FR3015651A1 - METHOD AND APPARATUS FOR HEATING A FLUID - Google Patents

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FR3015651A1
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heated
liquid
heating
vaporized
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Anacleto Antony Correia
Benoit Davidian
Clement Lix
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

Dans un procédé de réchauffement de fluide, du fluide est réchauffé par échange thermique avec au moins un organe (G, G', E) de réchauffement comprenant au moins un élément à propriétés magnétocaloriques (G, G'), intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique. L'élément est en contact thermique de manière alternée avec une source froide, constituée par le fluide à réchauffer (3) et une source chaude (11, 11A) et la variation du flux magnétique par l'effet magnétocalorique génère de l''énergie électrique et/ou mécanique.In a fluid heating process, fluid is heated by heat exchange with at least one member (G, G ', E) for heating comprising at least one element with magnetocaloric properties (G, G') integrated in a suitable circuit to drive a magnetic flux. The element is in alternating thermal contact with a cold source constituted by the fluid to be heated (3) and a hot source (11, 11A) and the variation of the magnetic flux by the magnetocaloric effect generates energy. electrical and / or mechanical.

Description

La présente invention est relative à un procédé et à un appareil de réchauffement d'un fluide cryogénique pour fournir un gaz chauffé. Un fluide cryogénique est un fluide qui se trouve à une température inférieure à 20°C, voire à -55°C, voire à -100°C. Un liquide cryogénique est un liquide qui se trouve sous forme liquide à une température inférieure à -20°C, voire à -55°C, voire à -100°C. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de production de gaz sous pression à une température déterminée et une pression déterminée à partir d'un réservoir de gaz liquéfié stocké à température cryogénique, dans lequel du gaz liquéfié est extrait du réservoir puis est réchauffé par échange thermique avec au moins un organe de réchauffement. L'invention concerne notamment un procédé ou une installation de production et de distribution de gaz, notamment de gaz comprimé, à partir d'au moins un réservoir cryogénique contenant du gaz liquéfié. L'invention peut concerner plus particulièrement un procédé ou une installation de fourniture de gaz à des températures non cryogéniques (c'est-à-dire entre -80°C à la température ambiante) à partir de réservoirs cryogéniques. Les utilisateurs industriels ayant besoin de quantités relativement importantes de gaz produisent généralement leur gaz à partir de stockages cryogéniques. En effet, les réservoirs cryogéniques permettent de stocker des quantités massiques de gaz relativement importantes. Des gaz de l'air comme l'azote, l'oxygène, et l'argon ont une température de stockage cryogénique comprise entre de 80K et 110K et présentent donc une capacité de densification importante à l'état liquide. Le réservoir cryogénique alimente une installation de fourniture de gaz aux températures non cryogéniques déterminées (par exemple entre -40°C et 20°C) et à des pressions déterminées. Selon les applications, le gaz peut ainsi être produit à une pression proche de la pression atmosphérique ou bien à des niveaux de pression plus élevés, par exemple compris entre 100 et 800bar, notamment entre 200 et 500bar. Ainsi, de l'hydrogène stocké sous forme cryogénique (par exemple à 20K) peut 35 fournir de l'hydrogène à très haute pression typiquement (de 500 à 800bar par exemple) à des véhicules automobiles fonctionnant avec des piles à combustible.The present invention relates to a method and apparatus for heating a cryogenic fluid to provide a heated gas. A cryogenic fluid is a fluid that is at a temperature below 20 ° C, or even -55 ° C, or even -100 ° C. A cryogenic liquid is a liquid which is in liquid form at a temperature below -20 ° C, or even at -55 ° C or at -100 ° C. The invention relates more particularly to a method for producing gas under pressure at a predetermined temperature and a pressure determined from a liquefied gas tank stored at cryogenic temperature, in which liquefied gas is extracted from the tank and is then heated by exchange. thermal device with at least one heating element. The invention particularly relates to a method or an installation for producing and distributing gas, especially compressed gas, from at least one cryogenic tank containing liquefied gas. The invention may more particularly relate to a method or facility for supplying gas at non-cryogenic temperatures (i.e., -80 ° C to room temperature) from cryogenic tanks. Industrial users requiring relatively large amounts of gas generally produce their gas from cryogenic storage. Indeed, cryogenic tanks can store relatively large quantities of gas. Air gases such as nitrogen, oxygen, and argon have a cryogenic storage temperature of between 80K and 110K and therefore have a high densification capacity in the liquid state. The cryogenic tank supplies a gas supply installation at specified non-cryogenic temperatures (for example between -40 ° C. and 20 ° C.) and at determined pressures. Depending on the applications, the gas can thus be produced at a pressure close to atmospheric pressure or at higher pressure levels, for example between 100 and 800 bar, in particular between 200 and 500 bar. Thus, hydrogen stored in cryogenic form (for example at 20K) can provide typically very high pressure hydrogen (eg 500 to 800bar) to automotive vehicles running on fuel cells.

