Brevet FR3132597A1 — publié le 20230811

Système pour produire, capter, stocker et distribuer de l’énergie électrique, du gaz CO2, du méthanol et de la spiruline par valorisation du gaz naturel ou biogaz, issu du réseau gazier, d’un méthaniseur ou tout autre moyen de production. Le système est constitué d’une pile à combustible de technologie SOFC (1) permettant de produire de l’énergie électrique issue d’une alimentation en gaz ou biogaz, d’un sous-système (2) de gestion de la charge électrique DC/DC et de conversation / synchronisation DC-AC au réseau électrique, d’un sous-système (3) de stockage de l’énergie électrique produite par la pile à combustible (1) et contrôlée par le sous-système de gestion de la charge (2), un sous-système (4) de distribution et de comptage pour la recharge des véhicules électriques, d’un sous-système (5) de valorisation de l’énergie calorifique fatale (ORC) issue de la pile à combustible (1) et du compresseur (7), d’un sous-système (6) de captage par absorption ou autre, du gaz CO2 issu des gaz de post-combustion de la pile SOFC (1), d’un sous-système de compression du CO2 (7) issu du sous-système de captage (6), d’un sous-système (8) de stockage amovible du gaz CO2 issu du sous-système de compression (7), d’un électrolyseur (9) optionnel permettant de produire en moyenne pression du gaz hydrogène, alimenté par de l’énergie électrique renouvelable ou non, d’un sous-système (10) optionnel de stockage du gaz hydrogène issu de l’électrolyseur (9) ou tout autre moyen de production déporté (hydrogène fatal, production délocalisée), d’un réacteur catalytique en lit fixe (11) optionnel permettant de synthétiser du méthanol par hydrogénation du gaz CO2 issu du sous-système de stockage (8), le gaz hydrogène nécessaire à la réaction étant issu du sous-système de stockage (10), d’un sous-système de stockage (12) optionnel, du méthanol issu du réacteur catalytique (11), d’un sous-système optionnel de distribution et de comptage (13) du méthanol issu du sous-système de stockage (12), d’un sous-système (14) optionnel de photo-bioréacteurs permettant la production de spiruline par photosynthèse et alimentés par du gaz CO2 issu du sous-système (8), d’un sous-système (15) optionnel de filtration / centrifugeage permettant la séparation et le séchage de la spiruline arrivée à maturité et issue du sous-système (14), d’un sous-système (16) optionnel de stockage amovible de la spiruline, d’un sous-système (17) de gestion et de régulation des sous-ensembles précédemment listés 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ,11, 12, 13, 14, 15, 16 ; Le dispositif selon l’invention est destiné à produire, stocker et distribuer de l’énergie électrique avec un haut rendement énergétique, capter et stocker le gaz CO2 issu de la production d’énergie électrique, produire, stocker et distribuer du méthanol par valorisation du gaz CO2 capté et produire de la spiruline en utilisant le gaz CO2 capté. Dispositif de production, stockage et distribution d’électricité, de méthanol, de spiruline et de captage, stockage et distribution de gaz CO2 par valorisation de gaz naturel ou biogaz La présente invention concerne un système, composé de sous-systèmes, permettant de produire, stocker et de distribuer de l’énergie électrique, du méthanol et de la spiruline et capter, stocker et distribuer du gaz CO2, en utilisant du gaz naturel ou du biogaz issu du réseau gazier, d’un méthaniseur ou tout autre procédé. Le système selon l’invention permet par valorisation du gaz naturel ou biogaz de : Produire, Stocker et distribuer de l’énergie électrique aux différentes solutions de mobilité électrique, de type terrestre, maritime, aéronautique, ferroviaire ; Produire de l’énergie électrique à destination du réseau électrique = micro-génération ; Capter, stocker et distribuer le gaz CO2 contenu dans le gaz naturel ou biogaz pour tous les usages et industries employant ce gaz ; Produire, stocker et distribuer du méthanol pour la mobilité de tous type ou tout autre usage ; Les solutions de recharge actuelles pour la mobilité électrique nécessitent un