Brevet FR3147570A1 — publié le 20241011

Le dispositif de stockage de biogaz (1) comporte un réservoir (5) délimité par une enveloppe souple (8), le réservoir étant partiellement rempli d’un liquide de stabilisation (7). [Fig.1] Dispositif de stockage de biogaz Domaine technique de l’invention L’invention concerne le domaine du stockage de biogaz. En particulier, l’invention concerne un dispositif de stockage de biogaz. État de la technique antÉrieure Le biogaz est composé de méthane et de dioxyde de carbone. Ce mélange de méthane et de dioxyde de carbone se stocke difficilement et les solutions actuelles de stockage de biogaz coûtent très cher. En effet, le dioxyde de carbone, à partir d’une pression de 73,8 bars et d’une température de 31,1 °C, passe dans un état supercritique. Cet état entraîne des problèmes techniques, notamment la détérioration des détendeurs. D’autre part, lorsqu’un gaz est comprimé, la température de celui-ci augmente. Au surplus, une compression d’un biogaz est très énergivore, baissant d’autant le rendement énergétique d’une installation. Par conséquent, le biogaz doit être stocké à la pression atmosphérique. Néanmoins, le stockage d’un gaz à pression atmosphérique prend énormément de place et rend le stockage très difficile. Néanmoins, dans certains cas, il est nécessaire d’avoir un moyen de conserver le biogaz entre sa production dans le digesteur et sa valorisation, si celui-ci ne peut pas être utilisé directement. Si le biogaz n’est pas stocké, il est, dans beaucoup de cas, torché et son énergie ne peut plus être valorisée. Enfin en l’absence d’épuration du biogaz, car c’est une technique très coûteuse et énergivore, le biogaz est brut et ne peut pas être stocké sous pression : il doit être stocké en l’état. Actuellement, pour stocker le biogaz brut à pression atmosphérique, il existe différents types de gazomètres. Par exemple, le gazomètre bulle est une installation de stockage de biogaz composée de deux membranes. La membrane intérieure constitue un espace de stockage du biogaz et la membrane extérieure permet de protéger le réservoir des UV, vents forts et autres tempêtes. Une soufflerie envoie de l’air entre les deux membranes pour que la pression y reste constante malgré les variations de quantité de biogaz dans la membrane intérieure. Le gazomètre bulle à double membrane peut être posé directement sur la fosse ou bien à côté sur une dalle en béton. Cette installation est très efficace, mais aussi très chère. Un autre type de gazomètre de biogaz existant est un gazomètre comprenant une seule membrane. Ce gazomètre est de forme cylindrique et se gonfle de biogaz au fur et à mesure de son remplissage. Le réservoir du gazomètre est maintenu en place grâce à une structure métallique. Le problème de cette installation est sa fragilité face aux vents ou tempêtes, notamment lorsque le réservoir du gazomètre est rempli partiellement. Généralement, le gazomètre est mis à l’abri des vents dans un bâtiment ou dans un container : or cela engendre des problèmes de sécurité important, car le bâtiment ou le container devient une zone ATEX et doit être traitée comme telle, conduisant à un surcoût important de l’installation. Il y a donc une nécessité d’avoir un dispositif de stockage de biogaz qui soit à la fois simple de réalisation, peu coûteux et résistant aux conditions climatiques. Un but de l’invention est de fournir un dispositif de stockage de biogaz qui réponde au moins en partie aux inconvénients précédemment cités. À cette fin, il est prévu, selon l’invention, un dispositif de stockage de biogaz comportant un réservoir délimité par une enveloppe souple, le réservoir étant partiellement rempli d’un liquide de stabilisation. Avantageusement, mais facultativement, le dispositif de stockage de biogaz selon l’invention présente au moins l’une des caractéristiques techniques suivantes : le réservoir est rempli entre 1 % et 50%par le liquide de stabilisation ; le réservoir est rempli à 20 % par le liquide de stabilisation ; le réservoir comporte des évents ménagés à travers une épaisseur de l’enveloppe souple et répartis sur une surface supérieure externe du réservoir ; le réservoir comporte en outre des soupapes de sécurité montées sur une partie des évents ; les soupapes de sécurité sont en forme de col de