Pour ce faire, le gaz stocké à des températures cryogéniques est réchauffé et vaporisé par l'installation de l'usager, typiquement à l'aide d'évaporateurs et réchauffeurs atmosphériques. Ces stockages cryogéniques permettent de diminuer les besoins en logistique 5 de transport et augmentent l'autonomie des consommateurs, mais nécessitent une étape de liquéfaction et de maintient du fluide aux températures cryogéniques qui sont coûteuses dans le bilan énergétique et économique de l'installation. La réfrigération magnétique repose sur l'utilisation de matériaux magnétiques présentant un effet magnétocalorique. Réversible, cet effet se traduit par une 10 variation de leur température lorsqu'ils sont soumis à l'application d'un champ magnétique externe. Par contre, si les matériaux sont soumis à une température qui varie, la conductivité magnétique des matériaux varie. Les plages optimales d'utilisation de ces matériaux se situent au voisinage de leur température de Curie (Tc). 15 Il est connu de « Simulation of a Thermomagnetic Motor using NiFe Alloy and Gd » de Alves et al. , 5e Conférence Internationale sur le Froid Magnétique à Température Ambiante, 2012, de convertir de la chaleur en travail moteur et/ou en électricité en modifiant un champ magnétique créé par un matériau présentant un effet magnétocalorique. La modification du champ permet de créer un travail moteur 20 permet de créer un travail moteur et/ou un courant électrique. Des exemples de générateurs d'électrique utilisant un matériau présentant un effet magnétocalorique utilisant une source froide et une source chaude sont donnés dans FR-A-2914503 et US-A-8453466. Un dispositif de réfrigération magnétique met en oeuvre des éléments en 25 matériau magnétocalorique, qui génèrent de la chaleur lorsqu'ils sont magnétisés et absorbent de la chaleur lorsqu'ils sont démagnétisés. Il peut mettre en oeuvre un régénérateur à matériau magnétocalorique pour amplifier la différence de température entre la « source chaude » et la «source froide» : on parle alors de réfrigération magnétique active à récupération. 30 Une pompe à chaleur est un dispositif thermodynamique permettant de transférer une quantité de chaleur d'un milieu considéré comme « émetteur » (milieu fournisseur), dit source « froide » vers un milieu « récepteur » de calories, dit source « chaude ». La source froide est le milieu d'où l'on extrait la chaleur et la source chaude le milieu où on la réinjecte, la source froide étant à une température plus 35 froide que la source chaude.To do this, the gas stored at cryogenic temperatures is heated and vaporized by the user's installation, typically using atmospheric evaporators and heaters. These cryogenic storage systems make it possible to reduce the need for transport logistics and increase the autonomy of the consumers, but require a step of liquefaction and maintenance of the fluid at cryogenic temperatures which are expensive in the energy and economic balance of the installation. Magnetic refrigeration is based on the use of magnetic materials having a magnetocaloric effect. Reversible, this effect results in a variation of their temperature when they are subjected to the application of an external magnetic field. On the other hand, if the materials are subjected to a varying temperature, the magnetic conductivity of the materials varies. The optimal ranges of use of these materials are in the vicinity of their Curie temperature (Tc). It is known from Alves et al., "Simulation of a Thermomagnetic Motor using NiFe Alloy and Gd". , 5th International Conference on Ambient Temperature Refrigeration, 2012, converting heat into engine work and / or electricity by modifying a magnetic field created by a magnetocaloric effect material. The modification of the field makes it possible to create a motor work 20 makes it possible to create a motor work and / or an electric current. Examples of electric generators using a material having a magnetocaloric effect using a cold source and a hot source are given in FR-A-2914503 and US-A-8453466. A magnetic refrigeration device employs magnetocaloric material elements that generate heat when magnetized and absorb heat when demagnetized. It can implement a magnetocaloric material regenerator to amplify the temperature difference between the "hot source" and the "cold source": it is called active magnetic refrigeration recovery. A heat pump is a thermodynamic device for transferring a quantity of heat from a medium considered as "transmitter" (supplying medium), said "cold" source to a "receiver" medium of calories, said "hot" source. The cold source is the medium from which the heat is extracted and the hot source the medium where it is reinjected, the cold source being at a colder temperature than the hot source.

Une température ambiante est la température de l'air ambiant dans lequel se situe le procédé, ou encore une température d'un circuit d'eau de refroidissement en lien avec la température d'air. Une température subambiante est au moins 10°C inférieure à la température ambiante. Une température cryogénique est inférieure à -20°C, voire à -55°C, voire à 100°C. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus.An ambient temperature is the temperature of the ambient air in which the process is located, or a temperature of a cooling water circuit related to the air temperature. A subambient temperature is at least 10 ° C below room temperature. A cryogenic temperature is below -20 ° C, or even -55 ° C, or even 100 ° C. An object of the present invention is to overcome all or part of the disadvantages of the prior art noted above.

