La plus grande centrale de stockage d'énergie par air comprimé en cavité saline du monde a été entièrement mise en service cette année dans le Jiangsu. Les journalistes ont appris que le succès de cette « batterie géante » du réseau électrique est dû au soutien technique solide de l'équipe de recherche de l'Université d'ingénierie de Harbin. Grâce à la technologie de simulation numérique, les risques liés aux équipements clés ont été évités et plus de 100 millions de yuans de coûts d'essai ont été économisés.
La centrale utilise des cavités salines naturelles situées à 1 500 mètres sous terre comme « entrepôt de stockage d'électricité » : pendant les périodes de faible consommation d'électricité, l'énergie excédentaire est utilisée pour comprimer l'air et le stocker dans les cavités salines ; pendant les périodes de pointe, l'air à haute pression est libéré pour entraîner les générateurs et produire de l'électricité.
Dans l'ensemble du système de stockage d'énergie, l'échangeur de chaleur à sels fondus est le « cœur central », qui contrôle le transfert d'énergie tout au long du processus et détermine directement si la centrale peut fonctionner de manière sûre, stable et efficace.
Ce « cœur » géant a des dimensions impressionnantes : 16 mètres de long et 6 mètres de haut. Son environnement de travail est extrêmement exigeant, nécessitant une résistance à long terme aux températures élevées et aux hautes pressions, ainsi qu'une exposition répétée à des cycles thermiques. Le coût unitaire de cet équipement atteint des centaines de millions de yuans, et la marge d'erreur dans la conception et le fonctionnement est extrêmement faible. Tout problème entraînerait des pertes inestimables.
Face à ce défi central, l'équipe de recherche en ingénierie des réacteurs de l'École des sciences et de l'ingénierie nucléaires de l'Université d'ingénierie de Harbin a utilisé une technologie de simulation de haute précision pour effectuer un diagnostic numérique complet et un examen virtuel multidimensionnel de l'échangeur de chaleur à sels fondus géant.
Les équipements de très grande taille entraînent des calculs de simulation massifs, et l'optimisation des structures complexes est extrêmement difficile. Pour surmonter le goulot d'étranglement de la puissance de calcul, l'équipe a innové en optimisant le modèle de simulation couplé fluide-thermique tout en garantissant la précision des calculs, en construisant un modèle réduit, et en effectuant des comparaisons et des calculs répétés. Ils ont ainsi déterminé le schéma optimal d'injection de sel « entrée par le bas, sortie par le haut », réussissant à réduire la perte de charge de l'équipement de 15 %.
Parallèlement, grâce à la technologie de simulation couplée thermique-structure, les zones à haut risque de contrainte, telles que les tubes coudés en U, ont été précisément identifiées, fournissant un support de données précis pour le renforcement structurel et la sélection des matériaux de l'équipement, éliminant ainsi à la source le risque de défaillance de l'équipement dans des conditions de cycles thermiques alternés.
Cette « prescription numérique » exclusive a non seulement permis de développer l'échangeur de chaleur géant en une seule fois et de l'adapter parfaitement aux conditions de fonctionnement, évitant directement des pertes de centaines de millions de yuans dues aux erreurs d'essai et réduisant considérablement le cycle de développement de l'équipement, mais a également assuré le fonctionnement stable de l'équipement clé dans l'environnement sévère de haute température et haute pression, résolvant les « risques de fatigue » de l'équipement et offrant une double garantie pour la sécurité et la durabilité à long terme de la centrale.