Brevet FR3151373A1 — publié le 20250124

L’invention concerne une installation (100) de production et de stockage de fluide cryogénique liquéfié comprenant : un liquéfacteur (3) configuré pour produire un fluide cryogénique liquéfié à partir d’un gaz d’alimentation (30) ; un premier stockage (4) configuré pour être alimenté par le liquéfacteur (3) ; un deuxième stockage (7) configuré pour stocker de l’hydrogène liquide ayant un degré de pureté supérieur ou égal à un premier degré de pureté prédéterminé ; une source d’hydrogène gazeux (8) configurée pour délivrer de l’hydrogène gazeux ayant notamment un degré de pureté supérieur ou égal au premier degré de pureté prédéterminé ; une source d’air (2) configurée pour délivrer de l’air (1) ; une source d’azote gazeux (6) configurée pour délivrer de l’azote gazeux ; une unité de commande configurée pour sélectivement balayer et/ou purger le premier stockage (4) avec de l’air (1), de l’azote gazeux, de l’hydrogène gazeux et de l’hydrogène liquide. Figure d’abrégé : Fig. 1 Installation de production et de stockage de fluide cryogénique liquéfié La présente invention concerne une installation de production et de stockage de fluide cryogénique liquéfié et un procédé de préparation d’une telle installation. Un liquéfacteur d’hydrogène est généralement configuré pour produire de l’hydrogène liquide sans qu’il soit possible de garantir un fonctionnement en continu, notamment lorsque la disponibilité en gaz d’alimentation est liée à la présence d'énergie solaire ou du vent. L’hydrogène liquide produit par le liquéfacteur est donc stocké dans un ou plusieurs stockages d’hydrogène liquéfié à partir desquels on remplit des réservoirs à remplir tels que des semi-remorques. Ainsi, même lorsque le liquéfacteur est à l’arrêt (le liquéfacteur est à l’arrêt notamment lorsqu’il ne délivre pas de fluide tel que de l’hydrogène ou lorsqu’il délivre un fluide tel que de l’hydrogène à une température supérieure ou égale à -150 °C), il reste possible d’assurer un remplissage d’un ou plusieurs réservoirs à remplir. Lors de la mise en service du liquéfacteur, alors que le stockage ne contient pas d’hydrogène liquide, il est nécessaire de préparer le stockage en supprimant les impuretés qu’il pourrait contenir afin d'éviter la pollution du stockage. Il est par ailleurs indispensable de réduire la température de la paroi interne du stockage jusqu’à ce qu’elle atteigne une valeur inférieure à -150 °C. Un problème se pose tout particulièrement lorsque le liquéfacteur est à l’arrêt, notamment par la présence d’impuretés dans le fluide délivré par le liquéfacteur lorsque sa température est supérieure ou égale à -150 °C. La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant une installation de production et de stockage de fluide cryogénique liquéfié, par exemple de l’hydrogène liquéfié, comprenant : un liquéfacteur configuré pour produire un fluide cryogénique liquéfié à partir d’un gaz d’alimentation ; un premier stockage configuré pour être alimenté par le liquéfacteur, en fluide cryogénique liquéfié et étant configuré pour permettre le stockage du fluide cryogénique liquéfié ; un deuxième stockage configuré pour stocker de l’hydrogène liquide ayant un degré de pureté supérieur ou égal à un premier degré de pureté prédéterminé, le premier degré de pureté prédéterminé étant par exemple supérieur ou égal à 99,9999 % mole, l’installation étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage, d’au moins une partie de l’hydrogène liquide du deuxième stockage, via une première conduite de transfert munie d’une première vanne d’un ensemble de vannes ; une source d’hydrogène gazeux configurée pour délivrer de l’hydrogène gazeux ayant notamment un degré de pureté supérieur ou égal au premier degré de pureté prédéterminé, l’installation étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage, d’au moins une partie de l’hydrogène gazeux délivré par la source d’hydrogène gazeux, via une deuxième conduite de transfert munie d’une deuxième vanne d’un ensemble de