Il est un objet de la présente invention de valoriser le froid généré par la vaporisation et/ou le réchauffement d'un liquide cryogénique, en particulier la vaporisation et/ou le réchauffement dans un vaporiseur de secours ou la vaporisation et/ou le réchauffement dans un système de fourniture de gaz à partir d'un stockage de liquide de cryogénique.It is an object of the present invention to promote the cold generated by the vaporization and / or the heating of a cryogenic liquid, in particular the vaporization and / or the heating in an emergency vaporizer or the vaporization and / or the heating in a system for supplying gas from a cryogenic liquid storage.

Il est souvent nécessaire de vaporiser et/ou réchauffer un liquide cryogénique pour fournir du gaz. Généralement les frigories libérées sont transférées au fluide qui chauffe le liquide, pouvant être de l'air, de l'eau ou de la vapeur d'eau, et les frigories sont ensuite perdues dans l'atmosphère. Selon un objet de l'invention, il est prévu un procédé de réchauffement de fluide, voire gaz liquéfié, jusqu'à une température déterminée, à une pression déterminée dans lequel du fluide est réchauffé, voire vaporisé dans le cas d'un liquide, par échange thermique avec au moins un organe de réchauffement, caractérisé en ce que le au moins un organe de réchauffement comprend au moins un élément à propriétés magnétocaloriques, intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique, ledit au moins un élément étant en contact thermique de manière alternée avec une source froide, constitué par le fluide à réchauffer, voire le liquide à vaporiser, et une source chaude constitué par l'ambiant ou une autre source plus chaude que le fluide à réchauffer et des moyens de génération d'énergie électrique et/ou mécanique par variation du flux magnétique par l'effet magnétocalorique.It is often necessary to vaporize and / or heat a cryogenic liquid to provide gas. Usually the liberated frigories are transferred to the fluid that heats the liquid, which may be air, water or water vapor, and the frigories are then lost to the atmosphere. According to one object of the invention, there is provided a fluid heating process, or even a liquefied gas, up to a predetermined temperature, at a predetermined pressure in which fluid is heated, or even vaporized in the case of a liquid, by heat exchange with at least one heating element, characterized in that the at least one heating element comprises at least one element with magnetocaloric properties, integrated in a circuit capable of driving a magnetic flux, said at least one element being in contact thermal alternately with a cold source, constituted by the fluid to be heated, or even the liquid to be vaporized, and a hot source constituted by the ambient or another source hotter than the fluid to be heated and means for generating energy electrical and / or mechanical by varying the magnetic flux by the magnetocaloric effect.

