University of Ulster

Le Centre for Sustainable Technologies (Centre des technologies durables ou CST) est un groupe de recherche dynamique et performant, spécialisé dans un vaste éventail de domaines internationalement reconnus, dont le vitrage évolué, les pompes à chaleur, le stockage de l’énergie, la biomasse et la bioénergie, la simulation techno-économique de production d’énergie et les systèmes photovoltaïques et thermosolaires. CST a publié de nombreux articles dans des revues internationales et bénéficie de fonds de recherche de plus de 5,5 millions de livres sterling. Le Centre a par ailleurs reçu des subventions de 3 millions de livres sterling destinées au financement de laboratoires de pointe.

Cet investissement a permis d’équiper les laboratoires de systèmes informatiques exhaustifs et de matériel d’acquisition et d’analyse de données. Les installations de laboratoire spécialisées dans les technologies de vitrage comprennent entre autres des fours à vide poussé ultramodernes, des calorimètres/bancs d’essais d’endurance de grande puissance ainsi que des installations d’essais de perméabilité à l’air/eau. Le vitrage sous vide se compose de deux feuilles de verre hermétiquement fermées en leur périphérie et séparées par un vide.

Laboratoire du CST : installations d’essais solaires extérieures

Une série de minuscules supports, d’un diamètre moyen de 0,3 à 0,5 mm, assure la séparation des deux panneaux de verre et prévient tout contact sous l’effet de la pression atmosphérique. Des revêtements de faible émittance sont ensuite apposés sur la surface interne de l’un des panneaux (ou des deux), de manière à réduire le transfert de chaleur radiatif de l’intérieur du vitrage vers l’extérieur. L’Université de l’Ulster a développé et breveté une nouvelle technique d’étanchéité pour la fabrication de vitrage sous vide à basse température et a produit un vitrage offrant un coefficient K à mi-panneau de 0,86 Wm-2K-1 pour un échantillon de 0,4 m sur 0,4 m, grâce à l’utilisation de couches dures de faible émittance.

Technologie solaire

Le Centre est équipé d’un simulateur solaire intérieur, mais conduit ses essais extérieurs sur un toit facile d’accès et orienté au sud. Les installations permettent d’effectuer les essais thermosolaires et photovoltaïques. Plusieurs brevets sont en cours d’étude pour les systèmes thermosolaires à concentration actuellement développés par l’Université de l’Ulster. Le laboratoire est également doté de systèmes photovoltaïques qui produisent 11,8 kW d’électricité en période de pointe. Les performances de ces systèmes thermosolaires et photovoltaïques ont fait l’objet d’un suivi sur plusieurs bâtiments résidentiels et publics. Les travaux de recherche ont permis de développer plusieurs systèmes à concentration, conçus pour améliorer jusqu’à 75 % les performances des modules photovoltaïques et fournir ainsi plus d’électricité à moindre coût.

Des fonds supplémentaires ont également été accordés pour assurer la construction d’un gazogène inversé, d’un moteur et d’une génératrice capables de fournir 25 kW d’électricité et 100 kW de chauffage à l’Université, tout en permettant la conduite d’essais sur divers biocarburants et techniques de préparation de combustibles. Les recherches actuelles reposent sur l’étude de la production de plusieurs types de biomasses et l’analyse de leur comportement dans les procédés de conversion thermique. L’étude et l’optimisation de ces procédés de conversion devraient permettre de produire plus efficacement une énergie renouvelable. Des modèles informatiques ont été utilisés pour concevoir et maximiser l’efficacité des procédés thermiques et identifier les caractéristiques idéales des biocombustibles pour chaque procédé. Les études de système évaluent les performances, les coûts et les avantages socioéconomiques de la gamme complète de systèmes de bioénergie considérés. D’autres projets examinent l’amélioration potentielle des technologies de brûleurs destinées à la combustion des biomasses ainsi que l’effet des gaz dérivés des biomasses sur le fonctionnement des piles à combustibles.

Des systèmes rentables

Les pompes à chaleur connaissent un engouement croissant et les chercheurs travaillent aujourd’hui sur des systèmes plus efficaces et plus rentables. Parmi les projets actuels, on citera le développement de pompes à chaleur air-source à haute température, destinées à la modernisation des installations domestiques, ainsi que le développement d’un ensemble compresseur/extenseur combiné plus performant. Les pompes à chaleur de type air-source conviennent bien au climat maritime modéré de l’Irlande, où les hivers sont relativement doux, et permettent d’éviter l’installation de pompes à chaleur géothermique plus onéreuses. Des systèmes air-source à haute température, offrant un coefficient de performance saisonnier (chauffage) de plus de 3.0, ont ainsi été développés et testés. Ils présentent l’avantage de pouvoir être montés directement sur les systèmes de radiateurs à eau existants, généralement alimentés depuis une chaudière.

Le stockage de l’énergie dans les matériaux d’accumulation (PCM) permet d’obtenir des densités d’énergie très élevées à des températures bien définies. Les recherches démontrent qu’il est possible d’améliorer la climatisation des locaux via des plafonds à poutres froides et d’optimiser le stockage d’énergie jusqu’à 65° C dans le cadre des applications de chauffage. Les modèles d’intégration de PCM dans les éléments muraux d’un bâtiment pour créer un effet de masse thermique indiquent que ceux-ci contribuent à réduire la demande en climatisation.

Des évaluations techno-économiques des systèmes de capture du carbone ainsi que des systèmes de combustion de charbon propre associés ont été menées à bien à l’aide de l’« ECLIPSE ». Ce simulateur de processus à la fois unique et performant et développé par l’Université, sera utilisé pour évaluer un certain nombre de projets de centrales électriques en Europe et au Royaume-Uni.

Le CST de l’Université de l’Ulster propose ainsi toute une série d’innovations, conçues pour relever les défis de l’énergie durable.

W: www.ulster.ac.uk