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LMDC - Une innovation majeure pour le stockage d’énergie thermique dans les bâtiments

Le stockage d’énergie thermique est devenu au fil des ans et des règlementations environnementales un enjeu crucial pour le secteur du bâtiment. La plupart des solutions existantes sont essentiellement basées sur le stockage d’énergie sous forme sensible, latente ou sur les matériaux à changement de phase.

L’expertise des équipes du LMDC (Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions) a permis de développer un matériau utilisant le principe du stockage thermochimique basé sur le matériau béton. Ce mode de stockage, réversible, fonctionne à basse pression. Il utilise l’eau comme fluide réactif et un hydrate, l’ettringite, présent dans la plupart des bétons comme matrice support.

 

L’épuisement progressif des énergies non-renouvelables, la dépendance énergétique et la fluctuation des prix de l’énergie ont entrainé l’émergence de directives européennes visant à augmenter l’efficacité énergétique. En Europe, le secteur du bâtiment (résidentiel et tertiaire) est le plus grand consommateur d’énergie primaire (40% de l’énergie totale consommée) et est responsable de 36% des émissions de CO2 sachant que plus de la moitié de cette énergie est consommée sous forme de chaleur.  

 

Le matériau béton reste l’un des principaux constituants des parois et fondations des bâtiments. A l’heure actuelle, près d’un m3 de béton est produit par an et par habitant dans le monde. Basée sur son expertise, le LMDC a conçu et développé un matériau cimentaire monolithe, ayant une forte teneur en ettringite, capable de stocker l’énergie thermique de manière durable. L’ettringite (trisulfoaluminate de calcium hydraté, AFt, 3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O) est l’un des hydrates des ciments. Un prototype expérimental à échelle réduite permettant d’effectuer des essais de stockage - déstockage a permis de valider le modèle numérique et la preuve de concept (thèse de Khadim Ndiaye).

 

Un programme de maturation a été enclenché par la SATT Toulouse Tech Transfer pour soutenir ces travaux (demande de dépôt de brevet en 2015 et programme technique en 2016-2017). Dans le cadre de ce programme, un prototype à plus grande échelle et doté d’une instrumentation plus robuste va être développé pour tester de nouvelles formulations de matériaux. Les verrous scientifiques restant à lever vont faire l’objet d’une attention particulière (sensibilité au CO2, optimisation du réseau de pores permettant l’accès à l’ettringite, optimisation résistance mécanique / masse volumique). À présent, des partenaires industriels et des exploitants potentiels de la technologie sont attendus en vue de porter sur le marché cette innovation de rupture.

 

Image MEB du matériau ettringitique de stockage de chaleur

 

 

Contacts LMDC : stephane.ginestet@insa-toulouse.fr (stephane.ginestet @ insa-toulouse.fr) – martin.cyr @ insa-toulouse.fr

Contact Toulouse Tech Transfer : lelong @ toulouse-tech-transfer.com