Selon d'autres aspects facultatifs : - le fluide à réchauffer a pour composant(s) principal/principaux au moins un des fluides suivants : de l'air, de l'azote, de l'oxygène, de l'argon, du dioxyde de carbone, du méthane, de l'hélium, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone. - le fluide à réchauffer contient au moins 40% mol d'un des fluides suivants : de l'air, de l'azote, de l'oxygène, de l'argon, du dioxyde de carbone, du méthane, de l'hélium, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone. - le fluide à réchauffer contient au moins 60% mol d'un des fluides suivants : de l'air, de l'azote, de l'oxygène, de l'argon, du dioxyde de carbone, du méthane, de l'hélium, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone. - le fluide à réchauffer contient au moins 75% mol d'un des fluides suivants : de l'air, de l'azote, de l'oxygène, de l'argon, du dioxyde de carbone, du méthane, de l'hélium, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone. -le fluide est issu d'un réservoir de fluide, stocké à température éventuellement cryogénique. - le fluide issu du réservoir est d'abord comprimé dans une pompe avant d'être réchauffé au moyen de l'organe de réchauffement. - le fluide est un liquide. - le liquide est d'abord préchauffé et ensuite vaporisé, puis enfin éventuellement réchauffé jusqu'à une température proche de la température ambiante. -un premier organe de réchauffement sert à vaporiser le liquide et un deuxième organe de réchauffement sert à chauffer le liquide vaporisé et éventuellement un troisième organe de réchauffe sert à préchauffer le liquide à vaporiser, au moins un des premier, deuxième et troisième organes comprenant au moins un élément à propriétés magnétocaloriques, intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique. - le fluide réchauffé par l'organe est à une pression inférieure à sa pression critique - le fluide réchauffé par l'organe est à une pression supérieure à sa pression critique - le fluide à réchauffer est mis en contact direct avec l'élément à propriétés magnétocaloriques. - l'échange thermique du réchauffement est réalisé à travers un échangeur de chaleur avec un fluide caloporteur ayant été en contact avec l'élément à propriétés magnétocaloriques. - l'échange thermique est réalisé à travers un circuit caloporteur intermédiaire avec le fluide caloporteur ayant été en contact avec l'élément à propriétés magnétocaloriques. - au moins une partie du fluide est réchauffée et/ou vaporisée au moyen d'un vaporiseur indépendant de l'organe de réchauffement. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un procédé de liquéfaction d'un gaz pour produire un liquide et de vaporisation du liquide dans lequel la vaporisation du liquide s'effectue selon une des revendications précédentes si le prix de l'électricité est au-dessus d'un seuil et la liquéfaction du gaz s'effectue si le prix de l'électricité est en dessous du seuil, de préférence en refroidissant le gaz par réfrigération magnétique. Selon un autre objet de l'invention, il est prévu un appareil de réchauffement de fluide, voire gaz liquéfié, jusqu'à une température déterminée, à une pression déterminée comprenant des moyens pour permettre un transfert de chaleur entre du fluide qui est à réchauffer, voire vaporisé dans le cas d'un liquide, et au moins un organe de réchauffement, caractérisé en ce que le au moins un organe de réchauffement comprend au moins un élément à propriétés magnétocaloriques, intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique, ledit au moins un élément étant en contact thermique de manière alternée avec une source froide, constitué par le fluide à réchauffer, voire le liquide à vaporiser, et une source chaude constitué par l'ambiant ou une autre source plus chaude que le fluide à réchauffer et des moyens de génération d'énergie électrique et/ou mécanique par variation du flux magnétique par l'effet magnétocalorique. Selon d'autres objets de l'invention : -l'appareil comprend des moyens pour envoyer le gaz liquéfié à réchauffer à un vaporiseur reliés en série ou en parallèle avec l'organe de réchauffement. - le fluide est le seul fluide qui se réchauffe par échange de chaleur avec l'organe de réchauffement. - le fluide se réchauffe dans un échangeur dans lequel seulement un ou des fluides réchauffé(s) par le ou les organe(s) de réchauffement apporte(nt) des calories. - l'appareil ne comprend pas d'élément permettant de produire le fluide à 30 réchauffer à basse température. -l'échangeur de chaleur est disposé en dehors de toute enceinte thermiquement isolée - le vaporiseur est disposé en dehors de toute enceinte thermiquement isolée L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif 35 comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous.According to other optional aspects: the fluid to be heated has at least one of the following fluids as main / main component: air, nitrogen, oxygen, argon, dioxide carbon, methane, helium, hydrogen, carbon monoxide. the fluid to be heated contains at least 40 mol% of one of the following fluids: air, nitrogen, oxygen, argon, carbon dioxide, methane, helium , hydrogen, carbon monoxide. the fluid to be heated contains at least 60 mol% of one of the following fluids: air, nitrogen, oxygen, argon, carbon dioxide, methane, helium , hydrogen, carbon monoxide. the fluid to be heated contains at least 75 mol% of one of the following fluids: air, nitrogen, oxygen, argon, carbon dioxide, methane, helium , hydrogen, carbon monoxide. the fluid comes from a fluid reservoir, stored at optionally cryogenic temperature. - The fluid from the reservoir is first compressed in a pump before being heated by means of the heating member. the fluid is a liquid. - The liquid is first preheated and then vaporized, then finally possibly reheated to a temperature close to room temperature. a first heating member serves to vaporize the liquid and a second heating member serves to heat the vaporized liquid and optionally a third heating member serves to preheat the liquid to be vaporized, at least one of the first, second and third members comprising least one element with magnetocaloric properties, integrated in a circuit capable of driving a magnetic flux. the fluid heated by the member is at a pressure below its critical pressure - the fluid heated by the member is at a pressure greater than its critical pressure - the fluid to be heated is put in direct contact with the element with properties magnetocaloric. the heat exchange of the heating is carried out through a heat exchanger with a coolant having been in contact with the magnetocaloric element. - The heat exchange is carried out through an intermediate heat transfer circuit with the coolant having been in contact with the element with magnetocaloric properties. - At least a portion of the fluid is heated and / or vaporized by means of a vaporizer independent of the heating member. According to another object of the invention, there is provided a method of liquefying a gas to produce a liquid and vaporizing the liquid in which the vaporization of the liquid is carried out according to one of the preceding claims if the price of electricity is above a threshold and the liquefaction of the gas takes place if the price of electricity is below the threshold, preferably by cooling the gas by magnetic refrigeration. According to another object of the invention, there is provided a fluid heating apparatus, or even liquefied gas, up to a predetermined temperature, at a predetermined pressure comprising means for allowing heat transfer between the fluid that is to be heated. , or even vaporized in the case of a liquid, and at least one heating element, characterized in that the at least one heating element comprises at least one element with magnetocaloric properties, integrated in a circuit capable of driving a magnetic flux, said at least one element being in thermal contact alternately with a cold source, constituted by the fluid to be heated, or even the liquid to be vaporized, and a hot source constituted by the ambient or another source hotter than the fluid to be heated and means for generating electrical and / or mechanical energy by varying the magnetic flux by the magnetocaloric effect. According to other objects of the invention: the apparatus comprises means for sending the liquefied gas to be heated to a vaporizer connected in series or in parallel with the heating member. the fluid is the only fluid that heats up by heat exchange with the heating member. the fluid is heated in an exchanger in which only one or more fluids reheated by the heating member (s) provide (s) calories. the apparatus does not include any element making it possible to produce the fluid to be heated at low temperature. the heat exchanger is disposed outside of any thermally insulated enclosure - the vaporizer is disposed outside any thermally insulated enclosure The invention may also relate to any alternative device or method comprising any combination of the above or above characteristics. below.

