• Energy Research
• Open Access close
• Closed Access close
• Open Source close
• 11. Sustainability close
• FR close
• EU close

Abstract. The impact of multiphase reactions involving nitrogen dioxide (NO2) and aromatic compounds was simulated in this study. A mechanism (CAPRAM 2.4, MODAC Mechanism) was applied for the aqueous phase reactions, whereas RACM was applied for the gas phase chemistry. Liquid droplets were considered as monodispersed with a mean radius of 0.1 µm and a liquid content (LC) of 50 µg m-3. The multiphase mechanism has been further extended to the chemistry of aromatics, i.e. reactions involving benzene, toluene, xylene, phenol and cresol have been added. In addition, reaction of NO2 with dissociated hydroxyl substituted aromatic compounds has also been implemented. These reactions proceed through charge exchange leading to nitrite ions and therefore to nitrous acid formation. The strength of this source was explored under urban polluted conditions. It was shown that it may increase gas phase HONO levels under some conditions and that the extent of this effect is strongly pH dependent. Especially under moderate acidic conditions (i.e. pH above 4) this source may represent more than 75% of the total HONO/NO2 - production rate, but this contribution drops down close to zero in acidic droplets (as those often encountered in urban environments).

Optimisation-based Energy Management Strategies for hybrid and electric vehicles have to face some issues for real-time applications. In this study,an online adaptive optimisation-based strategy is used for an electric vehicle with a Hybrid Energy Storage System including supercapacitors and batteries. The SCs voltage limitations are taken into account by using a feedback control. Indeed the voltage limitation is a key point for safe operations in the vehicle. A comparison with a more classical optimisation-based method is performed by simulations on a normalised driving cycle. The results point out a more effective behaviour of the adaptive strategy.

Spatial planning has to deal with trade-offs between various stakeholders’ wishes and needs as part of planning and management of landscapes, natural resources and/or biodiversity. To make ecosystem services (ES) trade-off research more relevant for spatial planning, we propose an analytical framework,which puts stakeholders, their land-use/management choices, their impact on ES and responses at the centre. Based on 24 cases from around the world, we used this framing to analyse the appearance and diversity of real-world ES trade-offs. They cover a wide range of trade-offs related to ecosystem use, including: land-use change, management regimes, technical versus nature-based solutions, natural resource use, and management of species. The ES trade-offs studied featured a complexity that was far greater than what is often described in the ES literature. Influential users and context setters are at the core of the trade-off decision-making, but most of the impact is felt by non-influential users. Provisioning and cultural ES were the most targeted in the studied trade-offs, but regulating ES were the most impacted. Stakeholders’ characteristics, such as influence, impact faced, and concerns can partially explain their position and response in relation to trade-offs. Based on the research findings, we formulate recommendations for spatial planning.

Abstract There is a growing use of metamodels to evaluate building energy performance. However, current metamodeling approaches lack a common foundation. The aim of this work was to develop a general metamodel for building energy performance. Based on the premise that each building element can have an impact on energy performance, our general metamodel assumes that the overall impact is a polynomial function of the individual impacts. The model includes time-dependent parameters such as the solar heat gain coefficient and energy system efficiency. A model derived from the general model was tested on an office located in Paris. Energy needs and consumption, the cost of energy consumption and the CO2 emissions for heating and cooling were analyzed. The study highlighted the significant impact of the choice of the performance criteria in evaluating the efficiency of building design solutions. The metamodel represents a fast way to perform calculations with an accuracy close to that of dynamic simulations. It can be used as a basis to perform parametric studies and for future building energy regulations.

