FR3097218A1 - Procede et systeme de recuperation d’energie pour dispositif consommateur de dihydrogene - Google Patents

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Abstract

- Système et procédé de récupération d’énergie pour dispositif consommateur de dihydrogène. - L’invention concerne un procédé de récupération d’énergie comprenant au moins : une étape de fourniture de dihydrogène (F), au cours de laquelle un substrat hydrogéné (SH) est soumis à un apport de chaleur (A) pour générer du dihydrogène (H2), une étape de récupération (R) d’énergie thermique résiduelle (ETR) provenant d’un dispositif consommateur de dihydrogène (8) en fonctionnement, ledit dispositif consommateur de dihydrogène (8) étant alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogène (H2) généré lors de ladite étape de fourniture (F), une étape de transfert d’énergie (T), au cours de laquelle ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée est utilisée pour former au moins une partie dudit apport de chaleur (A). - L’invention est particulièrement adaptée à la récupération d’énergie des dispositifs, systèmes et moteurs fonctionnant avec du dihydrogène. - Figure pour l’abrégé : Figure 2.

Description

PROCEDE ET SYSTEME DE RECUPERATION D’ENERGIE POUR DISPOSITIF CONSOMMATEUR DE DIHYDROGENE
La présente invention concerne le domaine général de la récupération d’énergie, et plus précisément le domaine de la récupération d’énergie mettant en œuvre le dihydrogène comme vecteur d’énergie.
Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé de récupération d’énergie, un système de récupération d’énergie, un ensemble à consommation d’énergie améliorée ainsi qu’un véhicule à consommation d’énergie améliorée.
La préservation de l’énergie représente actuellement un enjeu technique et sociétal majeur. En effet, les dispositifs nécessitant de l’énergie, et plus précisément les moteurs alimentés par un combustible tel que l’essence ou le dihydrogène, ont vu des progrès importants être réalisés relativement à leur efficacité, c’est-à-dire leur rendement, mais ces améliorations ont aujourd’hui atteint des limites difficiles à dépasser.
En particulier, la consommation en combustible des moteurs de véhicules automobiles a tendance, au mieux, à stagner si l’on prend en compte un seul véhicule, mais à augmenter si l’on tient compte de l’augmentation générale du trafic routier, aérien, ferroviaire, maritime et fluvial. Il est donc nécessaire non seulement de développer de nouvelles sources d’économie d’énergie, mais également de diversifier les sources d’énergie elles-mêmes, les combustibles fossiles étant à la fois particulièrement polluants, notamment dans leur mise en œuvre au sein des moteurs à combustion interne couramment utilisés (Diesel par exemple), et présents en quantité limitée dans les sous-sols. Ceci explique qu’il existe une volonté des états de promouvoir de nouvelles alternatives en termes non seulement de sources d’énergie mais également de vecteurs d’énergie, notamment en ce qui concerne le stockage de l’énergie, son transport, sa restitution ou son déstockage, les vecteurs d’énergie embarqués par des véhicules étant particulièrement concernés.
Ainsi, le dihydrogène, communément appelé «hydrogène», est envisagé en tant que vecteur énergétique à fort potentiel apte à participer au bouquet énergétique ou «mix énergétique». Ce dernier représente ainsi les différentes sources d’énergie primaires et par extension les vecteurs d’énergie associés, comme les batteries d’accumulateurs ou le dihydrogène. Le dihydrogène est considéré comme un vecteur énergétique à haut potentiel, utilisable massivement tout en étant propre d’utilisation, c’est-à-dire facile à mettre en œuvre (tout du moins dans sa consommation), peu polluant une fois consommé et permettant de stocker de grande quantités d’énergie, ce qui assure, aux véhicules à hydrogène notamment, une grande autonomie.
Les systèmes et méthodes de mise en œuvre du dihydrogène en tant que vecteur énergétique n’ont pas encore bénéficié des mêmes développements que ceux relatifs aux combustibles de type hydrocarbures tels que l’essence ou diesel, plus couramment utilisés depuis le début du vingtième siècle. Or, les systèmes et procédés actuels de stockage, transport, déstockage, consommation et surtout d’économie de consommation de dihydrogène, bien que donnant satisfaction d’un point de vue théorique, n’en présentent pas moins certains inconvénients pratiques, limitant de ce fait même l’emploi du dihydrogène, qui reste à ce jour une technologie de niche.
En effet, le dihydrogène, en tant que vecteur énergétique et/ou combustible, présente des difficultés d’exploitation importantes. En particulier, les systèmes et méthodes connus pour le stockage, le transport, le déstockage et la consommation du dihydrogène impliquent actuellement une mise en œuvre extrêmement lourde et complexe, dans laquelle de grandes quantités d’énergie sont dépensées jusqu’à la consommation du dihydrogène, dont l’emploi reste donc extrêmement coûteux et peu rentable comparé aux autres combustibles plus polluants (gasoil, essence, fuel, etc.). Par exemple, le stockage du dihydrogène se fait actuellement à des pressions extrêmement élevées telles que 400 ou 700 bars, et/ou à des températures extrêmement basses, aux alentours de - 252 °C.
Ainsi, même si des systèmes et méthodes de gestion du dihydrogène sont connus et réalisables en tant que tels, les inconvénients mentionnés ci-avant démontrent qu’ils ne sont pas adaptés à l’emploi de dihydrogène de manière économique, et particulièrement de façon acceptable en ce qui concerne le coût énergétique global. Il existe donc un besoin important concernant la mise en œuvre de dihydrogène à coût réduit d’un point de vue énergétique.
Les objets assignés à la présente invention visent en conséquence à remédier aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie qui, tout en étant particulièrement efficient, est simple à mettre en œuvre, peu coûteux et peu voire non polluant.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie particulièrement efficace pour la gestion, et notamment la consommation, du dihydrogène à un coût énergétique extrêmement réduit.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie à la fois fiable et compétitif sur le plan économique.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie dont la mise en œuvre est particulièrement facile à adapter aux différentes utilisations du dihydrogène.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie qui autorise la gestion de grandes quantités de dihydrogène, et par extension qui permet d’économiser de grandes quantités d’énergie.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie permettant d’obtenir un rendement optimisé entre l’énergie dépensée en entrée et l’énergie obtenue en sortie lors de la consommation du dihydrogène.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie permettant le déstockage et la consommation de dihydrogène de manière continue, régulière et/ou maîtrisée dans le temps, tout en réduisant l’énergie globale dépensée pour l’emploi du dihydrogène.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie permettant de déstocker et consommer du dihydrogène de manière simple et sûre, et ce dans des conditions de sécurité optimales.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau procédé de récupération d’énergie permettant de déstocker et consommer du dihydrogène de manière efficiente en termes de consommation énergétique, et ce quel que soit l’origine du dihydrogène, y compris le dihydrogène issu des énergies renouvelables, notamment celles à production irrégulière et/ou intermittente.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau système de récupération d’énergie particulièrement efficace, adapté et peu encombrant, autorisant notamment le déstockage et la consommation de grandes quantités de dihydrogène, et permettant d’économiser des quantités importantes d’énergie.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau système de récupération d’énergie présentant un rendement optimisé, permettant ainsi le recours à un dimensionnement au plus juste selon son utilisation.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau système de récupération d’énergie dont le coût d’entretien est réduit.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau système de récupération d’énergie particulièrement peu polluant, facile à mettre en œuvre et efficace d’un point de vue énergétique pour l’emploi du dihydrogène, y compris du dihydrogène généré de manière irrégulière et/ou intermittente.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau système de récupération d’énergie qui soit particulièrement résistant à l’usure et dont l’efficacité est sensiblement constante au cours du temps et ce même s’il est soumis à des utilisations prolongées et/ou successives.
Un autre objet de l’invention vise à propose un nouvel ensemble à consommation d’énergie améliorée particulièrement économe en énergie tout en étant fiable, facile d’entretien et peu coûteux à réaliser.
Un autre objet de l’invention vise à proposer un nouveau véhicule à consommation d’énergie améliorée, fonctionnant de manière particulièrement sûre avec du dihydrogène, et remarquablement efficient en ce qui concerne sa consommation énergétique globale.
Les objets assignés à l’invention sont atteints à l’aide d’un procédé de récupération d’énergie comprenant au moins :
  • une étape de fourniture de dihydrogène, au cours de laquelle un substrat hydrogéné est soumis à un apport de chaleur afin de générer du dihydrogène,
  • une étape de récupération d’énergie thermique résiduelle provenant d’un dispositif consommateur de dihydrogène en fonctionnement, ledit dispositif consommateur de dihydrogène étant alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogène généré lors de ladite étape de fourniture de dihydrogène,
  • une étape de transfert d’énergie thermique, au cours de laquelle ladite énergie thermique résiduelle récupérée est utilisée, de manière directe ou indirecte, de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleur.