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 schématique et partielle illustrant la structure et le fonctionnement d'un premier exemple d'installation de production de gaz selon l'invention, - les figures 2 et 3 représentent des vues schématiques et partielles illustrant la structure et le fonctionnement de, respectivement un deuxième et un troisième exemples d'installation de production de gaz selon l'invention, - la figure 4 représente une vue schématique et partielle illustrant la structure et le fonctionnement d'un quatrième exemple d'installation de production de gaz selon l'invention, - les figures 5 et 6 représentent des vues schématiques et partielles illustrant la structure et le fonctionnement de, respectivement un cinquième et un sixième exemple d'installation de production de gaz selon l'invention.Other features and advantages will appear on reading the following description, with reference to the figures in which: - Figure 1 shows a schematic and partial view illustrating the structure and operation of a first example of installation of production of gas according to the invention, - Figures 2 and 3 show schematic and partial views illustrating the structure and operation of, respectively a second and a third examples of gas production plant according to the invention, - the figure 4 is a diagrammatic and partial view illustrating the structure and operation of a fourth example of a gas production installation according to the invention; FIGS. 5 and 6 show schematic and partial views illustrating the structure and operation of respectively a fifth and a sixth example of a gas production plant according to the invention.

La figure 1 illustre un premier exemple d'installation de production de gaz sous pression à une température Tf déterminée (par exemple 20°C) et une pression Pf déterminée (par exemple 7bar) à partir d'un réservoir S de gaz liquéfié stocké à température TO cryogénique (par exemple -175°C) et la pression atmosphérique. L'installation comporte un circuit de soutirage de fluide du réservoir S. Ce circuit de soutirage comporte une conduite de soutirage 1 de liquide reliant en série une vanne de soutirage et une pompe P. La conduite de soutirage est reliée en aval de la pompe P à deux conduites 3,5 en parallèle. La conduite 3 est reliée à un échangeur de chaleur E à plaques et à ailettes et la conduite 5 est reliée à un vaporiseur V permettant un échange de chaleur avec l'air ambiant. Les conduites 3 et 5 se 25 rejoignent en aval de l'échangeur E et du vaporiseur V en une conduite commune 7. Le gaz à la pression Pf déterminée et la température déterminée Tf peut être fournie à l'application. Si la vaporisation est impossible dans l'échangeur E en raison d'une panne, le liquide peut se vaporiser dans le vaporiseur en passant dans la conduite 5. 30 Un fluide 9 est réchauffé au moyen d'un organe de réchauffement G qui est relié à un fluide 11 constituant une source chaude. Le fluide 11 peut par exemple être de l'air ambiant ou un autre fluide à température plus élevée que le fluide 3. Le fluide 9 est envoyé à l'échangeur de chaleur E comme seul fluide apportant des calories. Il sert à préchauffer, vaporiser le fluide 3 pour former un gaz et à réchauffer ce gaz. Le 35 fluide 9 ainsi refroidi est envoyé à l'organe de réchauffement G. L'organe G comprend au moins un élément à propriétés magnétocaloriques, intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique. Le refroidissement provenant de la vaporisation et/ou réchauffement du fluide 3 modifie le flux magnétique et permet de générer de l'énergie électrique et/ou mécanique.FIG. 1 illustrates a first example of an installation for producing gas under pressure at a determined temperature Tf (for example 20 ° C.) and a determined pressure Pf (for example 7 bar) from a tank S of liquefied gas stored at cryogenic TO temperature (e.g. -175 ° C) and atmospheric pressure. The installation comprises a fluid withdrawal circuit of the reservoir S. This withdrawal circuit comprises a withdrawal line 1 of liquid connecting in series a discharge valve and a pump P. The withdrawal line is connected downstream of the pump P with two lines 3.5 in parallel. The pipe 3 is connected to a heat exchanger E with plates and fins and the pipe 5 is connected to a vaporizer V for heat exchange with the ambient air. The lines 3 and 5 meet downstream of the exchanger E and the vaporizer V in a common line 7. The gas at the pressure Pf determined and the determined temperature Tf can be supplied to the application. If vaporization is impossible in exchanger E because of a failure, the liquid can vaporize in the vaporizer by passing through line 5. A fluid 9 is heated by means of a heating member G which is connected a fluid 11 constituting a hot source. The fluid 11 may for example be ambient air or another fluid at a higher temperature than the fluid 3. The fluid 9 is sent to the heat exchanger E as the only fluid supplying calories. It serves to preheat, vaporize the fluid 3 to form a gas and to heat this gas. The fluid 9 thus cooled is sent to the heating member G. The member G comprises at least one element with magnetocaloric properties, integrated in a circuit capable of conducting a magnetic flux. The cooling resulting from the vaporization and / or heating of the fluid 3 modifies the magnetic flux and makes it possible to generate electrical and / or mechanical energy.