vannes ; une source d’air configurée pour délivrer de l’air, l’installation étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage, d’au moins une partie de l’air délivré par la source d’air, via une troisième conduite de transfert munie d’une troisième vanne de l’ensemble de vannes ; une source d’azote gazeux configurée pour délivrer de l’azote gazeux, l’installation étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage, d’au moins une partie de l’azote gazeux délivré par la source d’azote gazeux, via une quatrième conduite de transfert munie d’une quatrième vanne de l’ensemble de vannes ; une unité de commande configurée pour commander au moins l’ensemble de vannes pour sélectivement balayer et/ou purger le premier stockage avec de l’air, de l’azote gazeux, de l’hydrogène gazeux et de l’hydrogène liquide, le premier stockage étant notamment isolé fluidiquement du liquéfacteur et/ou le liquéfacteur étant à l’arrêt. L'invention permet ainsi de préparer le premier stockage, notamment en supprimant les impuretés qu’il pourrait contenir et/ou en abaissant la température de la masse du premier stockage, même lorsque le liquéfacteur est à l’arrêt. Selon une réalisation, lorsque le liquéfacteur est à l’arrêt, il ne délivre pas de fluide tel que de l’hydrogène ou il délivre un fluide tel que de l’hydrogène à une température supérieure ou égale à -150 °C. Selon une réalisation, le deuxième stockage est configuré pour être mobile par rapport au liquéfacteur, en étant par exemple véhiculé par une remorque ou un camion. Selon une réalisation, la source d’hydrogène gazeux comporte un premier vaporiseur alimenté par de l’hydrogène liquide du deuxième stockage, le premier vaporiseur étant notamment configuré pour sélectivement fonctionner selon un premier mode dans lequel il délivre de l’hydrogène gazeux à une première température et selon un deuxième mode dans lequel il délivre de l’hydrogène gazeux à une deuxième température inférieure à la première température, notamment inférieure d’au moins 100 °C. Selon une réalisation, l'installation comporte un troisième stockage destiné à stocker de l’azote liquide, la source d’azote gazeux comportant un deuxième vaporiseur configuré pour recevoir de l’azote liquide du troisième stockage et pour délivrer de l’azote gazeux. Selon une réalisation, le premier stockage comporte une enceinte à double enveloppes séparées par un isolant thermique. Selon une réalisation, l'installation comporte une conduite de remplissage munie d’une vanne de remplissage pour le remplissage d’un réservoir à remplir avec du fluide cryogénique liquéfié provenant du premier stockage. Selon une réalisation, l'installation comporte une conduite de collecte munie d’une vanne de collecte, configurées pour permettre le transfert d’un gaz collecté dans un ciel gazeux du réservoir à remplir, à destination du liquéfacteur, en vue de son recyclage. L’invention concerne en outre un procédé de préparation d’une installation telle que décrite ci-dessus, le premier stockage étant notamment isolé fluidiquement du liquéfacteur et/ou le liquéfacteur étant notamment à l’arrêt, le procédé comportant les étapes : a) balayer et/ou purger le premier stockage avec de l’air, notamment pour sécher l’intérieur du premier stockage ; b) balayer et/ou purger le premier stockage avec de l’azote gazeux, notamment pour retirer de l’oxygène de l’intérieur du premier stockage ; c) balayer et/ou purger le premier stockage avec de l’hydrogène gazeux, notamment pour retirer de l’azote de l’intérieur du premier stockage ; d) réduire la température d’une paroi interne du premier stockage jusqu’à ce qu’elle atteigne une valeur inférieure à -150 °C, l’intérieur du premier stockage comportant une quantité d’azote inférieure à 0,1 ppm, la température de la paroi interne étant notamment réduite à raison de maximum 5 °C par heure, par exemple à raison de maximum 8 °C par heure. Selon une réalisation, l’étape c) est mise en œuvre dès que le premier stockage comporte moins de 0,5 % de dioxygène. Selon une