Les objets assignés à l’invention sont également atteints à l’aide d’un système de récupération d’énergie comprenant au moins :
  • un module de fourniture de dihydrogène, conçu pour générer du dihydrogène à partir d’un substrat hydrogéné en soumettant ce dernier à un apport de chaleur,
  • un module de récupération d’énergie thermique, conçu pour récupérer l’énergie thermique résiduelle provenant d’un dispositif consommateur de dihydrogène lorsque ce dernier est en fonctionnement et alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogène généré au sein du module de fourniture de dihydrogène,
  • un module de transfert d’énergie thermique, conçu pour utiliser, de manière directe ou indirecte, ladite énergie thermique résiduelle récupérée de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleur.
Les objets assignés à l’invention sont également atteints à l’aide d’un ensemble à consommation d’énergie améliorée comprenant un dispositif consommateur de dihydrogène conçu pour fonctionner par alimentation de dihydrogène, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins :
- un module de fourniture de dihydrogène, conçu pour générer du dihydrogène à partir d’un substrat hydrogéné en soumettant ce dernier à un apport de chaleur,
- un module de récupération d’énergie thermique, conçu pour récupérer l’énergie thermique résiduelle provenant dudit dispositif consommateur de dihydrogène lorsque ce dernier est en fonctionnement et alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogène généré au sein du module de fourniture de dihydrogène,
- un module de transfert d’énergie thermique, conçu pour utiliser, de manière directe ou indirecte, ladite énergie thermique résiduelle récupérée de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleur,
ledit ensemble à consommation d’énergie améliorée étant destiné à fournir, via ledit dispositif consommateur d’énergie, un travail mécanique et/ou une puissance électrique.
Les objets assignés à l’invention sont également atteints à l’aide d’un véhicule à consommation d’énergie améliorée, caractérisé en ce qu’il comprend un véhicule automobile équipé de l’ensemble à consommation d’énergie améliorée décrit précédemment, de façon que ce dernier assure la propulsion dudit véhicule automobile.
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront et ressortiront plus en détail à la lecture de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d’exemples illustratifs et non limitatifs, dans lesquels :
est une illustration schématique simplifiée d’un exemple de procédé et d’un système de récupération d’énergie selon l’invention, le système de récupération d’énergie étant associé à un dispositif consommateur de dihydrogène pour former un exemple d’un ensemble à consommation d’énergie améliorée selon l’invention.
est une illustration schématique détaillée du procédé et du système de récupération d’énergie et de l’ensemble à consommation d’énergie améliorée de la figure 1.
Comme illustré aux figures, l'invention concerne, selon un premier aspect, un procédé de récupération d’énergie. L'invention concerne également en tant que tel, selon un deuxième aspect illustré aux figures, un système de récupération d’énergie 1, de préférence conçu pour être mis en œuvre au moyen du procédé de récupération d’énergie mentionné ci-avant, et décrit plus en détail ci-après. De façon préférentielle, la description qui suit concernant le procédé de récupération d’énergie s’applique donc également au système de récupération d’énergie selon l’invention, et inversement. Le procédé et le système de récupération d’énergie 1 de l’invention sont avantageusement destinés à réaliser une économie d’énergie dans le cadre de l’utilisation de dihydrogène en tant que combustible et/ou vecteur énergétique, par exemple pour alimenter un moteur à hydrogène tel qu’un moteur à combustion de dihydrogène, une pile à combustible (ou PAC) ou une turbine à dihydrogène.
Selon l’invention, le procédé de récupération d’énergie comprend une étape de fourniture de dihydrogèneF, au cours de laquelle un substrat hydrogénéS H est soumis à un apport de chaleurAafin de générer du dihydrogèneH 2 . Selon l’invention également, le système de récupération d’énergie 1 comprend au moins un module de fourniture de dihydrogène 2, conçu pour générer du dihydrogèneH 2 à partir d’un substrat hydrogénéS H en soumettant ce dernier à un apport de chaleurA. Bien évidemment, ladite étape de fournitureFest préférentiellement mise en œuvre au sein dudit module de fourniture de dihydrogène 2.
Ladite étape de fourniture de dihydrogèneFcomprend avantageusement au moins l’étape de déshydrogénation décrite dans la demande de brevet FR-18 74424 déposée le 31 décembre 2018. De façon similaire, ledit module de fourniture de dihydrogène 2 comprend de préférence au moins le module de déshydrogénation décrit dans le document FR-18 74424 précité.
De façon avantageuse, comme illustré aux figures, lors de ladite étape de fourniture de dihydrogèneF, un substrat de baseS B distinct du dihydrogèneH 2 est également généré à partir du substrat hydrogénéS H chauffé. Préférentiellement, ledit module de fourniture de dihydrogène 2 est donc conçu pour générer en outre un substrat de base SB, distinct du dihydrogèneH 2 , à partir du substrat hydrogénéS H chauffé.
Ainsi, de façon avantageuse, lors de ladite étape de fournitureF, le substrat hydrogénéS H , qui est à l’état liquide, est chauffé de manière à réagir pour générer d’une part ledit substrat de baseS B , lequel correspond au substrat hydrogénéS H ayant subi une déshydrogénation, et d’autre part du dihydrogèneH 2 , le substrat de baseS B et le dihydrogèneH 2 générés à partir dudit substrat hydrogénéS H étant alors tous deux à l’état gazeux. De préférence, ladite étape de fourniture de dihydrogèneFcomprend au moins une réaction de déshydrogénation catalytique, au cours de laquelle le substrat hydrogénéS H , à l’état liquide, est chauffé grâce audit apport de chaleurAet mis en présence de catalyseurs appropriés de façon à réagir pour générer lesdits substrat de baseS B et dihydrogèneH 2 , tous deux à l’état gazeux. Ainsi, ledit module de fourniture de dihydrogène 2 est avantageusement conçu pour réaliser en son sein au moins une réaction de déshydrogénation catalytique, de façon que ledit substrat hydrogénéS H , à l’état liquide, soit chauffé grâce audit apport de chaleurAet mis en présence de catalyseurs appropriés de sorte à réagir pour générer lesdits substrat de baseS B et dihydrogèneH 2 , tous deux à l’état gazeux. Ladite réaction de déshydrogénation catalytique est donc préférentiellement une réaction chimique réalisée à l’aide d’un catalyseur, lequel est par exemple de type métallique ou tout autre composé approprié.
Contrairement à ce qui se pratique actuellement dans les systèmes et procédés de mise en œuvre du dihydrogèneH 2 , dans lesquels le dihydrogène est mis sous pression et/ou refroidi pour être stocké et déstocké, le dihydrogèneH 2 est avantageusement, dans le cadre de l’invention, stocké et/ou déstocké chimiquement à l’aide d’un substrat, désigné comme substrat de baseS B lorsqu’il ne «porte» pas de dihydrogèneH 2 , et substrat hydrogénéS H lorsqu’il «porte» du dihydrogèneH 2 . Une telle configuration de «stockage chimique» du dihydrogèneH 2 est particulièrement avantageuse puisqu’elle permet d’éviter les risques, les contraintes et les dépenses énergétiques importantes qu’impliquent habituellement un stockage et/ou un déstockage et de dihydrogène par pression et/ou refroidissement, le «stockage chimique» étant de plus réalisé à l’état liquide (les substrats de baseS B et hydrogénéS H sont, à température ambiante, préférentiellement à l’état liquide).