La figure 2 illustre une variante de réalisation qui se distingue de la forme de réalisation de la figure 1 uniquement en ce que la conduite 5 est absente et la conduite est reliée d'abord à l'échangeur E et ensuite au vaporiseur V en série, de sorte que la conduite 7 est la continuation de la conduite 3. Ici si la vaporisation ne se réalise pas ou ne se réalise pas entièrement dans l'échangeur E, elle peut se réaliser ou se terminer dans le vaporiseur V relié en série. La figure 3 illustre une variante de réalisation qui se distingue de la forme de réalisation de la figure 1 en ce le stockage S est sous pression et que la pompe P est absente. La figure 4 illustre encore une autre variante d'installation.FIG. 2 illustrates an alternative embodiment which differs from the embodiment of FIG. 1 only in that line 5 is absent and the pipe is connected first to exchanger E and then to vaporizer V in series, so that the pipe 7 is the continuation of the pipe 3. Here, if the vaporization is not carried out or is not carried out entirely in the heat exchanger E, it can be carried out or terminated in the vaporizer V connected in series. FIG. 3 illustrates an alternative embodiment that differs from the embodiment of FIG. 1 in that the storage S is under pressure and that the pump P is absent. Figure 4 illustrates yet another variant of installation.

L'installation de la figure 4 se distingue de l'installation de la figure 1 en ce que l'échangeur E est relié à deux organes G, G' comprenant au moins un élément à propriétés magnétocaloriques, intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique. Un premier organe G' a une source chaude 11A et est relié à l'échangeur E au moyen d'un fluide 9A afin de vaporiser le fluide 3 au moyen d'un fluide 9A. L'organe G relié à la source chaude 11 permet de fournir de la chaleur sensible au fluide 3 au moyen du fluide 9. On pourrait rajouter un troisième organe pour préchauffer le liquide à vaporiser 3. Alternativement un des organes de réchauffement pourrait être un réchauffeur électrique.The installation of FIG. 4 differs from the installation of FIG. 1 in that the exchanger E is connected to two members G, G 'comprising at least one element with magnetocaloric properties, integrated in a circuit capable of driving a magnetic flux. A first member G 'has a hot source 11A and is connected to the exchanger E by means of a fluid 9A in order to vaporize the fluid 3 by means of a fluid 9A. The member G connected to the hot source 11 can provide heat sensitive to the fluid 3 by means of the fluid 9. It could be added a third member to preheat the liquid to vaporize 3. Alternatively one of the heating members could be a heater electric.

Une autre alternative serait d'utiliser un ou deux organes G, G' comprenant au moins un élément à propriétés magnétocaloriques, intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique dans le schéma de la figure 2 et de terminer le réchauffement ou la vaporisation au moyen d'un échangeur de chaleur V avec l'air ambiant.Another alternative would be to use one or two members G, G 'comprising at least one element with magnetocaloric properties, integrated in a circuit able to conduct a magnetic flux in the diagram of FIG. 2 and to terminate the heating or vaporization at means of a heat exchanger V with the ambient air.

La figure 5 illustre encore une autre variante d'installation de fourniture de gaz. L'organe de réchauffement G peut être intégré dans l'échangeur E, de sorte que le fluide 9 n'est pas utilisé pour transférer la chaleur. La figure 6 illustre encore une autre variante de 1"installation de la figure 5 avec le vaporiseur V en série.Figure 5 illustrates yet another variant of a gas supply installation. The warming member G can be integrated in the exchanger E, so that the fluid 9 is not used to transfer the heat. Figure 6 illustrates yet another variant of 1 "installation of Figure 5 with the vaporizer V in series.

Les installations et procédés décrits ci-dessus permettent une production de gaz à partir d'une réserve cryogénique tout en permettant la production simultanée d'électricité (ou de travail mécanique) et de chauffage, pour réchauffer et vaporiser le gaz à distribuer à une température supérieure à sa température de stockage cryogénique. Il peut être envisagé de vaporiser le liquide et de générer de l'énergie mécanique et/ou électrique uniquement à certaines périodes, par exemple quand le prix de l'électricité dépasse un premier seuil. Il est possible de combiner un procédé de vaporisation de ce genre avec un procédé de liquéfaction qui sert à liquéfier du gaz qui sera ensuite vaporisé dans un procédé selon une des figures déjà décrites. Ainsi le gaz peut être liquéfié pour le stocker quand le prix de l'électricité est en dessous du premier seuil, par exemple la nuit, et vaporisé pour produire de l'électricité quand l'électricité est plus chère, par exemple pendant des pics de consommation.The facilities and methods described above allow gas to be produced from a cryogenic reserve while simultaneously producing electricity (or mechanical work) and heating, to heat and vaporize the gas to be dispensed at a temperature. higher than its cryogenic storage temperature. It may be envisaged to vaporize the liquid and generate mechanical and / or electrical energy only at certain periods, for example when the price of electricity exceeds a first threshold. It is possible to combine such a vaporization process with a liquefaction process which serves to liquefy gas which will then be vaporized in a process according to one of the figures already described. Thus the gas can be liquefied to store it when the price of electricity is below the first threshold, for example at night, and vaporized to produce electricity when the electricity is more expensive, for example during peaks of electricity. consumption.

