Brevet FR3016683A1 — publié le 20150724

La présente invention concerne une station de fourniture d'un fluide carburant inflammable. L'invention concerne plus particulièrement une station de fourniture d'un fluide carburant inflammable, la station comprenant un premier réservoir cryogénique isolé sous vide pour stocker du carburant inflammable sous la forme d'un liquide cryogénique, un second réservoir cryogénique isolé sous vide pour le stockage d'un gaz inerte stocké sous forme de liquide cryogénique, un circuit de refroidissement en échange thermique avec le premier réservoir, le circuit de refroidissement comprenant une extrémité amont reliée au second réservoir cryogénique pour prélever du fluide cryogénique dans le second réservoir cryogénique en vue de céder des frigories du fluide du second réservoir cryogénique vers le premier réservoir, la station comprenant un circuit de soutirage de fluide du second réservoir. Le stockage d'un liquide cryogénique dans un réservoir isolé sous vide est sujet à une remontée de sa pression interne. En effet, en l'absence de soutirage de liquide régulier, les entrées de chaleur par les supports du réservoir, les tuyauteries et l'isolation réchauffent le vide inter-parois. Du liquide se vaporise dans le réservoir et de ce fait la pression va augmenter jusqu'à l'ouverture d'une soupape de sécurité. Le dégazage de gaz tels l'azote, l'oxygène et l'argon ne pose pas trop de problème cependant, lorsque le gaz stocké est inflammable (gaz naturel, hydrogène...) un tel dégazage risque de créer un nuage explosif donc une « zone ATEX ». Une solution connue consiste à condenser dans le réservoir une partie de la phase gazeuse ou à refroidir le liquide pour éviter sa vaporisation via un réservoir de fluide de refroidissement (cf. le document DE19903214). Cette solution augment cependant l'encombrement, le coût et la complexité de l'installation. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, la station selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisée en ce que les premier et second réservoirs sont logés dans une enveloppe extérieure commune sous vide, c'est-à-dire que les premier et second réservoirs partagent un vide d'isolation commun. Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le second réservoir est disposé au-dessus du premier réservoir, - le premier réservoir contient un carburant parmi : du gaz naturel, de l'hydrogène, - le second réservoir contient un gaz parmi : de l'azote, de l'argon, - le circuit de refroidissement comporte au moins une conduite 10 comprenant une extrémité amont reliée au second réservoir, la au moins une conduites étant munie d'un échangeur de chaleur logé dans le premier réservoir, - le circuit de refroidissement comprend deux conduites munies chacunes d'un échangeur de chaleur, les deux échangeurs de chaleur étant situés respectivement dans les partie supérieure et inférieure du premier réservoir, 15 - le circuit de soutirage de fluide du second réservoir est relié fluidiquement au circuit de refroidissement et alimenté en fluide issu de ce dernier, - le circuit de soutirage comporte une cheminée munie d'un clapet formant un évent en cas de surpression déterminée au sein dudit circuit, - la station comprend au moins un détecteur de fuite de carburant du 20 premier réservoir et au moins un organe piloté d'ouverture d'une portion du circuit de soutirage, le au moins un organe d'ouverture étant commandé automatiquement en réponse à une détection de fuite par le au moins détecteur (5) pour relâcher du fluide issu du second réservoir cryogénique de façon à inerter un volume au sein de la station, 25 - le au moins un organe d'ouverture est espacé de l'enveloppe extérieure commune d'une distance comprise zéro mètre et cinq mètres et de préférence entre zéro et deux mètres. L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. 30 D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en coupe, schématique et partielle illustrant un premier exemple de réalisation d'une station de fourniture de carburant selon l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe, schématique et partielle illustrant un second exemple de réalisation d'une station de fourniture de carburant selon l'invention. La station 1 illustrée à la figure 1 est une station de fourniture d'un fluide carburant inflammable, par exemple du gaz naturel à partir d'un premier réservoir 2 cryogénique stockant le carburant inflammable sous la forme d'un liquide cryogénique (par exemple à -140°C). Plus précisément, le premier réservoir 2 contient un mélange diphasique liquide/gaz. Le premier réservoir 2 peut contenir par exemple un carburant parmi : du gaz naturel, de l'hydrogène. La station 1 comprend un second réservoir 3 cryogénique de stockage d'un gaz non inflammable et notamment un gaz inerte tel que de l'azote stocké à une 15 température de -196°C. Le