Selon un mode de réalisation particulier, le substrat hydrogénéS H présente une structure hydrocarbonée aliphatique comportant au moins un premier groupement hydroxyle de type alcool. De façon avantageuse, lors de ladite réaction de déshydrogénation catalytique, ledit premier groupement hydroxyle est déshydrogéné de façon à former un premier groupement carbonyle de type cétone, générant ainsi d’une part ledit dihydrogèneH 2 et d’autre part ledit substrat de baseS B . Ce dernier comporte donc avantageusement ladite structure hydrocarbonée aliphatique dans laquelle ledit premier groupement hydroxyle a été remplacé par ledit premier groupement carbonyle. Ledit module de fourniture de dihydrogène 2 est donc de préférence conçu pour réaliser ladite réaction de déshydrogénation catalytique de sorte que ledit premier groupement hydroxyle soit déshydrogéné afin de former un premier groupement carbonyle de type cétone, générant ainsi d’une part ledit dihydrogèneH 2 et d’autre part ledit substrat de baseS B . De manière avantageuse, la réaction de déshydrogénation, qu’elle fasse partie du procédé et/ou qu’elle soit prévue au sein du module de fourniture de dihydrogène 2, comprend donc une oxydation du substrat hydrogénéS H de type alcool, où au moins le premier groupement hydroxyle est oxydé (déshydrogéné ici) en premier groupement carbonyle pour générer le substrat de baseS B et le dihydrogèneH 2 . Le substrat de baseS B peut par exemple s’écrire RRCO ou XCO, C représentant un carbone secondaire (lié à deux atomes de carbone voisins), RR représentant deux chaînes carbonées directement liées auxdits carbone secondaire (chacun via l’un respectif desdits deux atomes de carbones voisins), X représentant par exemple une partie d’un cycle carboné (comme le cyclohexane) dont le carbone secondaire C fait partie. En conséquence, le substrat hydrogénéS H peut par exemple s’écrire RRCHOH ou XCHOH, l’atome de carbone secondaire C étant cette fois lié à un atome d’hydrogène H tandis que l’atome d’oxygène est également lié à un atome d’hydrogène, formant ainsi ledit premier groupement hydroxyle. La réaction de déshydrogénation catalytique peut donc se traduire de façon avantageuse par l’équation chimique suivante : SH(XCHOH ou RRCHOH) + catalyseur → SB(XCO ou RRCO) + H2+ catalyseur.
De préférence, au sein dudit module de fourniture de dihydrogène 2 (ou plus précisément au sein dudit réacteur de déshydrogénation 3) et/ou lors de ladite étape de fournitureF, ladite réaction de déshydrogénation catalytique est endothermique, c’est-à-dire qu’elle nécessite, pour se produire, que ledit substrat hydrogénéS H soit soumis audit apport de chaleurA. Il est avantageusement possible de maîtriser la vitesse de ladite réaction de déshydrogénation en contrôlant la température de réaction, et donc en contrôlant ledit apport de chaleurA. Ainsi, de façon préférentielle, un ajustement dudit apport de chaleurApermet de contrôler la vitesse de fourniture du dihydrogèneH 2 lors de ladite étape de fourniture de dihydrogèneF.
Le module de fourniture de dihydrogène 2 comprend avantageusement tous les équipements appropriés pour réaliser ladite réaction déshydrogénation catalytique. De préférence, ledit module de fourniture de dihydrogène 2 comprend, comme cela est illustré à la figure 2, au moins l’un (ou plusieurs) des équipements suivants :
  • un réacteur de déshydrogénation 3, au sein duquel se déroule ladite réaction de déshydrogénation ;
  • un moyen de chauffage 4, qui est de préférence positionné à l’intérieur dudit réacteur de déshydrogénation 3, et qui est destiné à soumettre le substrat hydrogénéS H audit apport de chaleurApour générer ledit dihydrogèneH 2 (ainsi que ledit substrat de baseS B ) ;
  • un moyen de séparation 5 du substrat de baseS B et du dihydrogène H2générés au sein dudit réacteur de déshydrogénation 3 à l’issue de la réaction de déshydrogénation, ledit moyen de séparation 5 comprenant de préférence au moins une unité de refroidissement destinée à séparer le dihydrogèneH 2 gazeux du substrat de baseS B par liquéfaction (via refroidissement) de ce dernier. Ledit moyen de séparation 5 est donc avantageusement situé en aval dudit réacteur de déshydrogénation 3 de manière à recevoir, par exemple via un tuyau, les produits gazeux de la réaction de déshydrogénation, c’est-à-dire en particulier le dihydrogèneH 2 et le substrat de baseS B , tous deux à l’état gazeux ;
  • un moyen de purification (non illustré) des composés en sortie/fin de réaction et/ou en sortie dudit moyen de séparation 5,
  • un moyen de recueil et d’évacuation du substrat hydrogénéS H , etc.
Ainsi, ladite étape de fourniture de dihydrogèneFcomprend avantageusement au moins l’une ou plusieurs des étapes suivantes :
  • une étape de déshydrogénationD, au cours de laquelle se déroule en particulier ladite réaction de déshydrogénation catalytique, qui peut se définir de manière simplifiée par l’équation chimique suivante : substrat hydrogénéS H + apport de chaleurA+ catalyseurs → Substrat de baseS B + dihydrogèneH 2 + catalyseurs ;
  • une étape de chauffage, qui est de préférence réalisée à l’intérieur dudit réacteur de déshydrogénation 3, et au cours de laquelle le substrat hydrogénéS H est soumis audit apport de chaleurApour générer ledit dihydrogèneH 2 (ainsi que, de préférence, ledit substrat de baseS B ) ;
  • une étape de séparationSdu substrat de baseS B et du dihydrogèneH 2 générés lors de ladite étape de déshydrogénationD, de préférence au sein dudit moyen de séparation 5, ladite étape de séparationScomprenant de préférence au moins une étape de refroidissement pour séparer le dihydrogèneH 2 gazeux du substrat de baseS B par liquéfaction (via refroidissement) de ce dernier, ladite étape de séparationSétant donc avantageusement réalisée à la suite de ladite étape de déshydrogénationD;
  • une étape de purification des composés en sortie/fin de réaction et/ou en sortie dudit moyen de séparation 5,
  • une étape de recueil et d’évacuation du substrat hydrogénéS H , etc.
De façon avantageuse, lesdites étape déshydrogénationDet de chauffage sont au moins en parties concomitantes, et préférentiellement réalisées en continu, comme les autres étapes d’ailleurs. Le réacteur de déshydrogénation 3 présente avantageusement en entrée (ou déjà présent) le substrat hydrogénéS H à l’état liquide et en sortie le substrat de baseS B à l’état gazeux et le dihydrogène H2à l’état gazeux également. La réaction de déshydrogénation est avantageusement réalisée sous pression atmosphérique ou légèrement supérieure, par exemple entre 2 à 5 bars à l’intérieur dudit réacteur de déshydrogénation 3, à une température comprise entre 140 °C et 200 °C, par exemple lorsque l’alcool isopropylique (propan-2-ol) est déshydrogéné en acétone (propan-2-one), c’est-à-dire lorsque le substrat de baseS B est l’acétone (propan-2-one) et le substrat hydrogénéS H est l’alcool isopropylique (propan-2-ol). Avantageusement, lors de ladite réaction de déshydrogénation, au sein dudit réacteur de déshydrogénation 3, un solvant tiers à point d’ébullition supérieur à 200 °C est utilisé. Le substrat hydrogénéS H est par exemple formé au moins en partie par au moins l’un des composés suivants : propan-2-ol (c’est-à-dire l’alcool isopropylique, parfois également appelé isopropanol), butane-2,3-diol (également appelé diméthylène glycol), cyclohexanediol (tous les isomères), propan-1,2-diol (appelé aussi propylène glycol), butan-2-ol, ou un mélange de ceux-ci. Le propylène glycol de base peut par exemple être produit à partir de glycérol d’origine biologique, en tant que coproduit de la fabrication de biodiesel. Par exemple, le substrat de base SBest formé au moins en partie par au moins l’un des composés suivants : propan-2-one (c’est-à-dire l’acétone), butane-2,3-dione (c’est-à-dire le diacétyle), cyclohexanedione (tous les isomères), 1-hydroxypropan-2-one (c’est-à-dire l’hydroxyacétone ou acétol), butanone (c’est-à-dire l’éthylméthylcétone ou MEK), ou un mélange de ceux-ci. De façon avantageuse, lors de ladite étape de déshydrogénationD, le substrat de baseS B , sous forme gazeuse, est évacué de son milieu réactionnel (formé en substance par l’intérieur du réacteur de déshydrogénation 3) au fur et à mesure de l’avancement de la réaction de déshydrogénation catalytique, en même temps que le dihydrogène gazeuxH 2 . Ainsi, ledit réacteur de déshydrogénation 3 est de préférence conçu pour évacuer le substrat de baseS B généré, sous forme gazeuse, au fur et à mesure de l’avancement de la réaction de déshydrogénation catalytique, en même temps que le dihydrogèneH 2 généré, également sous forme gazeuse. Une telle configuration permet notamment d’améliorer l’avancement et/ou la vitesse de la réaction de déshydrogénation. De façon avantageuse, lors de ladite réaction de déshydrogénation catalytique (et donc lors de ladite étape de déshydrogénationD), au sein dudit réacteur de déshydrogénation 3, le dihydrogèneH 2 généré d’une part, et le substrat de baseS B généré d’autre part, dont les molécules comportent par exemple une ou deux fonctions cétones (c’est-à-dire un ou deux groupements carbonyles de type cétone), quittent par évaporation le milieu réactionnel liquide à la fois pour déplacer l’équilibre de la réaction et éviter l’effet inhibiteur des fonctions cétones sur le catalyseur.
