Brevet FR3074971A1 (20190614)

REVENDICATIONS1. Système (1) réversible de stockage et déstockage d'électricité comprenant : - un convertisseur électrochimique (2) comprenant au moins une cellule électrochimique à oxydes solides formée chacune d'une électrode H2, d'une électrode 02 et d'un électrolyte intercalé entre ces deux électrodes, le convertisseur étant adapté pour 10 fonctionner en réacteur d'électrolyse de vapeur d'eau à haute température (SOEC) et de manière réversible en pile à combustible (SOFC) et vice-et-versa ; - un réservoir de stockage et de déstockage d'hydrogène (3), adapté pour stocker de l'hydrogène ou, de manière réversible, pour fournir de l'hydrogène au convertisseur ou le cas échéant à un réacteur de méthanation (10) en amont du convertisseur (2); 15 - un compresseur d'air (5) ; - un réservoir de stockage d'air (6), adapté pour stocker de l'air issu du compresseur en mode stockage de l'électricité et pour fournir de l'air au convertisseur en mode déstockage de l'électricité ; - une ligne (20) d'alimentation du convertisseur en eau liquide, 20 - un échangeur de chaleur (7) adapté pour échanger de la chaleur entre la ligne d'alimentation et le compresseur d'air; le système étant configure pour que : *lorsque le système fonctionne en mode stockage de l'électricité et que le convertisseur fonctionne en électrolyse, le compresseur apporte à l'eau liquide, par le biais de 25 l'échangeur, la chaleur produite lors de la compression d'air, afin de vaporiser l'eau avant son entrée dans l'électrode H2 du convertisseur, tandis que l'air comprimé par le compresseur est stocké dans le réservoir d'air et l'hydrogène produit est stocké dans le réservoir d'hydrogène ; *lorsque le système fonctionne en mode déstockage de l'électricité et que le convertisseur fonctionne de manière réversible en tant que pile à combustible, le réservoir 30 d'hydrogène alimente en hydrogène l'électrode H2 du convertisseur, ou le cas échéant le réacteur de méthanation qui lui-même alimente en mélange de méthane et d'eau l'électrode H2 du convertisseur, tandis que le réservoir d'air alimente en air l'électrode 02 du convertisseur.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon la revendication 1, le convertisseur étant un 35 réacteur à empilement de cellules électrochimiques élémentaires à oxydes solides, formées chacune d'une électrode H2, d'une électrode 02 et d'un électrolyte intercalé entre les deux électrodes, et une pluralité d'interconnecteurs électrique et fluidique agencés chacun entre deux cellules élémentaires adjacentes avec une de ses faces en contact électrique avec 19 l'électrode H2 d'une des deux cellules élémentaires et l'autre de ses faces en contact électrique avec l'électrode 02 de l'autre des deux cellules élémentaires.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre un réservoir de stockage d'oxygène (4) produit, relié au convertisseur.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon l'une des revendications précédentes, comprenant des actionneurs pneumatiques du système, reliés au réservoir de stockage d'air comprimé.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon l'une des revendications précédentes, comprenant un premier détendeur (8) entre le réservoir de stockage d'air comprimé et l'entrée du convertisseur électrochimique.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon la revendication 5, le premier détendeur (8) comprenant une turbine couplée à un alternateur.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon la revendication 5, le premier détendeur (8) comprenant une source froide, adaptée pour fonctionner à une température inférieure à la température ambiante.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon la revendication 7, la source froide étant reliée à un climatiseur.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon la revendication 7, lorsque le système comprend le réacteur de méthanation (10), la source froide étant reliée à un dispositif de condensation et/ou de séparation (11) des gaz en sortie de convertisseur en tant que pile à combustible 25 SOFC.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon l'une des revendications précédentes, comprenant un deuxième détendeur (9) relié à la sortie du convertisseur électrochimique.\n<CLM>\1\tSystème (1) réversible selon la revendication 10, le deuxième détendeur (9) comprenant une turbine couplée à un alternateur. 30\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement du système réversible selon l'une des revendications précédentes, comprenant les étapes simultanées suivantes: a/ en mode de stockage d'électricité : - fonctionnement du compresseur d'air (5); - vaporisation de l'eau liquide amenée par la ligne d'alimentation par la chaleur 35 dégagée lors de la compression d'air ; - fonctionnement du convertisseur (2) en tant qu'électrolyseur SOEC à partir de la vapeur d'eau dans la ligne d'alimentation; - stockage de l'air comprimé issu du compresseur d'air ; 20 5 - stockage de l'hydrogène produit par l'électrolyseur SOEC ; b/ en mode de déstockage de l'électricité : - déstockage de l'air comprimé produit en mode a/; - déstockage de l'hydrogène produit en mode a/ ; - fonctionnement du convertisseur (2) en tant que pile à combustible SOFC à 10 partir de l'air déstocké et de l'hydrogène déstocké ou le cas échéant, du mélange de méthane et de vapeur d'eau obtenu par méthanation à partir de l'hydrogène déstocké.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon la revendication 12, selon lequel, en mode a/, on réalise en outre un stockage de l'oxygène produit par l'électrolyseur SOEC.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon la revendication 12 ou 13, selon lequel on 15 réalise le stockage d'air comprimé à une pression d'environ 85 bars.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon la revendication 14, le stockage d'hydrogène produit, et le cas échéant de l'oxygène produit sont réalisés à une pression d'environ 30 bars.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon la revendication 15, avec le fonctionnement 20 du convertisseur à la fois en tant qu'électrolyseur SOFC et pile à combustible SOFC à une pression d'environ 30 bars.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon l'une des revendications 12 à 16, selon lequel on réalise en outre une détente d'air comprimé, en amont du convertisseur.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon l'une des revendications 12 à 17, selon lequel on alimente en air comprimé des actionneurs pneumatiques du système.\n<CLM>\1\tProcédé de fonctionnement selon l'une des revendications 12 à 18, selon lequel on réalise en outre, en aval du convertisseur, une détente de la vapeur d'eau produite ou de l'air appauvri.