réalisation, les étapes a), b), c, et d) sont réalisées successivement l’une après l’autre. Selon une réalisation, le premier stockage comporte une vanne de surpression configurée pour sélectivement autoriser ou empêcher une surpression à l’intérieur du premier stockage d’être évacuée à l’extérieur, les étapes a), b) et c) étant notamment réalisées alors que la vanne de surpression est configurée pour autoriser l’évacuation d’une surpression à l’intérieur du premier stockage. Selon une réalisation, le procédé comporte l’étape e) de remplir au moins partiellement le premier stockage, par exemple d’au moins 10% de sa capacité totale, avec de l’hydrogène liquide provenant du deuxième stockage, la température de la paroi interne du premier stockage étant notamment inférieure ou égale à -250 °C. Selon une réalisation, l’étape b) est mise en œuvre avec de l’azote gazeux à une température comprise entre 0 °C et 50 °C, l’étape c) étant réalisée avec de l’hydrogène gazeux à une température comprise entre 0 °C et 50 °C. Selon une variante, l’étape b) est mise en œuvre avec de l’azote gazeux à une température comprise entre -150 °C et 0 °C et l’étape c) étant réalisée avec de l’hydrogène gazeux à une température comprise entre -150 °C et 0 °C. Selon une réalisation, l’étape d) est mise en œuvre par une alternance d’opération de balayage et/ou de purge du premier stockage avec de l’hydrogène gazeux à une température comprise entre -151 °C et -250 °C et/ou avec de l’hydrogène liquide inférieure ou égale à -250 °C. Selon une réalisation, les étapes b) et/ou c) comportent un balayage, par exemple à basse pression, la basse pression étant notamment comprise entre 1,0 et 3,5 bara, le balayage étant notamment réalisé à l'azote gazeux et respectivement à l'hydrogène gazeux, le balayage étant suivi d'une pluralité de cycles de compressions/détentes. Selon une réalisation, les cycles de compressions/détentes sont accompagnés par une alternance d'ouvertures/fermetures de la vanne de surpression. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent. Ces figures ne sont données qu’à titre illustratif mais nullement limitatif de l’invention. est une représentation schématique d’une installation selon l’invention ; est une représentation schématique d’un procédé selon l’invention. En référence à la , une installation 100 de production et de stockage de fluide cryogénique liquéfié, par exemple de l’hydrogène liquéfié. L’installation 100 comporte : un liquéfacteur 3 configuré pour produire un fluide cryogénique liquéfié à partir d’un gaz d’alimentation 30 ; un premier stockage 4 configuré pour être alimenté par le liquéfacteur 3, en fluide cryogénique liquéfié et étant configuré pour permettre le stockage du fluide cryogénique liquéfié ; un deuxième stockage 7 configuré pour stocker de l’hydrogène liquide ayant un degré de pureté supérieur ou égal à un premier degré de pureté prédéterminé, le premier degré de pureté prédéterminé étant par exemple supérieur ou égal à 99,9999 % mole, l’installation 100 étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage 4, d’au moins une partie de l’hydrogène liquide du deuxième stockage 7, via une première conduite de transfert 21 munie d’une première vanne 11 d’un ensemble de vannes 11, 12, 13, 14 ; une source d’hydrogène gazeux 8 configurée pour délivrer de l’hydrogène gazeux ayant notamment un degré de pureté supérieur ou égal au premier degré de pureté prédéterminé, l’installation 100 étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage 4, d’au moins une partie de l’hydrogène gazeux délivré par la source d’hydrogène gazeux 8, via une deuxième conduite de transfert 22 munie d’une deuxième vanne 12 d’un ensemble de vannes 11, 12, 13, 14 ; une source d’air 2 configurée pour délivrer de l’air 1, l’installation 100 étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage 4, d’au moins une partie de l’air délivré par la source d’air 2, via une troisième conduite de transfert 23 munie d’une troisième vanne 13 de l’ensemble de vannes 11, 12, 13, 14 ; une source