De façon avantageuse, le substrat hydrogénéS H est issu du procédé et/ou du système de stockage et de restitution décrits dans le document précité FR-18 74424.
Comme illustré à la figure 1, le substrat hydrogénéS H est avantageusement issu d’une réaction d’hydrogénation catalytique, au cours de laquelle du dihydrogèneH 2 réagit avec ledit substrat de baseS B pour former ledit substrat hydrogénéS H , par exemple par hydrogénation dudit premier groupement carbonyle en un premier groupement hydroxyle. Ledit procédé de récupération d’énergie donc comprend optionnellement une étape d’hydrogénation catalytiqueHau cours de laquelle ladite réaction d’hydrogénation catalytique est réalisée, de préférence au sein d’un module d’hydrogénation 6. Ledit système de récupération d’énergie 1 comprend donc optionnellement un module d’hydrogénation 6 prévu pour réaliser en son sein ladite réaction d’hydrogénation catalytique. Cette dernière peut par exemple se traduire par l’équation chimique suivante : Substrat de baseS B + dihydrogèneH 2 + catalyseurs → substrat hydrogénéS H + catalyseurs ; ou par l’équation chimique suivante SB(XCO ou RRCO) + H2+ catalyseur → SH(XCHOH ou RRCHOH) + catalyseur ; dans le cas particulier mentionné précédemment des substrats de base et hydrogéné à fonctions cétone et hydroxyle, respectivement. Le dihydrogèneH 2 réagissant lors de l’étape d’hydrogénationHest de préférence au moins en partie, voire en majorité ou même en totalité, issu d’une étape de génération de dihydrogèneGà l’état gazeux et/ou d’un module de génération de dihydrogène gazeux 7, comme illustré schématiquement à la figure 1, par exemple en utilisant de l’énergie renouvelableE r ou de l’énergie non-renouvelable et notamment fossile (par exemple le dihydrogène issu de l’industrie pétrolière), l’énergie renouvelableE r pouvant en particulier être de type à production intermittente et/ou irrégulière, comme les énergies éolienne et solaire (photovoltaïque notamment), marémotrice, etc. Cette énergie renouvelableE r peut notamment être utilisée pour réaliser une électrolyse de l’eau afin de générer du dihydrogène selon l’équation chimique simplifiée : 2H2O (+ électricité) → 2H2+ O2.
L’avantage du stockage chimique du dihydrogène sous forme de substrat hydrogéné est la facilité de stockage de ce dernier, à l’état liquide dans des conditions douces (température ambiante ou proche de l’ambiante et pression atmosphérique ou légèrement supérieure, comme quelques bars), contrairement au stockage du dihydrogène par refroidissement extrême (-252°C environ) ou compression importante (700 bars environ). Un autre avantage est de pouvoir recycler le substrat de baseS B (cétone simple, dicétone, ou mélange dicétone/hydroxycétone par exemple) issu de ladite étape de fourniture de dihydrogèneFen l’hydrogénant à nouveau, lors de ladite réaction d’hydrogénation catalytique au sein dudit module d’hydrogénation 6, en substrat hydrogénéS H .
De façon avantageuse, comme illustré à la figure 2, le système de récupération d’énergie 1 comprend un premier moyen de stockage 25 pour stocker le substrat de baseS B et/ou un second moyen de stockage 26 pour stocker le substrat hydrogénéS H . Ainsi, le module d’hydrogénation 6 est avantageusement alimenté par le substrat de baseS B issu du premier moyen de stockage 25. Une telle configuration permet de disposer de stocks «tampons» desdits substratsS B , S H . Mieux encore, le stockage du substrat hydrogénéS H permet de stocker sous forme chimique stable le dihydrogèneH 2 produit lors de ladite étape de générationGde dihydrogène. En effet, le substrat hydrogénéS H est avantageusement stocké (au sein dudit second moyen de stockage 26) et transporté sous forme liquide, ce qui peut se réaliser sans difficulté, par exemple à température ambiante et pression atmosphérique (ou à leur voisinage), autorisant une conservation peu contraignante du dihydrogèneH 2 , ce dernier étant virtuellement contenu «au sein» du substrat hydrogénéS H qui lui sert ainsi de support liquide stable. Ledit premier moyen de stockage 25 se trouve de préférence en aval dudit moyen de séparation 5 et en amont dudit module d’hydrogénation 6, tandis que ledit deuxième moyen de stockage 26 se trouve avantageusement en aval dudit module d’hydrogénation 6 et en amont dudit réacteur de déshydrogénation 3.
Selon l’invention, le procédé de récupération d’énergie comprend également au moins :
  • une étape de récupérationRd’énergie thermique résiduelleE TR provenant d’un dispositif consommateur de dihydrogène 8 en fonctionnement, ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 étant alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogèneH 2 généré lors de ladite étape de fourniture de dihydrogèneF, et
  • une étape de transfert d’énergie thermiqueT, au cours de laquelle ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée est utilisée, de manière directe ou indirecte, de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleurA.
Ladite partie d’apport de chaleurAformée par ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée est avantageusement une fraction de l’apport de chaleurAnécessaire pour générer le dihydrogèneH 2 (et le substrat de baseS B ) à partir dudit substrat hydrogénéS H , et peut par exemple être désignée par A1= ETRrécupérée = A/X, X étant supérieur ou égal à 1. Naturellement, ladite étape de chauffage comprend ladite étape de transfert d’énergie thermiqueT. Lorsque X > 1, ladite partie d’apport de chaleur A dénomméeA/XouA 1 , ne suffit pas à chauffer ledit substrat hydrogénéS H , et ladite étape de chauffage comprend de préférence, en plus de ladite étape de transfert d’énergie thermiqueT, une sous-étape d’approvisionnement complémentaire en énergie lors de laquelle de l’énergie thermique complémentaireA 2 provenant d’une autre source que ladite énergie thermique résiduelle est utilisée pour former au moins en partie ledit apport de chaleur. Typiquement, A2= A – A1. «Ladite partie ( A 1 ) d’apport (ou dudit apport) dechaleurA» ou «une partie ( A 1 ) d’apport (ou dudit apport) de chaleur A » désignent de préférence la même chose, c’est-à-dire une portion dudit apport de chaleurArécupérée grâce au procédé et au système de récupération d’énergie 1 de l’invention et réutilisée pour chauffer le substrat hydrogénéS H afin de fournir le dihydrogèneH 2 nécessaire au fonctionnement dudit dispositif consommateur 8.
Selon le second aspect de l’invention, le système de récupération d’énergie 1 comprend également au moins :
  • un module de récupération d’énergie thermique 9, conçu pour récupérer l’énergie thermique résiduelleE TR provenant d’un dispositif consommateur de dihydrogène 8 lorsque ce dernier est en fonctionnement et alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogèneH 2 généré au sein du module de fourniture de dihydrogène 2, et
  • un module de transfert d’énergie thermique 10, conçu pour utiliser, de manière directe ou indirecte, ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleurA.
Ainsi, de manière avantageuse, lors de ladite étape de récupérationR, au moins une partie de ladite énergie thermique résiduelleE TR générée par ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 est récupérée, avantageusement par ledit module de récupération d’énergie thermique 9, et elle est ensuite utilisée, de préférence par ledit module de transfert 10 lors de ladite étape de transfert d’énergieT, en tant que partie dudit apport de chaleur A, c’est-à-dire en substance qu’elle est utilisée pour chauffer ledit substrat hydrogénéS H afin de générer d’une part du dihydrogèneH 2 alimentant le dispositif consommateur de dihydrogène 8 et d’autre part, de façon préférentielle, ledit substrat de baseS B (qui peut ensuite être recyclé, c’est-à-dire renvoyé ailleurs pour être hydrogéné à nouveau et reformer du substrat hydrogénéS H , qui lui-même peut être utilisé dans le procédé de récupération d’énergie, etc.).
Ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 est donc avantageusement conçu pour fonctionner par alimentation de dihydrogèneH 2 , et plus particulièrement du dihydrogèneH 2 issu de ladite étape de fourniture de dihydrogèneFet/ou dudit module de fourniture de dihydrogène 2. Ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 est de préférence conçu pour utiliser du dihydrogèneH 2 , en particulier comme combustible, pour produire d’une part un travail mécaniqueWet/ou une puissance électriquePet d’autre part ladite énergie thermique résiduelleE TR , c’est-à-dire une énergie thermique qui résulte de la consommation du dihydrogène et qui est habituellement évacuée (peu ou pas valorisée). Ladite énergie thermique résiduelleE TR est parfois qualifiée de «chaleur fatale» ou de chaleur perdue, c’est-à-dire la chaleur générée par un procédé (ici la consommation de dihydrogène par ledit dispositif de consommateur 8) qui n’en constitue pas la finalité première, et qui n’est habituellement pas récupérée.
Par exemple, ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 comprend au moins :
  • une turbine à combustion (ou TAC), parfois appelée «turbine à gaz» ou encore «turbine à gaz de combustion», ou dans le cas présent «turbine à dihydrogène »(ou encore «turbine à hydrogène»), qui est de préférence une machine thermodynamique tournante de la famille des moteurs à combustion interne, conçue de manière avantageuse pour fonctionner par combustion de dihydrogèneH 2 avec du dioxygèneO 2 (tous deux à l’état gazeux) de façon à entrainer en rotation un arbre afin de produire ledit travail mécaniqueW,
  • un moteur à combustion de dihydrogène, également de la famille des moteurs à combustion interne, conçu pour mettre en œuvre une combustion de dihydrogèneH 2 (gazeux), généralement avec du dioxygèneO 2 gazeux, par exemple pour assurer le mouvement d’au moins un piston, de la même manière que lorsque l’essence ou le gazole est utilisé en tant que combustible, produisant ledit travail mécaniqueWpar exemple grâce à l’entrainement dudit piston, et/ou
  • une pile à combustible (également appelée PAC ou encore pile à hydrogène), conçue pour générer ladite puissance électriquePà partir de dihydrogèneH 2 , et préférentiellement pourvue d’une anode consommant du dihydrogèneH 2 (gazeux) et d’une cathode consommant du dioxygèneO 2 , produisant ainsi de préférence de l’eau en plus de ladite puissance électriqueP(réaction sensiblement inverse à l’électrolyse de l’eau).
En résumé, lorsque le dispositif consommateur de dihydrogène 8 comprend ou est formé par une turbine ou un moteur à combustion, il consomme du dihydrogèneH 2 (issu de ladite étape de fourniture F et/ou dudit module de fourniture 2) et du dioxygèneO 2 au cours d’une combustion produisant ledit travail mécaniqueWet ladite énergie thermique résiduelleE TR . Lorsque le dispositif consommateur de dihydrogène 8 comprend ou est formé par une pile à combustible, il consomme également du dihydrogèneH 2 (issu de ladite étape de fournitureFet/ou dudit module de fourniture 2) et du dioxygèneO 2 au cours d’une combustion électrochimique produisant ladite puissance électriquePet ladite énergie thermique résiduelleE TR .
Selon une variante spécifique de l’invention, lors de ladite étape de récupérationR, un fluide caloporteur 11 prélève ladite d’énergie thermique résiduelleE TR . Celle-ci est donc récupérée par ledit fluide caloporteur 11, qui la «contient» et la transporte pour l’utiliser afin de former au moins une partie de l’apport de chaleurAauquel le substrat hydrogénéS H doit être soumis. Toujours selon cette variante spécifique de réalisation, ledit module de récupération d’énergie thermique 9 comprend avantageusement un premier échangeur de chaleur 12 conçu pour prélever, à l’aide d’un fluide caloporteur 11, ladite énergie thermique résiduelleE TR .
De préférence, ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 est destiné à éjecter, via une sortie d’échappement 13, du gaz d’échappement 23, ce dernier étant plus préférentiellement principalement formé d’eau. Plus avantageusement encore, ledit gaz d’échappement 23 sort dudit dispositif consommateur de dihydrogène 8 à une température relativement élevée, ce qui permet audit premier échangeur de chaleur 12 de prélever ladite énergie thermique résiduelleE TR aussi bien directement du dispositif consommateur de dihydrogène 8 que dudit gaz d’échappement 23, voire des deux.
Selon un premier mode de réalisation particulier, facile à réaliser notamment lorsque ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 comprend ledit moteur à combustion et/ou ladite turbine à combustion, mais également réalisable lorsque ledit dispositif consommateur 8 comprend ladite pile à combustible, ladite étape de transfert d’énergie thermiqueTcomprend au moins deux sous-étapes :
  • une première étape de transformationT 1 de ladite énergie thermique résiduelle récupéréeE TR en énergie électriqueE E , et
  • une seconde étape de transformationT 2 de ladite énergie électriqueE E en énergie thermique formant au moins une partie dudit apport de chaleurA.
De façon avantageuse, comme cela est illustré à la figure 2, lors de ladite première étape de transformationT 1 , ladite énergie électriqueE E est stockée, par exemple au sein d’une batterie tampon 14, laquelle est avantageusement comprise dans le système de récupération d’énergie 1 et plus précisément dans le module de transfert d’énergie 10.
De façon avantageuse, dans ce premier mode de réalisation particulier, ladite première étape de transformationT 1 comprend :
  • une première sous-étape de transformationM 1 de ladite énergie thermique résiduelle récupéréeE TR en énergie mécaniqueE M ,
  • une seconde sous-étape de transformationM 2 de ladite énergie mécaniqueE M en ladite énergie électriqueE E , via par exemple un générateur électrique 19.
De préférence, lors de ladite première sous-étape de transformationM 1 , un fluide actif (non illustré) est chauffé jusqu’à vaporisation grâce à ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée et fournit ainsi un travail mécanique permettant de former ladite énergie mécaniqueE M . Le fluide actif peut par exemple être chauffé via ledit fluide caloporteur 11, ou via ledit gaz d’échappement 23, à l’aide d’un échangeur de chaleur dédié (par exemple ledit premier échangeur de chaleur 12). Selon un premier exemple, ladite première sous-étape de transformationM 1 est réalisée selon un cycle vapeur de Rankine (dans des conditions opératoires réelles néanmoins, comme cela est bien compris de l’Homme du métier), comme par exemple dans une turbine à vapeur, ledit fluide actif étant de l’eau. Selon un second exemple, ladite première sous-étape de transformationM 1 est réalisée selon un cycle organique de Rankine (dans des conditions opératoires réelles néanmoins, comme cela est bien compris de l’Homme du métier), ledit fluide actif étant formé d’au moins un fluide organique présentant une température d’ébullition inférieure à celle de l’eau. Optionnellement, en particulier selon certains cycles Rankine organiques spécifiques, lors de ladite première sous-étape de transformationM 1 , plusieurs fluides organiques sont utilisés et l’un ou plusieurs d’entre eux est/sont chauffé(s) jusqu’à vaporisation grâce à ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée et fourni(ssen)t ainsi un travail mécanique permettant de former ladite énergie mécaniqueE M . Dans cette dernière configuration particulière, lesdits fluides organiques peuvent être en mélange, et on peut alors considérer que ledit fluide actif est formé de plusieurs fluides organiques.
De façon avantageuse, toujours selon ce premier mode de réalisation particulier, ladite seconde étape de transformationT 2 est réalisée par chauffage électrique dudit substrat hydrogénéS H à l’aide de ladite énergie électriqueE E , par exemple avec un moyen de chauffage 4 (de préférence celui mentionné précédemment) tel qu’une résistance 15. Ainsi, ladite seconde étape de transformationT 2 peut très bien comprendre ladite étape de chauffage, qui fait alors à la fois partie de ladite étape de fourniture de dihydrogèneFet de ladite seconde étape de transformationT 2 .
Ainsi, ledit module de transfert d’énergie thermique 10 comprend avantageusement, selon ce premier mode de réalisation particulier :
  • un premier module de transformation 16 de ladite énergie thermique résiduelle récupéréeE TR en énergie électriqueE E , et
  • un second module de transformation 17 de ladite énergie électriqueE E en énergie thermique formant au moins une partie dudit apport de chaleurA.
De préférence, ledit premier module de transformation 16 comprend une batterie tampon 14 (préférentiellement celle mentionné précédemment) destinée à stocker ladite énergie électriqueE E . Optionnellement, ladite batterie tampon 14 est conçue pour alimenter ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 en électricité, ce dernier comprenant au moins un récepteur électrique (c’est-à-dire en substance un moteur électrique).
De manière préférentielle, ledit premier module de transformation 16 comprend, toujours selon ce premier mode de réalisation particulier :
  • un dispositif thermodynamique 18 pour transformer ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée en énergie mécaniqueE M , et
  • un générateur électrique 19, pour transformer ladite énergie mécaniqueE M en énergie électriqueE E .