La réfrigération pour la liquéfaction s'effectue de préférence en refroidissant le gaz avec de la réfrigération magnétique. Eventuellement le même organe G ;G' fournit au moins une partie de la chaleur pour la vaporisation et au moins une partie de la réfrigération pour la liquéfaction. Pour toutes les figures, la variation du flux magnétique par l'effet magnétocalorique dans l'élément peut générer de l'énergie électrique à exporter ou à utiliser dans le procédé. Sinon ou en addition, la variation peut générer de l'énergie mécanique pour entraîner, par exemple, une machine tournante du procédé ou une génératrice.Refrigeration for liquefaction is preferably performed by cooling the gas with magnetic refrigeration. Optionally the same member G; G 'provides at least a portion of the heat for vaporization and at least a portion of the refrigeration for liquefaction. For all the figures, the variation of the magnetic flux by the magnetocaloric effect in the element can generate electrical energy to be exported or used in the process. If not or in addition, the variation may generate mechanical energy to drive, for example, a rotating machine of the process or a generator.

Claims (16)

REVENDICATIONS1. Procédé de réchauffement de fluide, voire gaz liquéfié, jusqu'à une température (Tf) déterminée, à une pression déterminée dans lequel du fluide est réchauffé, voire vaporisé dans le cas d'un liquide, par échange thermique avec au moins un organe (G, G',E) de réchauffement, caractérisé en ce que le au moins un organe de réchauffement comprend au moins un élément à propriétés magnétocaloriques (G,G'), intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique, ledit au moins un élément étant en contact thermique de manière alternée avec une source froide, constituée par le fluide à réchauffer (3), voire le liquide à vaporiser, et une source chaude (11,11A) constituée par l'ambiant ou une autre source plus chaude que le fluide à réchauffer et la variation du flux magnétique par l'effet magnétocalorique génère d'énergie électrique et/ou mécanique.REVENDICATIONS1. Process for heating a fluid, or even a liquefied gas, up to a predetermined temperature (Tf), at a predetermined pressure in which fluid is heated, or even vaporized in the case of a liquid, by heat exchange with at least one member ( G, G ', E), characterized in that the at least one heating element comprises at least one element with magnetocaloric properties (G, G') integrated in a circuit capable of conducting a magnetic flux, the said at least one an element being in thermal contact alternately with a cold source, constituted by the fluid to be heated (3), or even the liquid to be vaporized, and a hot source (11, 11A) constituted by the ambient or another warmer source that the fluid to be heated and the variation of the magnetic flux by the magnetocaloric effect generates electrical and / or mechanical energy. 2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel le fluide (3) a pour composant(s) principal/principaux au moins un des fluides suivants : de l'air, de l'azote, de l'oxygène, de l'argon, du dioxyde de carbone, du méthane, de l'hélium, de l'hydrogène, du monoxyde de carbone.2. Method according to claim 1 wherein the fluid (3) has at least one of the following fluids as main / main component: air, nitrogen, oxygen, argon, carbon dioxide, methane, helium, hydrogen, carbon monoxide. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le fluide (3) est issu d'un réservoir de fluide (S), stocké à température éventuellement cryogénique.3. Method according to one of the preceding claims wherein the fluid (3) is derived from a fluid reservoir (S), stored at optionally cryogenic temperature. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel le fluide (3) issu du réservoir (S) est d'abord comprimé dans une pompe (P) avant d'être réchauffé au moyen de l'organe de réchauffement (G, G').4. Method according to claim 3 wherein the fluid (3) from the tank (S) is first compressed in a pump (P) before being heated by means of the heating member (G, G '). . 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le fluide (3) est un liquide.5. Method according to one of the preceding claims wherein the fluid (3) is a liquid. 6. Procédé selon la revendication 5 dans lequel le liquide (3) est d'abord préchauffé et ensuite vaporisé, puis enfin éventuellement réchauffé jusqu'à une température proche de la température ambiante.6. The method of claim 5 wherein the liquid (3) is first preheated and then vaporized, then finally optionally reheated to a temperature close to room temperature. 7. Procédé selon la revendication 6 dans lequel un premier organe de réchauffement (G, G') sert à vaporiser le liquide et un deuxième organe (G, G') de réchauffement sert à chauffer le liquide vaporisé et éventuellement un troisième organe de réchauffement sert à préchauffer le liquide à vaporiser, au moins un des premier, deuxième et troisième organes comprenant au moins un élément à propriétés magnétocaloriques, intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique.7. The method of claim 6 wherein a first heating member (G, G ') is used to vaporize the liquid and a second member (G, G') for heating is used to heat the vaporized liquid and optionally a third heating member is used to preheat the liquid to be vaporized, at least one of the first, second and third members comprising at least one element with magnetocaloric properties, integrated in a circuit capable of conducting a magnetic flux. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le fluide (3) réchauffé par l'organe (G, G', E) est à une pression inférieure à sa pression critique8. Method according to one of the preceding claims wherein the fluid (3) heated by the member (G, G ', E) is at a pressure below its critical pressure 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 dans lequel le fluide (3) réchauffé par l'organe (G, G', E) est à une pression supérieure à sa pression critique9. Method according to one of claims 1 to 7 wherein the fluid (3) heated by the member (G, G ', E) is at a pressure greater than its critical pressure 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel le fluide à réchauffer (3) est mis en contact direct avec l'élément à propriétés magnétocaloriques (G, G').10. Method according to one of the preceding claims wherein the fluid to be heated (3) is brought into direct contact with the element with magnetocaloric properties (G, G '). 11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel l'échange thermique du réchauffement est réalisé à travers un échangeur de chaleur (E) avec un fluide caloporteur (9, 9A) ayant été en contact avec l'élément à propriétés magnétocaloriques (G, G').11. Method according to one of claims 1 to 9 wherein the heat exchange of the heating is carried out through a heat exchanger (E) with a coolant (9, 9A) having been in contact with the element with properties magnetocaloric (G, G '). 12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel l'échange thermique est réalisé à travers un circuit caloporteur intermédiaire avec le fluide caloporteur ayant été en contact avec l'élément à propriétés magnétocaloriques (G, G').12. Method according to one of claims 1 to 9 wherein the heat exchange is carried out through an intermediate coolant circuit with the coolant having been in contact with the element magnetocaloric properties (G, G '). 13. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel au moins une partie du fluide (1, 5) est réchauffée et/ou vaporisée au moyen d'un vaporiseur (V) indépendant de l'organe de réchauffement (G, G', E).13. Method according to one of the preceding claims wherein at least a portion of the fluid (1, 5) is heated and / or vaporized by means of a vaporizer (V) independent of the heating member (G, G '). , E). 14. Procédé de liquéfaction d'un gaz pour produire un liquide et de vaporisation du liquide (1) dans lequel la vaporisation du liquide s'effectue selon unedes revendications précédentes si le prix de l'électricité est au-dessus d'un seuil et la liquéfaction du gaz s'effectue si le prix de l'électricité est en dessous du seuil, de préférence en refroidissant, voire en liquéfiant, le gaz par réfrigération magnétique.14. A method of liquefying a gas to produce a liquid and vaporizing the liquid (1) in which the vaporization of the liquid is carried out according to one of the preceding claims if the price of electricity is above a threshold and the liquefaction of the gas is carried out if the price of the electricity is below the threshold, preferably by cooling or even liquefying the gas by magnetic refrigeration. 15. Appareil de réchauffement de fluide, voire gaz liquéfié, jusqu'à une température (Tf) déterminée, à une pression déterminée comprenant des moyens pour permettre un transfert de chaleur entre du fluide (1, 3) qui est à réchauffer, voire vaporisé dans le cas d'un liquide, et au moins un organe (G, G', E) de réchauffement, caractérisé en ce que le au moins un organe de réchauffement comprend au moins un élément à propriétés magnétocaloriques (G, G'), intégré dans un circuit apte à conduire un flux magnétique, ledit au moins un élément étant en contact thermique de manière alternée avec une source froide, constituée par le fluide à réchauffer, voire le liquide à vaporiser, et une source chaude (11, 11A) constituée par l'ambiant ou une autre source plus chaude que le fluide à réchauffer et des moyens de génération d'énergie électrique et/ou mécanique par variation du flux magnétique par l'effet magnétocalorique.15. Apparatus for heating a fluid, or even a liquefied gas, up to a determined temperature (Tf), at a predetermined pressure, comprising means for allowing a transfer of heat between fluid (1, 3) which is to be heated or vaporized in the case of a liquid, and at least one member (G, G ', E) for heating, characterized in that the at least one heating element comprises at least one element with magnetocaloric properties (G, G'), integrated in a circuit capable of conducting a magnetic flux, said at least one element being in thermal contact alternately with a cold source, constituted by the fluid to be heated, or even the liquid to be vaporized, and a hot source (11, 11A) constituted by the ambient or another source hotter than the fluid to be heated and means for generating electrical and / or mechanical energy by varying the magnetic flux by the magnetocaloric effect. 16. Appareil selon la revendication 15 comprenant des moyens pour envoyer le gaz liquéfié à réchauffer à un vaporiseur (V) reliés en série ou en parallèle avec l'organe de réchauffement (G, G', E).16. Apparatus according to claim 15 comprising means for sending the liquefied gas to be heated to a vaporizer (V) connected in series or in parallel with the heating member (G, G ', E).
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