d’azote gazeux 6 configurée pour délivrer de l’azote gazeux, l’installation 100 étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage 4, d’au moins une partie de l’azote gazeux délivré par la source d’azote gazeux 6, via une quatrième conduite de transfert 24 munie d’une quatrième vanne 14 de l’ensemble de vannes 11, 12, 13, 14 ; une unité de commande configurée pour commander au moins l’ensemble de vannes 11, 12, 13, 14 pour sélectivement balayer et/ou purger le premier stockage 4 avec de l’air 1, de l’azote gazeux, de l’hydrogène gazeux et de l’hydrogène liquide, le premier stockage 4 étant notamment isolé fluidiquement du liquéfacteur 3 et/ou le liquéfacteur 3 étant à l’arrêt. L’installation 100 comporte une conduite d’entrée 20 munie d’une vanne d’entrée 10, la conduite d’entrée 20 étant configurée pour permettre l’entrée du gaz d’alimentation 30 dans le liquéfacteur 3. Le deuxième stockage 7 est configuré pour être mobile par rapport au liquéfacteur 3, en étant par exemple véhiculé par une remorque ou un camion. La source d’hydrogène gazeux 8 comporte un premier vaporiseur 8 alimenté par de l’hydrogène liquide du deuxième stockage 7, le premier vaporiseur 8 étant notamment configuré pour sélectivement fonctionner selon un premier mode dans lequel il délivre de l’hydrogène gazeux à une première température et selon un deuxième mode dans lequel il délivre de l’hydrogène gazeux à une deuxième température inférieure à la première température, notamment inférieure d’au moins 100 °C. L’installation 100 comporte un troisième stockage 5 destiné à stocker de l’azote liquide, la source d’azote gazeux 6 comportant un deuxième vaporiseur 6 configuré pour recevoir de l’azote liquide du troisième stockage 5 et pour délivrer de l’azote gazeux. Le premier stockage 4 comporte une enceinte à double enveloppes séparées par un isolant thermique. L’installation 100 comporte une conduite de remplissage 25 munie d’une vanne de remplissage 15 pour le remplissage d’un réservoir à remplir 9 avec du fluide cryogénique liquéfié provenant du premier stockage 4. Le réservoir à remplir 9 est par exemple une citerne mobile tel qu’un camion-citerne. L’installation 100 comporte une conduite de collecte 27 munie d’une vanne de collecte 17, configurées pour permettre le transfert d’un gaz collecté dans un ciel gazeux du réservoir à remplir 9, à destination du liquéfacteur 3, en vue de son recyclage par le liquéfacteur 3. L’installation 100 comporte une conduite d’alimentation 26 reliant fluidiquement le liquéfacteur 3 au premier stockage 4, pour alimenter le premier stockage 4 en fluide cryogénique liquéfié. La conduite d’alimentation 26 est munie d’une vanne d’alimentation 16 pour autoriser ou empêcher le passage de fluide cryogénique liquéfié depuis le liquéfacteur 3 vers le premier stockage 4. La représente un procédé de préparation d’une installation 100 telle que décrite ci-dessus, le premier stockage 4 étant notamment isolé fluidiquement du liquéfacteur 3 et/ou le liquéfacteur 3 étant notamment à l’arrêt. Le procédé comporte les étapes : a) balayer et/ou purger le premier stockage 4 avec de l’air, notamment pour sécher l’intérieur du premier stockage 4 ; b) balayer et/ou purger le premier stockage 4 avec de l’azote gazeux, notamment pour retirer de l’oxygène de l’intérieur du premier stockage 4 ; c) balayer et/ou purger le premier stockage 4 avec de l’hydrogène gazeux, notamment pour retirer de l’azote de l’intérieur du premier stockage 4 ; d) réduire la température d’une paroi interne du premier stockage 4 jusqu’à ce qu’elle atteigne une valeur inférieure à -150 °C, l’intérieur du premier stockage 4 comportant une quantité d’azote inférieure à 0,1 ppm, la température de la paroi interne étant notamment réduite à raison de maximum 5 °C par heure, par exemple à raison de maximum 8 °C par heure ; e) remplir au moins partiellement le premier stockage 4, par exemple d’au moins 10% de sa capacité totale, avec de l’hydrogène liquide provenant du deuxième stockage 7, la température de la paroi interne