Pour répondre aux demandes énergétiques d'une population croissante et atténuer les émissions de carbone, il est impératif de passer des combustibles fossiles aux sources d'énergie renouvelables. Cependant, l'intermittence des énergies renouvelables pose un défi important. Pour résoudre ce problème, les aquifères salins profonds sont apparus comme une option viable pour le stockage d'énergie à grande échelle, en particulier grâce au stockage de l'hydrogène (H2) après le processus Power-to-Gas. De plus, les émissions naturelles de H2 ont été documentées dans le monde entier, et le potentiel d'accumulations souterraines présente des sources d'énergie zéro carbone prometteuses. Cependant, dans ces différents contextes, l'interaction entre le gaz, la saumure et la roche peut conduire à des phénomènes physico-chimiques et biochimiques qui peuvent avoir un impact direct sur la mobilité et la stabilité de H2. Par conséquent, la compréhension du comportement thermophysique des fluides impliqués est essentielle pour le développement du stockage souterrain d'hydrogène dans des milieux poreux et pour l'exploration des réserves naturelles de H2. Cependant, malgré les progrès récents, il existe encore un manque de données expérimentales sur les propriétés thermophysiques de l'hydrogène au contact de la saumure. Cette étude étudie l'équilibre du système H2/saumure en utilisant la simulation moléculaire de Monte Carlo à composante fractionnaire continue à travers deux méthodes : la méthode de l'ensemble de Gibbs et la simulation isobare-isotherme basée sur la loi de Henry. Différents champs de force pour les ions H2, eau et sel (NaCl) ont été évalués. Grâce à une analyse comparative, deux combinaisons de modèles, Marx-TIP4P/EP-KBF et Marx-TIP4P/2005-Madrid, ont été identifiées comme fournissant les résultats les plus précis, mais nécessitant une interaction binaire constante pour une quantification améliorée de la solubilité de l'H2 dans la saumure. Après ajustement à certaines données expérimentales limitées de la littérature, les simulations ont été étendues à des températures plus élevées (jusqu'à 453 K), à des pressions (jusqu'à 100 MPa) et à des salinités de NaCl (jusqu'à 6 mol/kgw). Enfin, les données nouvellement générées ont facilité le raffinement d'un modèle thermodynamique en utilisant l'approche de Krichevsky et Kasarnovsky, améliorant les estimations des pertes de dissolution de H2, la capacité d'étanchéité du caprock et les informations sur la production et l'accumulation naturelles de H2 sous terre. Para abordar las demandas energéticas de una población en crecimiento y mitigar las emisiones de carbono, es imperativo pasar de los combustibles fósiles a las fuentes de energía renovables. Sin embargo, la intermitencia de las energías renovables plantea un reto importante. Para abordar este problema, los acuíferos salinos profundos han surgido como una opción viable para el almacenamiento de energía a gran escala, particularmente a través del almacenamiento de hidrógeno (H2) después del proceso Power-to-Gas. Además, las emisiones naturales de H2 se han documentado en todo el mundo, y el potencial de acumulaciones subterráneas presenta fuentes de energía prometedoras sin carbono. Sin embargo, en estos diferentes contextos, la interacción entre el gas, la salmuera y la roca puede conducir a fenómenos físico-químicos y bioquímicos que pueden afectar directamente la movilidad y la estabilidad del H2. Por lo tanto, comprender el comportamiento termofísico de los fluidos involucrados es esencial para el desarrollo del Almacenamiento Subterráneo de Hidrógeno en medios porosos y para explorar las reservas naturales de H2. Sin embargo, a pesar de los avances recientes, todavía hay una falta de datos experimentales sobre las propiedades termofísicas del hidrógeno en contacto con la salmuera. Este estudio investiga el equilibrio del sistema H2/salmuera utilizando la simulación molecular del Componente Fraccionario Continuo Monte Carlo a través de dos métodos: el método del conjunto de Gibbs y la simulación isobárica-isotérmica basada en la ley de Henry. Se evaluaron diferentes campos de fuerza para iones H2, agua y sal (NaCl). A través de un análisis comparativo, se identificaron dos combinaciones de modelos, Marx-TIP4P/EP-KBF y Marx-TIP4P/2005-Madrid, que proporcionan los resultados más precisos, aunque requieren una interacción binaria constante para una cuantificación mejorada de la solubilidad de H2 en salmuera. Después de ajustar algunos datos experimentales limitados