10-2019

SL-DRT-19-0594

claire.audoin@cea.fr

L'industrie du photovoltaïque (PV) est génératrice d'un grand nombre de déchets. Outre les déchets de production, (morceaux de lingots, poudre de sciage, rebut de silicium?), des quantités croissantes de panneaux PV en fin de vie seront à traiter d'ici 2030. Etant considérés depuis 2012 comme des déchets DEEE, il est crucial de développer des procédés de recyclage. Les procédés actuellement mis en ?uvre sont essentiellement des procédés mécaniques qui favorisent principalement le recyclage du verre et du cadre d'aluminium. La récupération des matériaux plus critiques comme le silicium, l'Ag, le Cu? apporterait une valeur ajoutée attractive pour les acteurs du domaine. L'un des verrous majeurs de la récupération de ces matériaux est l'élimination ou la délamination des couches du polymère d'encapsulation (EVA) afin de permettre une séparation complète des différentes couches constituant un panneaux PV (Verre/EVA/Cellules PV/EVA/Backsheet). Pour ce faire, il existe des procédés chimiques ou thermiques permettant l'élimination de la couche EVA. Cependant, ces procéder restent des solutions peu respectueuses de l'environnement. Ils produisent à des niveaux plus ou moins importants des effluents gazeux ou liquides dangereux. L'enjeu est de disposer de solutions à faible impact environnemental et économiquement viables. Dans ce contexte, deux laboratoires du CEA, le LPSD (DEN) et le LMPS (DRT) ont réalisé des études de faisabilité d'un procédé de traitement mettant en jeu un ou plusieurs fluides non polluant dans des conditions Subcritique (SubC) ou supercritique (SC) comme le CO2 et l'eau pour le recyclage de modules PV. Ce procédé met en jeu des mécanismes diffusionnels et d'interaction avec la structure multicouche peu connus. La compréhension de ces mécanismes, permettra à terme de définir les paramètres applicables au procédé de recyclage des panneaux PV pour permettre une récupération de matériaux valorisables (Verre, Si, Ag par exemple?). Il s'agit d'explorer le potentiel des procédés mettant en ?uvre des fluides supercritiques dans des conditions non conventionnelles pour la réalisation des différentes étapes clés du traitement des panneaux PV : délamination et extraction des métaux d'intérêts. Pour comprendre ces mécanismes, le candidat aura la possibilité de : concevoir des échantillons spécifiques et les réaliser, mettre en ?uvre des traitements en fluides supercritique ou subcritique et des systèmes complexes, de s'appuyer sur des caractérisations physico-chimiques avancées des surfaces et des interfaces.

Etude expérimentale & simulation numérique d'une machine de production combinée de froid et d'électricité

Département Thermique Biomasse et Hydrogène (LITEN)

Laboratoire Systèmes Solaires Haute Température

master2 système thermique

01-10-2019

SL-DRT-19-0770

haitrieu.phan@cea.fr

Le projet TRICYCLE vise à l'étude et au développement d'un cycle thermodynamique de valorisation de la chaleur pour la production combinée de froid et d'électricité de petite puissance (5 kW de froid, 1 kW d'électricité). La plage de température visée est suffisamment basse (80 à 160°C) pour cibler les applications de valorisation de la chaleur fatale industrielle, mais également les réseaux de chaleur et le solaire thermique non concentré. Dans le cadre de travaux précédents, la modélisation thermodynamique du cycle a été réalisée et a permis la définition d'une architecture qui prévoit une intégration en parallèle : la vapeur de fluide frigorigène en sortie du générateur peut être utilisée pour alimenter le détendeur (production d'électricité) et/ou la partie condensation-détente-évaporation (production de froid). Il s'agit d'un cycle unique et non de la juxtaposition de deux machines (froid + électrogène), ce qui en fait un système particulièrement innovant. L'objectif en 2019 du projet est de réaliser un prototype opérationnel du cycle combiné par l'intégration d'un détenteur sur le prototype de machine à absorption disponible au laboratoire. Cette thèse s'inscrit dans la suite de ce projet sous différentes voies : ? Mener les mesures expérimentales de la machine TRICYCLE avec une instrumentation adaptée pour mieux comprendre son comportement (statique et dynamique) ? Mener des simulations numériques de la machine (sous DYMOLA/MODELICA) et valider les modèles en comparant aux mesures ? Simuler le couplage de cette machine avec des add-ons (stockage de chaleur et/ou stockage électrique) dans un système (application : réseau de chaleur, automobile, etc.).

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