De préférence, ledit dispositif thermodynamique 18 est conçu pour chauffer un fluide actif jusqu’à vaporisation grâce à ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée et fournit ainsi un travail mécanique permettant de former ladite énergie mécaniqueE M . De façon avantageuse, ledit dispositif thermodynamique 18 et ledit générateur électrique 19 permettent de réaliser respectivement lesdites première et seconde sous-étapes de transformationM 1 ,M 2 .
Ledit dispositif thermodynamique 18 est :
  • selon un premier exemple, une machine à cycle vapeur (réel) de Rankine, par exemple une turbine à vapeur, ledit fluide actif étant de l’eau, ou
  • selon un second exemple, une machine à cycle organique de Rankine, ledit fluide actif étant formé d’au moins un fluide organique présentant une température d’ébullition inférieure à celle de l’eau. Optionnellement, ledit fluide actif est formé de plusieurs composés organiques.
L’utilisation d’un cycle de Rankine organique est particulièrement utile pour les faibles températures de combustion, comme c’est le cas notamment lorsque ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 est formé par une pile à combustible, la combustion électrochimique du dihydrogène étant de préférence comprise entre environ 90 et 100°C, mais très souvent aux alentours de 125°C (+/- 25°C). En effet, le fluide organique présente une température d’ébullition inférieure à celle de l’eau, et son emploi permet de récupérer plus facilement les «chaleurs fatales» constantes mais peu élevées. Bien évidemment, un cycle Rankine organique peut également être utilisé lorsque ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 comprend ou est formé par un moteur ou une turbine à combustion de dihydrogèneH 2 .
De façon avantageuse, toujours selon ce premier mode de réalisation particulier, ledit second module de transformation 17 est conçu pour chauffer électriquement ledit substrat hydrogénéS H à l’aide de ladite énergie électriqueE E , et comprend par exemple un moyen de chauffage 4 (de préférence celui mentionné précédemment) tel qu’une résistance 15. Bien évidemment, ledit moyen de chauffage 4, lorsqu’il est de type à chauffage électrique tel qu’une résistance 15, peut être chauffé par ladite énergie électriqueE E stockée dans ladite batterie tampon 14. Alternativement, ledit second module de transformation 17, lors de ladite seconde étape de transformationT 2 , est conçu pour chauffer électriquement, par exemple via une résistance (non illustrée) alimentée par ladite énergie électriqueE E (provenant éventuellement de ladite batterie tampon 14), un fluide intermédiaire de chauffage du substrat hydrogénéS H de façon que ledit fluide intermédiaire fournisse audit substrat hydrogénéS H ladite partie d’apport de chaleurA, via par exemple un second échangeur de chaleur 21 faisant partie dudit module de transfert d’énergie thermique 10. Ainsi, selon ce premier mode de réalisation, l’énergie thermique résiduelleE TR récupérée du dispositif consommateur de dihydrogène 8 subit plusieurs transformations successives avant d’être utilisée, de manière indirecte donc, pour former ladite partie d’apport de chaleurA.
Selon un deuxième mode de réalisation, illustré notamment à la figure 2 (cf. la ligne pointillée en dessous de la flèche 11 la plus la plus en bas à gauche, illustrant le fluide caloporteur 11 en sortie dudit premier échangeur de chaleur 12), lors de ladite étape de transfert d’énergie thermiqueT, ledit fluide caloporteur 11 fournit audit substrat hydrogénéS H ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée sous la forme de ladite partie d’apport de chaleurA, ledit fluide caloporteur 11 circulant donc entre ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 et ledit substrat hydrogénéS H (à l’état liquide). Ainsi, selon ce deuxième mode de réalisation, ledit module de transfert d’énergie thermique 10 comprend un deuxième échangeur de chaleur 20 conçu pour restituer audit substrat hydrogénéS H , à l’aide dudit fluide caloporteur 11, ladite énergie thermique résiduelleE TR sous la forme de ladite partie d’apport de chaleurA, le système de récupération d’énergie 1 étant donc conçu pour faire circuler ledit fluide caloporteur 11 entre ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 et ledit module de fourniture de dihydrogène 2 (plus précisément ledit réacteur de déshydrogénation 3 au niveau du substrat hydrogéné à l’état liquideS H ). Dans cette configuration, ledit deuxième échangeur de chaleur 20 forme ledit moyen de chauffage 4, qui n’est alors préférentiellement pas de type électrique. Ledit deuxième échangeur de chaleur 20, placé de manière avantageuse au sein dudit réacteur de déshydrogénation 3, est par exemple un échangeur de chaleur de type gaz/liquide ou liquide/liquide, et plus précisément fluide caloporteur 11 (liquide ou gazeux) / substrat hydrogénéS H (liquide). Ainsi, selon ce deuxième mode de réalisation, l’énergie thermique résiduelleE TR récupérée du dispositif consommateur de dihydrogène 8 subit seulement un transfert à un intermédiaire (le fluide caloporteur 11) avant d’être utilisée, de manière indirecte donc, pour former ladite partie d’apport de chaleurA.
Selon un troisième mode de réalisation, lors de ladite étape de récupérationR, un gaz d’échappement 23 provenant dudit dispositif consommateur de dihydrogène 8 est prélevé. Ainsi, de façon avantageuse, ledit module de récupération d’énergie thermique 9 comprend une dérivation 22, permettant de prélever un gaz d’échappement 23 provenant de ladite sortie d’échappement 13 dudit dispositif consommateur de dihydrogène 8. Préférentiellement, toujours selon ce troisième mode de réalisation, lors de ladite étape de transfert d’énergie thermiqueT, ledit gaz d’échappement 23 prélevé fournit audit substrat hydrogénéS H ladite énergie thermique résiduelle récupéréeE TR sous la forme de ladite partie d’apport de chaleurA, ledit gaz d’échappement 23 prélevé circulant donc entre une sortie d’échappement 13 dudit dispositif consommateur de dihydrogène 8 et ledit substrat hydrogénéS H (à l’état liquide). De préférence, ledit module de transfert d’énergie thermique 10 est conçu pour faire circuler, via ladite dérivation 22, ledit gaz d’échappement 23 prélevé entre une sortie d’échappement 13 dudit dispositif consommateur de dihydrogène 8 et ledit substrat hydrogénéS H , de façon à ce que ledit gaz d’échappement 23 prélevé fournisse audit substrat hydrogénéS H (à l’état liquide) ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée sous la forme de ladite partie d’apport de chaleurA. Ainsi, selon ce troisième mode de réalisation, ledit module de transfert d’énergie thermique 10 comprend un troisième échangeur de chaleur 21 conçu pour restituer audit substrat hydrogénéS H , à l’aide dudit gaz d’échappement 23 prélevé, ladite énergie thermique résiduelleE TR sous la forme de ladite partie d’apport de chaleurA, le système de récupération d’énergie 1 étant donc conçu pour faire circuler ledit gaz d’échappement 23 prélevé entre ladite dérivation 22 et ledit module de fourniture de dihydrogène 2 (plus précisément ledit réacteur de déshydrogénation 3). Dans cette configuration, ledit troisième échangeur de chaleur 22 forme ledit moyen de chauffage 4, qui n’est alors préférentiellement pas de type électrique. Ledit troisième échangeur de chaleur 21, placé préférentiellement au sein dudit réacteur de déshydrogénation 3, est par exemple un échangeur de chaleur de type gaz/liquide, et plus précisément gaz d’échappement 23 (formé d’eau à l’état gazeux surtout) / substrat hydrogénéS H (liquide). Ainsi, selon ce troisième mode de réalisation, l’énergie thermique résiduelleE TR récupérée du dispositif consommateur de dihydrogène 8 sous la forme du gaz d’échappement 23 prélevé via la dérivation 22 est utilisée, de manière directe donc, pour former ladite partie d’apport de chaleurA.
Il est donc possible, grâce aux procédé et système 1 de récupération d’énergie de l’invention, de réaliser une configuration de cogénération, où l’énergie thermique résiduelleE TR provenant de la combustion du dihydrogèneH 2 et du dioxygèneO 2 est utilisée pour favoriser la production de dihydrogèneH 2 . Optionnellement, il peut également être possible d’utiliser l’énergie thermique résiduelleE TR , après transformation en ladite énergie mécaniqueE M ou énergie électriqueE E , pour assister un dispositif de propulsion d’un véhicule (tel qu’un moteur électrique ou un moteur à combustion).
