COMITE FRANCAIS DE MECANIQUE DES ROCHES

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1 COMITE FRANCAIS Le secrétaire général S. GENTIER BRGM/DGR/DES Avenue Claude Guillemin B.P. 6009, Orléans Cedex 2, France Tél : (33) Orléans, le 5 nvembre 2012 assistée de E. ORTEGA Tél : (33) Fax : (33) INVITATION L'Assemblée Générale annuelle du CFMR aura lieu le jeudi 6 décembre 2012 à 13h30 pur l uverture du vte à 14h00 pur le démarrage de l assemblée générale Amphi Z (Rbert Faure) Au CNAM 292 bd St-Martin, PARIS L'Assemblée Générale sera suivie d'une séance technique rganisée par S. Gentier (BRGM) sur le thème : «Stckage de l énergie en suterrain : questins de mécanique des rches en relatin le stckage La séance se clôturera vers 17h45 par un pt amical, seln la traditin, qui permettra aux participants et cnférenciers de fêter la Ste Barbe. S. GENTIER Secrétaire Général ASSOCIATION n 67/ REGIE PAR LA LOI DU , J. O. DU 6 AVRIL Préfecture de Paris 1/5

2 Le prgramme de la séance Intrductin 14h30 : Stckage suterrain de l énergie - panrama du stckage suterrain de l énergie : hydrcarbures, air cmprimé, hydrgène Patrick de Laguérie (Géstck) 15h00 : Renewable energy strage present status f develpment and utlk Fritz Crtgin (KBB Undergrund Technlgies) 15h30 : Evlutin des cncepts du stckage suterrain d air cmprimé et questins actuelles relatives à la mécanique des rches dans ce dmaine Grégire Hévin (Strengy), Linel Nadau (GDF SUEZ - Directin Recherche et Innvatin), Cécile Musset (Strengy) 16h10 : Effets de chargements thermmécaniques rapides et répétés dans les cavités salines de stckage de gaz naturel u air cmprimé (CAES) P. Bérest, H. Djakeun Djizanne (LMS), B. Bruard (BC), G. Hévin (Strengy), M. Karimi-Jafari (Gestck) 16h50 : Le revêtement des cavités minées lrs du stckage adiabatique de l'air cmprimé Fauzi Hadj Hassen (Centre de Gésciences, MINES ParisTech) Fin de la séance : 17h30 ASSOCIATION n 67/ REGIE PAR LA LOI DU , J. O. DU 6 AVRIL Préfecture de Paris 2/5

3 STOCKAGE SOUTERRAIN DE L ENERGIE : PANORAMA DU STOCKAGE SOUTERRAIN DE L ENERGIE : HYDROCARBURES, AIR COMPRIME, HYDROGENE Patrick de Laguérie (Géstck) Le stckage suterrain des hydrcarbures liquides et gazeux est une technique mature (près d un siècle d histrique) et qui jue un rôle majeur dans les infrastructures énergétiques natinales. Les besins de stckage de l énergie électrique prduite par des surces intermittentes (slaire, élien) mettent sur le devant de la scène l air cmprimé et l hydrgène pur lesquels les techniques existantes peuvent être adaptées. La présentatin traitera des aspects suivants : - Rôle des stckages suterrains - Technique utilisées, dimensins, vlume, etc - Rappel histrique et situatin dans le mnde - Les nuveaux vecteurs d énergie : air cmprimé, hydrgène Principe, utilisatin Densité énergétique Réalisatin et prjets en curs RENEWABLE ENERGY STORAGE PRESENT STATUS OF DEVELOPMENT AND OUTLOOK Fritz Crtgin (KBB Undergrund Technlgies) The key renewable energy surces wind and sun are being used fr prducing electric pwer. This prductin, hwever, is strngly fluctuating and nt linked t actual pwer demand. As lng as the share f these energy surces is small, wind turbines r PV panels can be shut dwn in case f excess pwer prductin. In case f wind flaws r lack f sunshine cnventinal pwer plants are used t cmpensate missing pwer. In future when higher shares f renewable energy will be available, particularly excess pwer will need t be stred fr later use, bth fr ecnmic reasns as well fr reducing CO2 utput. Since n a grid level extremely large amunts f energy are cncerned, primarily pumped hydr and cmpressed air energy strage (CAES) plants are suitable fr shrt term applicatins and hydrgen strage plants fr lng term applicatins. The presentatin will deal with the present state f the art fr diabatic and adiabataic CAES and particularly hydrgen strages in deep gelgical frmatins. Currently three cmpeting Pwer-2-Gas cncepts are being develped: (1) direct use f hydrgen fr pwer prductin, as fuel fr future fuel cell vehicles and as aw material fr the chemical industry, (2) the additin f hydrgen t natural gas and thus use f the existing gas infrastructure including undergrund strages and (3) methanatin, i.e. the synthesis f green methane frm green hydrgen and carbn dixide. All three cncepts have in cmmn strngly fluctuating hydrgen prductin and mre r less steady demand, which will require large scale strage. ASSOCIATION n 67/ REGIE PAR LA LOI DU , J. O. DU 6 AVRIL Préfecture de Paris 3/5