de la literatura, las simulaciones se extendieron a temperaturas más altas (hasta 453 K), presiones (hasta 100 MPa) y salinidades de NaCl (hasta 6 mol/kgw). Finalmente, los datos recién generados facilitaron el refinamiento de un modelo termodinámico utilizando el enfoque de Krichevsky y Kasarnovsky, mejorando las estimaciones de las pérdidas de disolución de H2, la capacidad de sellado de caprock y los conocimientos sobre la producción y acumulación natural de H2 bajo tierra. To address the energy demands of a growing population and mitigate carbon emissions, it is imperative to transition from fossil fuels to renewable energy sources. However, the intermittency of renewable energies poses a significant challenge. To address this issue, deep saline aquifers have emerged as a viable option for large-scale energy storage, particularly through hydrogen (H2) storage post Power-to-Gas process. Moreover, natural H2 emissions have been documented worldwide, and the potential for underground accumulations presents promising zero-carbon energy sources. However, in these different contexts, the interaction between gas, brine, and rock can lead to physico-chemical and biochemical phenomena that can directly impact the mobility and stability of H2. Therefore, understanding the thermophysical behavior of the involved fluids is essential for the development Underground Hydrogen Storage in porous media and for exploring natural H2 reserves. However, despite recent advancements, there is still a lack of experimental data on thermophysical properties of hydrogen in contact with brine. This study investigates the equilibrium of the H2/brine system using Continuous Fractional Component Monte Carlo molecular simulation through two methods: the Gibbs ensemble method and the isobaric-isothermal simulation based on Henry's law. Different force fields for H2, water and salt (NaCl) ions were evaluated. Through a comparative analysis, two model combinations, Marx-TIP4P/EP-KBF and Marx-TIP4P/2005-Madrid, were identified as providing the most accurate results, albeit requiring a constant binary interaction for enhanced H2 solubility quantification in brine. After adjustment to some limited experimental data from literature, the simulations were extended to higher temperatures (up to 453 K), pressures (up to 100 MPa), and NaCl salinities (up to 6 mol/kgw). Finally, the newly generated data facilitated the refinement of a thermodynamic model using the Krichevsky and Kasarnovsky approach, improving estimations of H2 dissolution losses, caprock sealing capacity, and insights into natural H2 production and accumulation underground. لتلبية متطلبات الطاقة لعدد متزايد من السكان والتخفيف من انبعاثات الكربون، من الضروري الانتقال من الوقود الأحفوري إلى مصادر الطاقة المتجددة. ومع ذلك، فإن انقطاع الطاقات المتجددة يشكل تحديًا كبيرًا. ولمعالجة هذه المشكلة، برزت طبقات المياه الجوفية المالحة العميقة كخيار قابل للتطبيق لتخزين الطاقة على نطاق واسع، لا سيما من خلال تخزين الهيدروجين (H2) بعد عملية تحويل الطاقة إلى غاز. علاوة على ذلك، تم توثيق انبعاثات الهيدروجين الطبيعية في جميع أنحاء العالم، وتوفر إمكانية التراكمات تحت الأرض مصادر طاقة واعدة خالية من الكربون. ومع ذلك، في هذه السياقات المختلفة، يمكن أن يؤدي التفاعل بين الغاز والمحلول الملحي والصخور إلى ظواهر فيزيائية كيميائية وبيوكيميائية يمكن أن تؤثر بشكل مباشر على حركة واستقرار H2. لذلك، فإن فهم السلوك الفيزيائي الحراري للسوائل المعنية أمر ضروري لتطوير تخزين الهيدروجين تحت الأرض في الوسائط المسامية ولاستكشاف احتياطيات الهيدروجين الطبيعية. ومع ذلك، على الرغم من التطورات الأخيرة، لا يزال هناك نقص في البيانات التجريبية حول الخصائص الفيزيائية الحرارية للهيدروجين الملامس للمحلول الملحي. تبحث هذه الدراسة في توازن نظام H2/المحلول الملحي باستخدام المحاكاة الجزيئية للمكون الكسري المستمر مونت كارلو من خلال طريقتين: طريقة جيبس للمجموعة والمحاكاة متساوية الحرارة على أساس قانون هنري. تم تقييم حقول القوة المختلفة لأيونات H2 والماء والملح (NaCl). من خلال التحليل المقارن، تم تحديد مجموعتين من النماذج، وهما Marx - TIP4P/EP - KBF و Marx - TIP4P/2005 - Madrid، على أنهما توفران النتائج الأكثر دقة، وإن كانت تتطلب تفاعلًا ثنائيًا ثابتًا لتعزيز قياس كمية ذوبان H2 في المحلول الملحي. بعد تعديل بعض البيانات التجريبية المحدودة من الأدبيات، تم تمديد المحاكاة إلى درجات حرارة أعلى (تصل إلى 453 كلفن)، وضغوط (تصل إلى 100 ميجا باسكال)، وملوحة كلوريد الصوديوم (تصل إلى 6 مول/كجم). أخيرًا، سهلت البيانات التي تم إنشاؤها حديثًا صقل نموذج ديناميكي حراري باستخدام نهج Krichevsky و Kasarnovsky، مما أدى إلى تحسين تقديرات خسائر ذوبان H2، وقدرة ختم caprock، ورؤى حول إنتاج H2 الطبيعي وتراكمه تحت الأرض.