Optionnellement, le module de fourniture de dihydrogène 2 comprend un quatrième échangeur de chaleur 27, conçu pour récupérer de l’énergie thermique de réaction de produits gazeux en sortie dudit réacteur de déshydrogénation 3, lesdits produits gazeux étant donc formés principalement de dihydrogèneH 2 et de substrat de baseS B tous deux à l’état gazeux, et pour fournir cette énergie thermique de réaction au substrat hydrogénéS H arrivant, à l’aval dudit réacteur de déshydrogénation 3, dans ce dernier. L’étape de fourniture de dihydrogèneFcomprend donc optionnellement une étape d’échange de chaleur initiale au cours de laquelle de l’énergie thermique de réaction de produits gazeux en sortie de ladite étape de déshydrogénationDest récupérée, lesdits produits gazeux étant donc formés principalement de dihydrogèneH 2 et de substrat de baseS B tous deux à l’état gazeux, ladite énergie thermique de réaction étant ensuite fournie au substrat hydrogénéS H arrivant pour subir l’étape de déshydrogénationD. En effet, une telle configuration permet d’abaisser la température du substrat de baseS B à la sortie du réacteur de déshydrogénation 3, après l’étape de déshydrogénationD, de façon à faire passer ledit substrat de baseS B de l’état gazeux à l’état liquide plus facilement, c’est-à-dire à moindre coût énergétique, lors de ladite étape de séparationS, au sein dudit moyen de séparation 5.
Bien évidemment, lesdits différents modes de réalisation et variantes mentionnés peuvent être réalisés seuls ou en combinaison, ou encore en parallèle les uns des autres, comme cela est illustré à la figure 2, les deux flèches en pointillés représentant l’une le second mode de réalisation (celle juste en dessous du numéro 11 le plus en bas à gauche) et l’autre le troisième (celle avec le numéro 22, représentant schématiquement la dérivation 22). Les adjectifs ordinaux dans les expressions telles que «premier échangeur», «deuxième échangeur», etc. servent avantageusement seulement à marquer une distinction entre les différents éléments et en aucun cas à marquer une succession ou un nombre, c’est-à-dire qu’un «troisième» élément peut éventuellement exister sans un premier et un deuxième élément.
L'invention concerne, selon un troisième aspect, un ensemble à consommation d’énergie améliorée 24 comprenant un dispositif consommateur de dihydrogène 8 conçu pour fonctionner par alimentation de dihydrogèneH 2 . De façon préférentielle, la description qui précède concernant le système de récupération d’énergie 1 et le procédé de récupération d’énergie s’applique également à l’ensemble à consommation d’énergie améliorée 24 selon l’invention, et inversement.
L’ensemble à consommation d’énergie améliorée 24 comprend en outre au moins :
- un module de fourniture de dihydrogène 2, conçu pour générer du dihydrogèneH 2 à partir d’un substrat hydrogéné en soumettant ce dernier à un apport de chaleur,
- un module de récupération d’énergie thermique 9, conçu pour récupérer l’énergie thermique résiduelleE TR provenant du dispositif consommateur de dihydrogèneH 2 lorsque ce dernier est en fonctionnement et alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogèneH 2 généré au sein du module de fourniture de dihydrogène 2,
- un module de transfert d’énergie thermique 10, conçu pour utiliser, de manière directe ou indirecte, ladite énergie thermique résiduelleE TR récupérée de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleurA,
ledit ensemble à consommation d’énergie améliorée 24 étant destiné à fournir, via ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8, un travail mécaniqueWet/ou une puissance électriqueP.
L'invention concerne, selon un quatrième aspect, un véhicule à consommation d’énergie améliorée comprenant un véhicule automobile équipé de l’ensemble à consommation d’énergie améliorée 24 décrit précédemment, de façon que ce dernier assure la propulsion dudit véhicule automobile.
Bien évidemment, lorsque ledit dispositif consommateur de dihydrogène 8 est conçu pour générer une puissance électriqueP, ledit ensemble à consommation d’énergie améliorée 24 peut également comprendre un moteur électrique alimenté par ladite puissance électriqueP, c’est-à-dire avantageusement couplé audit dispositif consommateur de dihydrogène 8, et permettant par exemple de propulser un véhicule à consommation d’énergie améliorée à hydrogèneH 2 , c’est-à-dire un véhicule qui se propulse grâce à l’énergie fournie par le dihydrogèneH 2 .
En résumé, l’invention est en lien avec les problématiques de la récupération d’énergie dans les dispositifs et systèmes consommateurs de dihydrogène, dans le cadre du stockage et surtout du déstockage de dihydrogène de manière chimique.

Claims (28)

  1. Procédé de récupération d’énergie comprenant au moins :
    • une étape de fourniture de dihydrogène (F), au cours de laquelle un substrat hydrogéné (SH) est soumis à un apport de chaleur (A) afin de générer du dihydrogène,
    • une étape de récupération (R) d’énergie thermique résiduelle (ETR) provenant d’un dispositif consommateur de dihydrogène (8) en fonctionnement, ledit dispositif consommateur de dihydrogène (8) étant alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogène (H2) généré lors de ladite étape de fourniture de dihydrogène (F),
    • une étape de transfert d’énergie thermique (T), au cours de laquelle ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée est utilisée, de manière directe ou indirecte, de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleur (A).
  2. Procédé de récupération d’énergie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite étape de transfert d’énergie thermique (T) comprend au moins deux sous-étapes :
    • une première étape de transformation (T1) de ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée en énergie électrique (EE), et
    • une seconde étape de transformation (T2) de ladite énergie électrique (EE) en énergie thermique formant au moins une partie dudit apport de chaleur (A).
  3. Procédé de récupération d’énergie selon la revendication précédente, caractérisé en ce lors de ladite première étape de transformation (T1), ladite énergie électrique (EE) est stockée, par exemple au sein d’une batterie tampon (14).
  4. Procédé de récupération d’énergie selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite première étape de transformation (T1) comprend :
    • une première sous-étape de transformation (M1) de ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée en énergie mécanique (EM),
    • une seconde sous-étape de transformation (M2) de ladite énergie mécanique (EM) en ladite énergie électrique (EE), via par exemple un générateur électrique (19).
  5. Procédé de récupération d’énergie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que lors de ladite première sous-étape de transformation (M1), un fluide actif est chauffé jusqu’à vaporisation grâce à ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée, et fournit ainsi un travail mécanique permettant de former ladite énergie mécanique (EM).
  6. Procédé de récupération d’énergie selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite première sous-étape de transformation (M1) est réalisée selon un cycle vapeur de Rankine, comme par exemple dans une turbine à vapeur, ledit fluide actif étant de l’eau.
  7. Procédé de récupération d’énergie selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que ladite première sous-étape de transformation (M1) est réalisée selon un cycle organique de Rankine, ledit fluide actif étant formé d’au moins un fluide organique présentant une température d’ébullition inférieure à celle de l’eau.
  8. Procédé de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ladite seconde étape de transformation (M2) est réalisée par chauffage électrique dudit substrat hydrogéné (SH) à l’aide de ladite énergie électrique (EE), par exemple avec un moyen de chauffage (4) tel qu’une résistance (15).
  9. Procédé de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que :
    • lors de ladite étape de récupération (R), un fluide caloporteur (11) prélève ladite d’énergie thermique résiduelle (ETR), et
    • lors de ladite étape de transfert d’énergie thermique (T), ledit fluide caloporteur (11) fournit audit substrat hydrogéné (SH) ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée sous la forme de ladite partie d’apport de chaleur (A), ledit fluide caloporteur (11) circulant donc entre ledit dispositif consommateur de dihydrogène (8) et ledit substrat hydrogéné (SH).
  10. Procédé de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que :
    • lors de ladite étape de récupération (R), un gaz d’échappement (23) provenant dudit dispositif consommateur de dihydrogène (8) est prélevé, et
    • lors de ladite étape de transfert d’énergie thermique (T), ledit gaz d’échappement (23) prélevé fournit audit substrat hydrogéné (SH) ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée sous la forme de ladite partie d’apport de chaleur (A), ledit gaz d’échappement (23) prélevé circulant donc entre une sortie d’échappement dudit dispositif consommateur de dihydrogène (8) et ledit substrat hydrogéné (SH).
  11. Procédé de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de ladite étape de fourniture de dihydrogène (F), un substrat de base (SB) distinct du dihydrogène (H2) est également généré à partir du substrat hydrogéné (SH) chauffé.
