Modélisation des équilibres de phases pour le stockage de gaz en cavités salines
Physico-chimie et Mécanique appliquées


Type de contrat
Stage
Début
Entre janvier et mars 2021
Durée
6 mois
Région
Ile de France
Indemn / Rém
Oui

ref R175

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de trois priorités stratégiques : mobilité durable, énergies nouvelles et hydrocarbures responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur :

  • l’apport de solutions aux défis sociétaux de l’énergie et du climat, en favorisant la transition vers une mobilité durable et l’émergence d’un mix énergétique plus diversifié ;
  • la création de richesse et d’emplois, en soutenant l’activité économique française et européenne et la compétitivité des filières industrielles associées.

Partie intégrante d’IFPEN, l’école d’ingénieurs IFP School prépare les générations futures à relever ces défis.


La direction Physico-chimie et Mécanique appliquées a pour objectif principal de concevoir et développer des systèmes technologiques innovants et de contribuer au développement de produits et procédés, en cohérence avec les ambitions d’IFPEN pour la transition énergétique et la mobilité durable.

Autour des champs disciplinaires des départements et dans le cadre des projets DSTC, elle développe les connaissances, outils de calculs et moyens expérimentaux adaptés aux différents besoins pour les mettre en œuvre dans les projets appliqués.

Ces compétences, complémentaires les unes des autres, permettent d’aborder aux échelles pertinentes, l’analyse, la caractérisation et la qualification du comportement.

  • physico-chimique
    • des matériaux (métalliques, polymères, composites),
    • des fluides complexes : systèmes dispersés et/ou multiphasiques (systèmes colloïdaux, émulsions, microémulsions, mousses, suspensions…),
    • des interactions entre fluides et matériaux : adsorption, mouillabilité, perméabilité, cloquage, réactions redox...,
  • mécanique
    • des matériaux, structures et équipements technologiques,
    • des fluides en écoulement avec les potentielles interactions fluide/solides ou fluide/structures.

Modélisation des équilibres de phases pour le stockage de gaz en cavités salines

Les énergies renouvelables sont amenées à occuper une place de plus en plus importante dans le mix énergétique. En raison de leur caractère intermittent, leur utilisation nécessite de mettre en oeuvre des moyens de stockage d’énergie.

Dans ce contexte, l’injection/soutirage de gaz en cavités salines est une solution particulièrement intéressante, qui permet le stockage sûr de volumes importants. Si son application au gaz naturel est aujourd’hui une technologie mature, l’utilisation de nouveaux vecteurs énergétiques, comme l’hydrogène ou l’air comprimé, est en plein développement.

Le dimensionnement des sites de stockage et des installations de surface associées passe par la connaissance des équilibres de phases entre gaz et eau salée saturée présents dans la cavité. Récemment, IFPEN a proposé un modèle thermodynamique pour représenter ce type d’équilibre en présence d’hydrogène et de gaz naturel (Lopez-Lazaro et al., 2019 ; Roa Pinto et al., soumis).

L’objectif de ce stage est de poursuivre le développement de ce modèle pour l’étendre à d’autres gaz, comme l’air comprimé et le CO2.

  • Dans un premier temps, une revue des données nécessaires et leur mise en cohérence sera réalisée. Cette collecte de données sera complétée par des calculs de simulation moléculaire basés sur des travaux de la littérature.
  • Dans un second temps, un calage des paramètres du modèle thermodynamique (équation d’état e-PPC-SAFT) sera effectué pour représenter au mieux les équilibres de phase en conditions de stockage, et déterminer les propriétés thermodynamiques associées (masses volumiques, capacités calorifiques,…).
  • Le modèle développé sera alors appliqué à des cas d’étude proposés par GEOSTOCK, représentatifs de situations rencontrées par l’opérateur.

Le stagiaire sera employé par GEOSTOCK, et encadré par IFPEN dans leur site de Rueil-Malmaison. Des points d’avancement réguliers seront réalisés dans les locaux de GEOSTOCK à Rueil-Malmaison. Il aura ainsi la possibilité d’évoluer dans un environnement mixte entre centre de recherche et entreprise.

Niveau et compétences souhaitées :

Master 2 ou école d’ingénieur, thermodynamique, physico-chimie

Lieu : Rueil-Malmaison
Durée : 6 mois, à partir de début 2021

Bibliographie:

Lopez-Lazaro C., Bachaud P., Moretti I., Ferrando N. (2019) Predicting the phase behavior of hydrogen in NaCl brines by molecular simulation for geological applications, BSGF – Earth Sciences Bulletin, 190(7), 15 pages.

Roa Pinto J., Bachaud P., Fargetton T., Ferrando N., Jeannin L., Louvet F., Modeling phase equilibrium of hydrogen and natural gas in brines: Application to storage in salt caverns, International Journal of Hydrogen Energy, soumis.