second réservoir 2 contient par exemple un gaz parmi : de l'azote, de l'argon. Le gaz inerte est également stocké sous forme de liquide cryogénique (mélange diphasique liquide/gaz). Les premier 2 et second 3 réservoirs sont des réservoirs cryogéniques à 20 double parois avec vide inter-parois. La station 1 comprend un circuit 15 de soutirage de fluide du premier réservoir 3. Ce circuit 15 comprend par exemple une conduite de fourniture de carburant liquide vers un utilisateur, par exemple pour remplir des capacités ou des réservoirs de véhicules. Alternativement ou en combinaison, le liquide soutiré 25 peut être fourni à une unité de vaporisation pour alimenter un utilisateur en gaz. La station 1 comprend un circuit 4 de refroidissement en échange thermique avec le premier réservoir 2 et notamment avec le fluide à l'intérieur du premier 2 réservoir. Les premier 2 et second 3 réservoirs comportent une enveloppe extérieure 30 12 commune. C'est-à-dire que les premier 2 et deuxième 3 réservoirs partagent un vide d'air commun (par exemple un niveau de pression de 5.10-3 mbar) et également le cas échéant une isolation thermique (couche(s) d'isolant(s) commun(s)). Ainsi, l'enveloppe 12 extérieure commune forme au sein de la station 1 une entité physique unique pour les deux stockages 2 et 3. Par exemple, le second réservoir 3 peut être disposé au-dessus du premier réservoir (ou inversement) ce qui permet de diminuer la surface au sol de l'ensemble. De plus, le second réservoir 3, qui contient un fluide relativement plus froid que le fluide du premier réservoir 2 permet de conserver une ambiance froide au sein de l'enveloppe extérieure 12. Dans l'exemple de la figure 1 le circuit de refroidissement comprend une conduite 4 ayant une extrémité amont située dans le volume commun isolé sous 10 vide et reliée au second réservoir 3 cryogénique pour prélever du fluide cryogénique dans le second réservoir 3 cryogénique. En aval, ladite conduite 4 comprend une portion 9 en échange thermique avec l'intérieur du premier réservoir 1 en vue de céder des frigories du fluide du second réservoir 3 cryogénique vers le premier réservoir 2. 15 Cette portion 9 d'échange thermique comprend par exemple un serpentin, un condenseur ou tout type d'échangeur de chaleur approprié. En aval de l'échangeur 9, la conduite 4 sort de l'enveloppe 12 extérieure commune et alimente ou constitue un circuit 7 de soutirage de fluide du second réservoir 3. 20 La figure 2 illustre une variante possible de réalisation de l'invention dont les éléments identiques à ceux décrits ci-dessus sont désignés par les mêmes références numériques et ne sont pas décrits une seconde fois. Dans la variante de réalisation de la figure 2 le circuit 4 de refroidissement comprend deux conduites 4, 14 ayant une extrémité amont reliée au second 25 réservoir 3 cryogénique et comportant chacune en aval une portion 9, 10 en échange thermique (échangeur de chaleur) avec l'intérieur du premier réservoir 2. Dans l'exemple illustré les deux conduites 4, 14 possèdent des extrémités amont (reliées au second réservoir 3) distinctes. Bien entendu, il est possible d'envisager une commune pour le raccordement au second réservoir 3. 30 Les deux échangeurs 9, 10 sont logés à l'intérieur du premier réservoir 2 et sont situés respectivement en partie supérieure et inférieure du premier réservoir 2 pour refroidir respectivement le parties gazeuse et liquide du carburant. En aval des échangeurs 9, 10, les conduites peuvent former deux extrémités distinctes de fourniture de fluide de refroidissement réchauffé à un utilisateur (sous forme gazeuse et/ou liquide). De plus, la station 1 de la figure 2 comprend en outre un système facultatif de détection de fuite et de protection contre l'incendie. Plus précisément, la station 1 comprend un détecteur 5 de fuite de carburant du premier réservoir 2. Le détecteur 5 de fuite comprend par exemple au moins l'un parmi : un capteur de carburant (notamment un capteur de gaz naturel), une sonde catalytique, un capteur chimique, un capteur de type optique ou tout autre système approprié. De plus, la station comprend deux organes 6, 11 pilotés d'ouverture d'une portion du circuit 4, 7 de refroidissement/soutirage. Les deux organes 6, 11 d'ouvertures distincts sont de préférence espacés et alimentés respectivement par les deux conduites 4, 14 du circuit de refroidissement. Les deux organes 6 d'ouverture sont commandés automatiquement en réponse à une détection de fuite par le détecteur 5 pour relâcher du fluide issu du second réservoir 3 cryogénique de façon à inerter un volume au sein de la station. Les organes 6, 11 d'ouverture peuvent comprend au moins l'un parmi : un robinet, une vanne, une buse de pulvérisation ou tout autre dispositif approprié 20 permettant de libérer du gaz inerte dans une zone déterminée en réponse à une détection de fuite de carburant. Par exemple, l'un au moins des organes 6, 11 d'ouverture est espacé du premier réservoir 2 d'une distance comprise zéro mètre et cinq mètres et de préférence entre zéro et deux mètres, pour inerter la zone directement adjacente 25 au premier réservoir 2. En variante, l'un des organes 6, 11 d'ouverture est situé à distance, pour inerter une zone plus éloignée, par exemple entre deux et dix mètre si la fuite est susceptible de s'y produire et constitue une zone à risque. Les deux organes 6, 11 d'ouverture peuvent ainsi déboucher dans des zones distinctes ou communes de la station. 