raccordement sur le réseau électrique, impactant proportionnellement à la puissance de recharge recherchée, ce même réseau Les solutions de production d’Energie Electrique Renouvelable faisant appel aux technologies actuelles, Photovoltaïque, Eolien, hydraulique et de cogénération nécessitent des surfaces et infrastructures importantes, couteuses, impactant le paysage, l’environnement direct, avec des efficacités énergétiques ne dépassant pas 50% Le système selon l’invention permet de produire localement de l’énergie électrique neutre en carbone car issue de la biomasse (Biogaz 100% ou gaz naturel + Certificats de garantie d’origine), grâce à une infrastructure optimisée, limitant ainsi la surface au sol, l’impact visuel et avec un impact nul sur l’environnement direct Le système selon l’invention permet de capter par absorption ou tout autre procédé, le gaz CO2 issu de la pile à combustible de technologie SOFC (gaz d’échappement) Le système selon l’invention permet de produire de l’hydrogène grâce à un électrolyseur couplé à de l’énergie électrique renouvelable Le système selon l’invention permet de synthétiser du méthanol (CH 3 OH) par hydrogénation catalytique en lit fixe, du gaz CO2 issu de la pile SOFC, permettant ainsi de stocker à pression et température ambiante le gaz hydrogène produit grâce à de l’énergie renouvelable ou issu d’une co-production (hydrogène fatal) Le système selon l’invention permet de produire de la spiruline par photosynthèse et alimenté par du gaz CO2 issu la pile SOFC Le système selon l’invention est composé d’une pile à combustible permettant de générer de l’énergie électrique, avec des rendements variant de 60 à 75% selon les technologies. Le système selon l’invention est composé d’un système de récupération et de valorisation de la chaleur fatale en électricité Les figures annexées illustrent l’invention : La représente le dispositif de l’invention utilisant le sous-ensemble de production d’énergie électrique, de technologie SOFC avec capture par absorption du gaz CO2 contenu dans les gaz d’échappement de la pile SOFC La représente le même dispositif de l’invention avec adjonction des sous-ensembles permettant la valorisation du gaz CO2, on-site, en méthanol par hydrogénation catalytique La représente le même dispositif de l’invention, et 2, avec adjonction des sous-ensembles permettant l’utilisation du gaz CO2 pour la production de spiruline ; Celle-ci produisant également du gaz oxygène par photosynthèse En référence à ces figures, le dispositif de l’invention comporte : Un sous-système (1) de production d’énergie électrique utilisant la technologie de la pile à combustible de type SOFC (Solid Oxide Fuel Cells) Un sous-système (2) de gestion et de recharge électrique DC-DC du sous-système de stockage (3), de conversion DC-AC et de synchronisation au réseau électrique pour la réinjection du surplus d’énergie électrique produite par le sous-système listé (1) Un sous-système (3) de stockage de l’énergie électrique produite par le sous-système précédemment listé (1) et pouvant être de différentes technologies non-limitatives : Lithium, sel, supercondensateur Un sous-système (4) de distribution et de comptage de l’énergie électrique pour la mobilité, issue du sous-système de stockage précédemment listé (3) Un sous-système (5) dit ORC (Organic Rankine Cycle) qui permet de produire de l’énergie électrique en valorisant l’énergie fatale (Energie Calorifique) issue des deux sous-systèmes précédemment listés (1) et (7) Un sous-système (6) de captage par absorption ou tout autre procédé, du gaz CO2 contenu dans les gaz de post-combustion de la pile SOFC listé sous-ensemble (1) Un sous-système (7) de compression du gaz CO2 issu du sous-système de captage (6) Un sous-système (8) de stockage amovible du gaz CO2 issu du sous-système de compression (7) Un sous-système (9) de type électrolyseur (optionnel), alimenté par de l’énergie électrique d’origine renouvelable et permettant de produire en moyenne pression du gaz hydrogène Un sous-système (10) optionnel de stockage du gaz hydrogène issu de l’électrolyseur (9) ou