cygne, remplies de liquide antigel ou d’eau  ; un des évents est un évent de sortie et un autre des évents est un évent de remplissage ; l’enveloppe souple comporte une couche de matériau ; l’enveloppe souple comporte plusieurs couches de matériau assemblées ; et, le matériau est une toile de polyester enduite de polychlorure de vinyle ou de l’éthylène propylène diène monomère. brÈve description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d’un mode de réalisation de l’invention. Aux dessins annexés : est une vue schématique en coupe d’un dispositif de stockage de biogaz selon l’invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l’ensemble des figures. description dÉTAILLÉe d’un mode de rÉalisation En référence à la , nous allons décrire un dispositif de stockage de biogaz 1 selon l’invention. Le dispositif de stockage 1 selon l’invention comporte un réservoir 5. Le réservoir 5, lorsqu’il est en utilisation, est posé à même le sol, sur une portion S horizontale dont une surface correspond à une surface de pose du réservoir 5. Le réservoir 5 est délimité par une enveloppe souple 8. Selon un mode de réalisation, cette enveloppe souple 8 comporte une couche de matériau qui est réalisée dans un matériau tel qu’une toile de polyester enduite de polychlorure de vinyle (PVC) ou de l’éthylène propylène diène monomère (EPDM). En variante, l’enveloppe souple 8 est réalisée en plusieurs couches de matériau assemblées de ces matériaux. Ici, lorsque le réservoir 5 est vide, ce dernier a une forme de rectangle. D’autres formes sont envisageables dans le cadre de l’invention, par exemple circulaire, polygonale, en nénuphar, etc. D’autre part, des évents 4,21,31 sont positionnés sur le réservoir 5. Les évents 4,21,31 sont ménagés à travers une épaisseur de l’enveloppe souple 8. Ici, les évents 4,21,31 sont répartis sur une surface supérieure externe du réservoir 5. Les évents 4,21,31 comprennent, en particulier, un évent de remplissage 21 et un évent de sortie 31. L’évent de remplissage 21 est connecté à une conduite d’arrivée 2 de biogaz venant d’un méthaniseur. De sorte à suivre des variations de niveau de l’évent de d’entrée 21 selon le remplissage du réservoir 5, la conduite d’arrivée 2 est flexible et peut être maintenue au-dessus du réservoir 5 à l’aide d’une potence 22. L’évent de sortie 31 est connecté à une conduite d’évacuation 3 allant des dispositifs de valorisations du biogaz. De nouveau, de sorte à suivre des variations de niveau de l’évent de d’entrée 21 selon le remplissage du réservoir 5, la conduite d’évacuation 3 est flexible et peut être maintenue au-dessus du réservoir 5 à l’aide d’une potence 32. En variante de réalisation, les évents de remplissage 21 et de sortie 31 sont un seul et même évent : les conduites d’arrivée 2 et d’évacuation 3 ne forment plus qu’une et même conduite pouvant être souple et pouvant être maintenue au-dessus du réservoir 5 à l’aide d’une seule potence 22,32. Une gestion des flux entrants et sortant de biogaz étant prévue par ailleurs. En outre, le réservoir 5 comporte des soupapes de sécurité 41 qui sont montées sur une partie des évents 4 restants. Les soupapes de sécurité 41 sont, ici, en forme de col de cygne et remplies d’un liquide antigel ou d’eau. Les soupapes de sécurité 41 sont tarées à une valeur seuil prédéterminée de pression. Si une valeur d’une pression régnant au sein du réservoir 5 est supérieure à cette valeur seuil, les soupapes de sécurité 41 se déclenchent et laissent le biogaz contenu dans le réservoir 5 s’échapper dudit réservoir 5 jusqu’à ce que la valeur de la pression régnant dans le réservoir 5 soit inférieure) ladite valeur seuil. Cela permet d’éviter que la pression régnant au sein du réservoir 5 ne dépasse un certain seuil pouvant générer une explosion du réservoir 5. De plus, le réservoir 5 est rempli partiellement d’un liquide de stabilisation 7. Le liquide de stabilisation 7 est, ici, de l’eau. Il est possible d’utiliser d’autres fluides liquides en tant que liquide de stabilisation 7, dès lors que ces fluides liquides sont compatibles avec les composants du biogaz stocké dans le réservoir 5. Un taux de remplissage du réservoir 5 est compris entre 5 % et 50 %, voire compris entre 15 % et 25 %, voire de 20 %. Il est à noter que le biogaz brut présente un taux d’humidité