30 Dans le cas où la station comprend une armoire 8 de commande regroupant des organes fonctionnels de commande de la station 1 (vannes, électronique de commande, afficheurs...) l'un au moins des organes 6, 11 d'ouverture peut comporter une extrémité qui débouche au moins en partie dans ladite armoire 8 en vue de la protéger d'un incendie. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus, par exemple, la station 1 de la figure 1 peut ne comporter qu'un seul ou trois ou plus de trois organes d'ouverture. De même, la station de la figure 1 peut comporter également facultativement un système de détection de fuite et de protection contre l'incendie conforme à celui de la figure 2 (par exemple avec un organe 6 d'ouverture). On conçoit donc aisément que tout en étant de structure simple et peu coûteuse, la station 1 permet de combiner structurellement été fonctionnellement deux réservoirs cryogéniques. La station peut être fixe ou mobile (montée sur une remorque ou un véhicule). REVENDICATIONS1. Station de fourniture d'un fluide carburant inflammable, la station (1) comprenant un premier réservoir (2) cryogénique isolé sous vide pour stocker du carburant inflammable sous la forme d'un liquide cryogénique, un second réservoir (3) cryogénique isolé sous vide pour le stockage d'un gaz inerte stocké sous forme de liquide cryogénique, un circuit (4, 14) de refroidissement en échange thermique avec le premier réservoir (2), le circuit (4, 14) de refroidissement comprenant une extrémité amont reliée au second réservoir (3) cryogénique pour prélever du fluide cryogénique dans le second réservoir (3) cryogénique en vue de céder des frigories du fluide du second réservoir (3) cryogénique vers le premier réservoir (2), la station comprenant un circuit (7) de soutirage de fluide du second réservoir (3), caractérisée en ce que les premier (2) et second (3) réservoirs sont logés dans une enveloppe (12) extérieure commune sous vide, c'est-à-dire que les premier (2) et second (3) réservoirs partagent un vide d'isolation commun. 2. Station selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second réservoir (3) est disposé au-dessus du premier réservoir (2). 3. Station selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le premier réservoir (2) contient un carburant parmi : du gaz naturel, de l'hydrogène. 4. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le second réservoir (2) contient un gaz parmi : de l'azote, de l'argon. 5. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le circuit de refroidissement comporte au moins une conduite (4, 14) comprenant une extrémité amont reliée au second réservoir (3), la au moins une conduites (4, 14) étant munie d'un échangeur (9, 10) de chaleur logé dans le premier réservoir (2). 6. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le circuit de refroidissement comprend deux conduites (4, 14) munies chacunes d'un échangeur (9, 10) de chaleur, les deuxéchangeurs (9, 10) de chaleur étant situés respectivement dans les partie supérieure et inférieure du premier réservoir (2). 7. Station selon l'une quelconque de revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le circuit (7) de soutirage de fluide du second réservoir (3) est relié fluidiquement au circuit (4, 14) de refroidissement et alimenté en fluide issu de ce dernier. 8. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le circuit (7) de soutirage comporte une cheminée (16) munie d'un clapet formant un évent en cas de surpression déterminée au sein dudit circuit (7). 9. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la station comprend au moins un détecteur (5) de fuite de carburant du premier réservoir (2) et au moins un organe (6, 11) piloté d'ouverture d'une portion du circuit (4, 14, 7) de soutirage, le au moins un organe (6) d'ouverture étant commandé automatiquement en réponse à une détection de fuite par le au moins détecteur (5) pour relâcher du fluide issu du second réservoir (3) cryogénique de façon à inerter un volume au sein de la station. 10. Station selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le au moins un organe (6, 11) d'ouverture est espacé de l'enveloppe extérieure (12) commune d'une distance comprise zéro mètre et cinq mètres et de préférence entre zéro et deux mètres.