4 EVOLUTION DES CONCEPTS DU STOCKAGE SOUTERRAIN D AIR COMPRIME ET QUESTIONS ACTUELLES RELATIVES A LA MECANIQUE DES ROCHES DANS CE DOMAINE Grégire Hévin 1, Linel Nadau 2, Cécile Musset 1 1 Strengy, 2 GDF SUEZ - Directin Recherche et Innvatin Dans le cntexte énergétique actuel qui intègre ntamment des frmes de prductin d énergie plus intermittentes, la questin du stckage de l énergie se pse de façn accrue. Parmi les différentes slutins pssibles, le stckage d énergie sus frme d air cmprimé (CAES pur Cmpressed Air Energy Strage) fait aujurd hui l bjet d une attentin particulière. Si cette technlgie n est pas nuvelle, elle s est pur autant très peu dévelppée dans le passé. Sn principal défaut est lié à sn rendement glbal relativement faible (envirn 50%). Néanmins le stckage d air cmprimé a fait récemment l bjet de recherche et des nuveaux cncepts snt apparus présentant des rendements amélirés. Parmi ces nuveaux cncepts, l intégratin dans le système d un stckage de chaleur paraît le plus prmetteur (rendement prévu de l rdre de 70%). Après une présentatin de l évlutin des technlgies du stckage d air cmprimé, les questins relatives à la mécanique des rches dans ces technlgies sernt expsées. Ces questins cncernent autant les cavités de stckage de l air qui aurnt à supprter des sllicitatins imprtantes par rapprt à des cavités de stckage de gaz classique (cyclage rapide, frtes variatins de température ) que le stckage de chaleur qui purrait être également cnstruit en suterrain. EFFETS DE CHARGEMENTS THERMOMECANIQUES RAPIDES ET REPETES DANS LES CAVITES SALINES DE STOCKAGE DE GAZ NATUREL OU AIR COMPRIME (CAES) P. Bérest, H. Djakeun Djizanne (LMS), B. Bruard (BC), G. Hévin (Strengy), M. Karimi-Jafari (Gestck) Les stckages de gaz naturel en cavités salines nt été initialement créés pur un fnctinnement saisnnier et des débits de prductin mdérés. La dérégulatin du marché du gaz cnduit à des gestins plus dynamiques dans lesquelles une cavité peut être vidée en 10 jurs. Les vitesses de variatin des pressins de gaz peuvent dépasser 1 à 2 MPa/jur. En même temps le stckage d air cmprimé (CAES) en cavité saline cnnaît un regain d intérêt cmpte tenu du dévelppement des prductins d électricité intermittentes (phtvltaïque, éliennes). Ces nuveaux mdes d explitatin suppsent des chargements répétés et intenses qui sulèvent des prblèmes thermmécaniques nuveaux. Les chutes de pressin rapides engendrent un refridissement du gaz de plusieurs dizaines de degrés et dnc le dévelppement à la pari de cntraintes de tractin assez intenses. L effet spécifique des cycles peut être étudié au labratire ; un accent est mis sur les mdificatins à apprter aux critères d apparitin de la dilatance. Les calculs numériques ASSOCIATION n 67/ REGIE PAR LA LOI DU , J. O. DU 6 AVRIL Préfecture de Paris 4/5

5 impliquent un cmprtement thermélastique et viscplastique du sel ; l effet de cycles nmbreux appelle une attentin particulière. Ces sujets fnt l bjet du prjet ANR SACRE (Ecle Plytechnique, Gestck, EDF, PROMES, HEI Lille) et d études avec Strengy. LE REVETEMENT DES CAVITES MINEES LORS DU STOCKAGE ADIABATIQUE DE L'AIR COMPRIME Fauzi Hadj-Hassen (Centre de Gésciences, MINES ParisTech, Fntainebleau) Le caractère fluctuant et intermittent des énergies renuvelables ainsi que le cût élevé de mdulatin des centrales nucléaires nécessitent le renfrcement de la maîtrise des flux énergétiques entre l ffre et la demande d électricité. La mise en œuvre d'installatins de stckage, flexibles et perfrmantes, apparaît alrs cmme un des éléments de répnse les plus pertinents à cette prblématique. Une des slutins cnsiste alrs à dévelpper le cncept du stckage avancé d énergie par cmpressin adiabatique d air "AA-CAES". Le prjet SEARCH, cfinancé par l'anr et regrupant les partenaires GDF SUEZ, ST GOBAIN, CEA/LITEN et MINES ParisTech (ARMINES), s'inscrit dans ce cadre et vise au dévelppement d'un stckage suterrain en cavités minées. Les frtes sllicitatins thermiques et mécaniques cycliques envisagées peuvent cnduire à l'endmmagement de la rche hôte et par cnséquent à l'instabilité des uvrages suterrains. Dès lrs, la définitin d'un revêtement apprprié permettant de limiter les pertes de chaleur, d'une part, et d'assurer l'étanchéité du système et sa stabilité, d'autre part, cnstitue un élément essentiel dans la cnceptin du stckage. La présentatin cmmence par expser le principe général de cnceptin des uvrages et de leurs revêtements en partant des expériences acquises dans le dmaine du stckage des hydrcarbures en cavités minées. Rapidement, la prblématique se fcalise au niveau des régénérateurs ù les frtes températures appliquées dans des uvrages de grandes dimensins impsent des schémas de revêtements spécifiques. Les différentes ptins snt alrs discutées et les apprches scientifiques mises en œuvre pur justifier les slutins prpsées snt expliquées. On évquera succinctement le prgramme expérimental lancé en labratire pur étudier le cmprtement therm-hydrmécanique des matériaux envisagés, les simulatins cnduites avec un cuplage frt dans des milieux preux défrmables traversés par un fluide cmpressible et enfin la maquette d'essais cnçue au labratire du CEA en mettant l'accent sur l'influence prépndérante des jints entre les éléments du revêtement ASSOCIATION n 67/ REGIE PAR LA LOI DU , J. O. DU 6 AVRIL Préfecture de Paris 5/5