du premier stockage 4 étant notamment inférieure ou égale à -250 °C. Les étapes a), b), c), et d) sont réalisées successivement l’une après l’autre. Le premier stockage 4 comporte une vanne de surpression configurée pour sélectivement autoriser ou empêcher une surpression à l’intérieur du premier stockage 4 d’être évacuée à l’extérieur. Les étapes a), b) et c) sont réalisées alors que la vanne de surpression est configurée pour autoriser l’évacuation d’une surpression à l’intérieur du premier stockage 4. L’étape b) est mise en œuvre avec de l’azote gazeux à une température comprise entre 0 °C et 50 °C, l’étape c) étant réalisée avec de l’hydrogène gazeux à une température comprise entre 0 °C et 50 °C. En variante, l’étape b) est mise en œuvre avec de l’azote gazeux à une température comprise entre -150 °C et 0 °C et l’étape c) étant réalisée avec de l’hydrogène gazeux à une température comprise entre -150 °C et 0 °C. L’étape d) est mise en œuvre par une alternance d’opération de balayage et/ou de purge du premier stockage 4 avec de l’hydrogène gazeux à une température comprise entre -151 °C et -250 °C et/ou avec de l’hydrogène liquide inférieure ou égale à -250 °C. Les étapes b) et/ou c) comportent un balayage, par exemple à basse pression, la basse pression étant notamment comprise entre 1,0 et 3,5 bara, le balayage étant notamment réalisé à l'azote gazeux et respectivement à l'hydrogène gazeux, le balayage étant suivi d'une pluralité de cycles de compressions/détentes. Les cycles de compression/détentes sont accompagnés par une alternance d'ouvertures/fermetures de la vanne de surpression. Installation (100) de production et de stockage de fluide cryogénique liquéfié, par exemple de l’hydrogène, comprenant : un liquéfacteur (3) configuré pour produire un fluide cryogénique liquéfié à partir d’un gaz d’alimentation (30) ; un premier stockage (4) configuré pour être alimenté par le liquéfacteur (3), en fluide cryogénique liquéfié et étant configuré pour permettre le stockage du fluide cryogénique liquéfié ; un deuxième stockage (7) configuré pour stocker de l’hydrogène liquide ayant un degré de pureté supérieur ou égal à un premier degré de pureté prédéterminé, le premier degré de pureté prédéterminé étant par exemple supérieur ou égal à 99,9999 % mole, l’installation (100) étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage (4), d’au moins une partie de l’hydrogène liquide du deuxième stockage (7), via une première conduite de transfert (21) munie d’une première vanne (11) d’un ensemble de vannes (11, 12, 13, 14) ; une source d’hydrogène gazeux (8) configurée pour délivrer de l’hydrogène gazeux ayant notamment un degré de pureté supérieur ou égal au premier degré de pureté prédéterminé, l’installation (100) étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage (4), d’au moins une partie de l’hydrogène gazeux délivré par la source d’hydrogène gazeux (8), via une deuxième conduite de transfert (22) munie d’une deuxième vanne (12) d’un ensemble de vannes (11, 12, 13, 14) ; une source d’air (2) configurée pour délivrer de l’air (1), l’installation (100) étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage (4), d’au moins une partie de l’air délivré par la source d’air (2), via une troisième conduite de transfert (23) munie d’une troisième vanne (13) de l’ensemble de vannes (11, 12, 13, 14) ; une source d’azote gazeux (6) configurée pour délivrer de l’azote gazeux, l’installation (100) étant configurée pour permettre le transfert dans le premier stockage (4), d’au moins une partie de l’azote gazeux délivré par la source d’azote gazeux (6), via une quatrième conduite de transfert (24) munie d’une quatrième vanne (14) de l’ensemble de vannes (11, 12, 13, 14) ; une unité de commande configurée pour commander au moins l’ensemble de vannes (11, 12, 13, 14) pour sélectivement balayer et/ou purger le premier stockage (4) avec de l’air (1), de l’azote gazeux, de l’hydrogène gazeux et de l’hydrogène liquide, le premier stockage (4) étant notamment isolé fluidiquement du liquéfacteur (3) et/ou le liquéfacteur (3) étant à l’arrêt. Installation (100) selon la revendication précédente, la source d’hydrogène gazeux (8) comportant un premier vaporiseur (8) alimenté par de l’hydrogène liquide du deuxième stockage (7), le premier vaporiseur (8) étant notamment configuré pour sélectivement fonctionner selon un premier mode dans lequel il délivre de l’hydrogène gazeux à une première température et selon un deuxième mode dans lequel il délivre de l’hydrogène gazeux à une deuxième température inférieure à la première température, notamment inférieure d’au moins 100 °C. Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, l’installation comportant un troisième stockage (5) destiné à stocker de l’azote liquide, la source d’azote gazeux (6) comportant un deuxième vaporiseur (6) configuré pour recevoir de l’azote liquide du troisième stockage (5) et pour délivrer de l’azote gazeux. Installation (100) selon l’une des revendications précédentes, comportant une conduite de remplissage (25) munie d’une vanne de remplissage (15) pour le remplissage d’un réservoir à remplir (9) avec du fluide cryogénique liquéfié provenant du premier stockage (4). Installation (100) selon la revendication précédente, comportant une conduite de collecte (27) munie d’une vanne de collecte (17), configurées pour permettre le transfert d’un gaz collecté dans un ciel gazeux du réservoir à remplir (9), à destination du liquéfacteur (3), en vue de son recyclage. Procédé de préparation d’une installation (100) selon l’une des revendications précédentes, le premier stockage (4) étant notamment isolé fluidiquement du liquéfacteur (3) et/ou le liquéfacteur (3) étant notamment à l’arrêt, le procédé comportant les étapes : a) balayer et/ou purger le premier stockage (4) avec de l’air, notamment pour sécher l’intérieur du premier stockage (4) ; b) balayer et/ou purger le premier stockage (4) avec de l’azote gazeux, notamment pour retirer de l’oxygène de l’intérieur du premier stockage (4) ; c) balayer et/ou purger le premier stockage (4) avec de l’hydrogène gazeux, notamment pour retirer de l’azote de l’intérieur du premier stockage (4) ; d) réduire la température d’une paroi interne du premier stockage (4) jusqu’à ce qu’elle atteigne une valeur inférieure à -150 °C, l’intérieur du premier stockage (4) comportant une quantité d’azote inférieure à 0,1 ppm, la température de la paroi interne étant notamment réduite à raison de maximum 5 °C par heure, par exemple à raison de maximum 8 °C par heure, les étapes a), b), c, et d) étant notamment réalisées successivement l’une après l’autre. Procédé selon la revendication précédente, le premier stockage (4) comportant une vanne de surpression configurée pour sélectivement autoriser ou empêcher une surpression à l’intérieur du premier stockage (4) d’être évacuée à l’extérieur, les étapes a), b) et c) étant notamment réalisées alors que la vanne de surpression est configurée pour autoriser l’évacuation d’une surpression à l’intérieur du premier stockage (4). Procédé selon l’une des revendications 6 à 7, comportant l’étape e) de remplir au moins partiellement le premier stockage (4), par exemple d’au moins 10% de sa capacité totale, avec de l’hydrogène liquide provenant du deuxième stockage (7), la température de la paroi interne du premier stockage (4) étant notamment inférieure ou égale à -250 °C. Procédé selon l’une des revendications 6 à 8, l’étape d) étant mise en œuvre par une alternance d’opération de balayage et/ou de purge du premier stockage (4) avec de l’hydrogène gazeux à une température comprise entre -151 °C et -250 °C et/ou avec de l’hydrogène liquide inférieure ou égale à -250 °C. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, les étapes b) et/ou c) comportant un balayage, par exemple à basse pression, la basse pression étant notamment comprise entre 1,0 et 3,5 bara, le balayage étant notamment réalisé à l'azote gazeux et respectivement à l'hydrogène gazeux, le balayage étant suivi d'une pluralité de cycles de compressions/détentes.