tout autre origine (hydrogène fatal, production délocalisée …) Un sous-système (11) optionnel, de type réacteur catalytique en lit fixe permettant de synthétiser du méthanol par hydrogénation du gaz CO2 issu du sous-système de stockage (10). Le gaz hydrogène nécessaire à la réaction étant issu du sous-système de stockage (10) Un sous-système (12) optionnel, de stockage du méthanol issu du réacteur catalytique (11) Un sous-système de distribution et de comptage (13) optionnel, du méthanol issu du sous-système de stockage (12) Un sous-système (14) composé de photo-bioréacteurs permettant la production de spiruline par photosynthèse et alimentés par du gaz CO2 issu du sous-système (8) Un sous-système (15) de filtration / centrifugeage permettant la séparation et le séchage de la spiruline arrivée à maturité Un sous-système (16) de stockage amovible de la spiruline issu du sous-système (15) Un sous-système (17) de gestion et de régulation des sous-ensembles précédemment listés (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7), (8), (9), (10), (11), (12), (13), (14), (15) et (16) Le système selon l’invention est destiné à de multiples applications non limitatives telles que : Point de recharge / distribution pour les véhicules et tout autre moyen de transport fonctionnant à l’énergie électrique et au méthanol ; Point de production, stockage et distribution de méthanol ; Micro-génération d’énergie électrique pour le réseau local ; Point de captage, stockage et distribution de gaz CO2 ; Point de production, stockage et distribution de la spiruline ; Système permettant de produire et distribuer de l’énergie électrique, du méthanol, du CO2 et de la spiruline, caractérisé en ce qu’il comporte une pile à combustible de technologie SOFC (1) permettant de produire de l’énergie électrique par conversion de gaz naturel ou biogaz issu du réseau gazier ou tout autre procédé de production, un sous-système (2) de gestion de la charge électrique DC/DC et de conversion et synchronisation AC/DC au réseau électrique, un sous-système (3) de stockage de l’énergie électrique produite par la pile à combustible (1) et contrôlée par le sous-système de gestion de la charge (2), un sous-système (4) de raccordement et comptage de l’énergie électrique issue du sous-système de stockage (3) pour la mobilité, un sous-système (5) de valorisation de l’énergie calorifique fatale (Organic Ranking Cycle) issue de la pile à combustible (1) et du compresseur (7), un sous-système (6) de captage par absorption du gaz CO2 issu des gaz de post-combustion de la pile SOFC (1), un sous-système (7) de compression du gaz CO2 issu du sous-système de captage (6), un sous-système (8) de stockage amovible du gaz CO2 issu du sous-système de compression (7) ; un sous-système (9), optionnel, d’électrolyse alimenté par de l’énergie électrique de préférence renouvelable, permettant de produire en moyenne pression du gaz hydrogène, un sous-système (10), optionnel, de stockage du gaz hydrogène issu de l’électrolyseur (9) ou de tout autre moyen de production ( hydrogène fatal, production délocalisée…), un réacteur catalytique en lit fixe (11) optionnel, permettant de synthétiser du méthanol par hydrogénation catalytique par lit fixe du gaz CO2 issu du sous-système de stockage (8), le gaz hydrogène nécessaire à la réaction étant issu du sous-système de stockage (10), un sous-système de stockage (12), optionnel, du méthanol issu du réacteur catalytique (11), un sous-système (13) de raccordement, distribution et de comptage du méthanol issu du sous-système de stockage (12), un sous-système (14) de photo-bioréacteurs permettant la production de spiruline par photosynthèse et alimentés en gaz CO2 issu du sous-système (8), un sous-système (15) de filtration / centrifugeage permettant la séparation et le séchage de la spiruline arrivée à maturité et issue du sous-système (14), un sous-système (16) de stockage amovible de la spiruline, un sous-système (17) de gestion, supervision et régulation des sous-ensembles précédemment listés 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15 et 16 ;