  12. Procédé de récupération d’énergie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite étape de fourniture de dihydrogène (F) comprend au moins une réaction de déshydrogénation catalytique, au cours de laquelle le substrat hydrogéné (SH), à l’état liquide, est chauffé grâce audit apport de chaleur (A) et mis en présence de catalyseurs appropriés de façon à réagir pour générer lesdits substrat de base (SB) et dihydrogène (H2), tous deux à l’état gazeux
  13. Procédé de récupération d’énergie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le substrat hydrogéné (SH) présente une structure hydrocarbonée aliphatique comportant au moins un premier groupement hydroxyle de type alcool, et en ce que lors de ladite réaction de déshydrogénation catalytique, ledit premier groupement hydroxyle est déshydrogéné de façon à former un premier groupement carbonyle de type cétone, générant ainsi d’une part ledit dihydrogène (H2) et d’autre part ledit substrat de base (SB).
  14. Système de récupération d’énergie (1) comprenant au moins :
    • un module de fourniture de dihydrogène (2), conçu pour générer du dihydrogène (H2) à partir d’un substrat hydrogéné (SH) en soumettant ce dernier à un apport de chaleur (A),
    • un module de récupération d’énergie thermique (9), conçu pour récupérer l’énergie thermique résiduelle (ETR) provenant d’un dispositif consommateur de dihydrogène (8) lorsque ce dernier est en fonctionnement et alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogène (H2) généré au sein du module de fourniture de dihydrogène (2),
    • un module de transfert d’énergie thermique (10), conçu pour utiliser, de manière directe ou indirecte, ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleur (A).
  15. Système de récupération d’énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit module de transfert d’énergie thermique (10) comprend :
    • un premier module de transformation (16) de ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée en énergie électrique (EE), et
    • un second module de transformation (17) de ladite énergie électrique (EE) en énergie thermique formant au moins une partie dudit apport de chaleur (A).
  16. Système de récupération d’énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit premier module de transformation (16) comprend :
    • un dispositif thermodynamique (18) pour transformer ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée en énergie mécanique (EM), et
    • un générateur électrique (19), pour transformer ladite énergie mécanique (EM) en énergie électrique (EE).
  17. Système de récupération d’énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit dispositif thermodynamique (18) est :
    • une machine à cycle vapeur de Rankine, par exemple une turbine à vapeur, ou
    • une machine à cycle organique de Rankine.
  18. Système de récupération d’énergie (1) selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que ledit premier module de transformation comprend une batterie tampon (14) destinée à stocker ladite énergie électrique (EE).
  19. Système de récupération d’énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ladite batterie tampon (14) est conçue pour alimenter ledit dispositif consommateur de dihydrogène (8) en électricité, ce dernier comprenant au moins un récepteur électrique.
  20. Système de récupération d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications 14 à 19, caractérisé en ce que :
    • ledit module de récupération d’énergie thermique (9) comprend un premier échangeur de chaleur (12) conçu pour prélever, à l’aide d’un fluide caloporteur (11), ladite énergie thermique résiduelle (ETR),
    • et en ce que ledit module de transfert d’énergie thermique (10) comprend un deuxième échangeur de chaleur (20) conçu pour restituer audit substrat hydrogéné (SH), à l’aide dudit fluide caloporteur (11), ladite énergie thermique résiduelle (ETR) sous la forme de ladite partie d’apport de chaleur (A), le système de récupération d’énergie (1) étant donc conçu pour faire circuler ledit fluide caloporteur (11) entre ledit dispositif consommateur de dihydrogène (8) et ledit module de fourniture de dihydrogène (2).
  21. Système de récupération d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que
    • ledit module de récupération d’énergie thermique (9) comprend une dérivation (22), permettant de prélever un gaz d’échappement (23) provenant dudit dispositif consommateur de dihydrogène (8), et
    • ledit module de transfert d’énergie thermique (10) est conçu pour faire circuler, via ladite dérivation (22), ledit gaz d’échappement (23) prélevé entre une sortie d’échappement dudit dispositif consommateur de dihydrogène (8) et ledit substrat hydrogéné (SH), de façon à ce que ledit gaz d’échappement (23) prélevé fournisse audit substrat hydrogéné (SH) ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée sous la forme de ladite partie d’apport de chaleur (A).
  22. Système de récupération d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisé en ce que ledit module de fourniture de dihydrogène (2) est conçu pour générer en outre un substrat de base (SB), distinct du dihydrogène (H2), à partir du substrat hydrogéné (SH) chauffé.
  23. Système de récupération d’énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit module de fourniture de dihydrogène (2) est conçu pour réaliser en son sein au moins une réaction de déshydrogénation catalytique, de façon que ledit substrat hydrogéné (SH), à l’état liquide, soit chauffé grâce audit apport de chaleur (A) et mis en présence de catalyseurs appropriés de sorte à réagir pour générer lesdits substrat de base (SB) et dihydrogène (H2), tous deux à l’état gazeux.
  24. Système de récupération d’énergie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le substrat hydrogéné (SH) présente une structure hydrocarbonée aliphatique comportant au moins un premier groupement hydroxyle de type alcool, et en ce que ledit module de fourniture de dihydrogène (2) est conçu pour réaliser ladite réaction de déshydrogénation catalytique de sorte que ledit premier groupement hydroxyle soit déshydrogéné afin de former un premier groupement carbonyle de type cétone, générant ainsi d’une part ledit dihydrogène (H2) et d’autre part ledit substrat de base (SB).
  25. Système de récupération d’énergie (1) selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que ledit module de fourniture de dihydrogène (2) comprend au moins un réacteur de déshydrogénation (3), au sein duquel se déroule ladite réaction de déshydrogénation, ledit réacteur de déshydrogénation (3) étant conçu pour évacuer le substrat de base (SB) généré, sous forme gazeuse, au fur et à mesure de l’avancement de la réaction de déshydrogénation catalytique, en même temps que le dihydrogène (H2) généré, également sous forme gazeuse.
  26. Système de récupération d’énergie (1) selon l’une quelconque des revendications 14 à 25, caractérisé en ce que le substrat hydrogéné (SH) est formé au moins en partie par au moins l’un des composés suivants : propan-2-ol, butane-2,3-diol, cyclohexanediol, propan-1,2-diol, butan-2-ol, ou un mélange de ceux-ci.
  27. Ensemble à consommation d’énergie améliorée (24), comprenant un dispositif consommateur de dihydrogène (8) conçu pour fonctionner par alimentation de dihydrogène (H2), caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins :
    • un module de fourniture de dihydrogène (2), conçu pour générer du dihydrogène (H2) à partir d’un substrat hydrogéné (SH) en soumettant ce dernier à un apport de chaleur (A),
    • un module de récupération d’énergie thermique (9), conçu pour récupérer l’énergie thermique résiduelle (ETR) provenant dudit dispositif consommateur de dihydrogène (8) lorsque ce dernier est en fonctionnement et alimenté, pour fonctionner, avec du dihydrogène (H2) généré au sein du module de fourniture de dihydrogène (2),
    • un module de transfert d’énergie thermique (10), conçu pour utiliser, de manière directe ou indirecte, ladite énergie thermique résiduelle (ETR) récupérée de façon à former au moins une partie dudit apport de chaleur (A),
    ledit ensemble à consommation d’énergie améliorée (24) étant destiné à fournir, via ledit dispositif consommateur d’énergie (8), un travail mécanique (W) et/ou une puissance électrique (P).
  28. Véhicule à consommation d’énergie améliorée, caractérisé en ce qu’il comprend un véhicule automobile équipé de l’ensemble à consommation d’énergie améliorée (24) de la revendication précédente, de façon que ce dernier assure la propulsion dudit véhicule automobile.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5291735A (en) * 1993-03-23 1994-03-08 United Technologies Corporation High efficiency, hydrogen-driven cooling device
US20110005473A1 (en) * 2005-03-09 2011-01-13 Takao Ishikawa Hydrogen Supply Device and Hydrogen Supplying Method
US20180069255A1 (en) * 2015-04-10 2018-03-08 Jiangsu Qingyang Energy Co., Ltd. Dehydrogenation reaction system for liquid hydrogen source material
DE102017209891A1 (de) * 2017-06-12 2018-12-13 Forschungszentrum Jülich GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von elektrischem Strom

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5291735A (en) * 1993-03-23 1994-03-08 United Technologies Corporation High efficiency, hydrogen-driven cooling device
US20110005473A1 (en) * 2005-03-09 2011-01-13 Takao Ishikawa Hydrogen Supply Device and Hydrogen Supplying Method
US20180069255A1 (en) * 2015-04-10 2018-03-08 Jiangsu Qingyang Energy Co., Ltd. Dehydrogenation reaction system for liquid hydrogen source material
DE102017209891A1 (de) * 2017-06-12 2018-12-13 Forschungszentrum Jülich GmbH Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von elektrischem Strom

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