élevé. De ce fait, les condensats du biogaz stocké dans le réservoir 5 du dispositif de stockage de biogaz 1 selon l’invention vont venir augmenter la quantité de liquide de stabilisation 7 présents dans le dit réservoir 5. Afin de réguler cette quantité, le dispositif de stockage de biogaz 1 selon l’invention comporte un piquage bas 9 permettant d'ajouter ou de soutirer du liquide de stabilisation 7 au réservoir 5 lors d’une utilisation. La présence du liquide de stabilisation 7 dans le réservoir 5 permet d’appliquer une pression hydraulique sur des bords et un fond du réservoir 5, comme cela est illustré par des flèches horizontales et verticales sur la . Cette pression hydraulique va maintenir l’enveloppe souple 8 tendue et plaquer le fond du réservoir 5 sur la portion S horizontale du sol où est installé le dispositif de stockage d’un biogaz 1 selon l’invention. Ainsi, le réservoir 5 est stabilisé en place et résiste aux conditions climatiques, en particulier aux vents. En variante de réalisation du dispositif de stockage de biogaz 1 selon l’invention, des ancrages du réservoir 5 sont prévus à la périphérie dudit réservoir 5 afin d’empêcher un éventuel roulage du réservoir sur la portion S horizontale : par exemple, pour une forme rectangulaire du réservoir 5, les ancrages sont positionnés aux quatre coins. De plus, le fait de maintenir tendue de cette façon l’enveloppe souple 8 permet d’avoir une surface supérieure externe au moins plane ou légèrement convexe : ainsi les eaux pluviales s’écoulent de part et d’autre du réservoir 5 sans rester sur l’enveloppe souple 8, pour ne pas former de flaques qui sont préjudiciables au bon remplissage du réservoir 5 par du biogaz. Ensuite, en fonction d’une quantité de biogaz stockée au sein d’un volume restant 6, le biogaz va exercer une pression sur l’enveloppe souple 8, gonflant ainsi le réservoir 5, comme cela est illustré par des flèches inclinées sur la . D’autre part, des moyens de mesure (non représentés) d’un niveau de remplissage du réservoir 5 peuvent être prévus. Ces moyens de mesure peuvent être une sonde de pression ou alors un capteur de niveau de la surface supérieure du réservoir 5 ou de l'inclinaison d’une des potences 22,32, si ces dernières sont présentes. D’autres moyens de mesures du niveau de remplissage du réservoir 5 peuvent être prévus. Le dispositif de stockage de biogaz 1 selon l’invention permet d’avoir un volume de stockage de biogaz simple à réaliser et à installer et ce à moindre coût. À titre d’exemple, pour un réservoir 5 d’une capacité de 300 m 3 , il est rempli de 60 m 3 d’eau. Les 240 m3 restants sont plus ou moins remplis par le biogaz. Bien entendu, il est possible d’apporter à l’invention de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. Dispositif de stockage de biogaz (1) comportant un réservoir (5) délimité par une enveloppe souple (8), caractérisé en ce que le réservoir est partiellement rempli d’un liquide de stabilisation (7). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir est rempli entre 1 % et 50%par le liquide de stabilisation. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réservoir est rempli à 20 % par le liquide de stabilisation. Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le réservoir comporte des évents (4,21,31) ménagés à travers une épaisseur de l’enveloppe souple (8) et répartis sur une surface supérieure externe du réservoir (5). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réservoir comporte en outre des soupapes de sécurité (41) montées sur une partie des évents (4). Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les soupapes de sécurité (41) sont en forme de col de cygne, remplies de liquide antigel ou d’eau. Dispositif selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu’un des évents est un évent de sortie (31) et un autre des évents est un évent de remplissage (21). Dispositif selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l’enveloppe souple (8) comporte une couche de matériau. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l’enveloppe souple comporte plusieurs couches de matériau assemblées. Dispositif selon l’une des revendications 8 à 9, caractérisé en ce que le matériau est une toile de polyester enduite de polychlorure de vinyle ou de l’éthylène propylène diène monomère.