CA3103737A1 - Procede et installation de rebours evolutif - Google Patents
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Abstract
L'installation (30) de rebours comporte : - au moins un compresseur fixe (21) entre un réseau de gaz (15) à une première pression et un réseau de gaz (10) à une deuxième pression supérieure à la première pression et - un automate (33) de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe. L'installation de rebours comporte, de plus : - une unité (31) de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire (29, 45, 46) et - une unité (32) de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire. L'automate est configuré pour commander le fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels.
Description
PROCÉDÉ ET INSTALLATION DE REBOURS ÉVOLUTIF
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé et une installation de rebours évolutif. Elle s'applique, en particulier, aux réseaux de transport de gaz pour exporter des excédents de gaz renouvelable d'un réseau de distribution vers un réseau de transport, qui a une capacité de stockage beaucoup plus élevée.
ETAT DE LA TECHNIQUE
La production de biogaz connaît une forte croissance en Europe et sa valorisation conditionne la création d'une filière de méthanisation pérenne.
Dans la .. suite, le biométhane définit le gaz produit à partir du biogaz brut issu de la méthanisation anaérobique de déchets organiques (la biomasse) ou par gazéification haute température (suivie d'une synthèse par méthanation) ; épuré et traité de façon à le rendre interchangeable avec du gaz naturel de réseau.
Si la méthode de valorisation la plus courante est la production de chaleur et/ou d'électricité, la valorisation sous forme de carburant et l'injection de biométhane dans le réseau de gaz naturel sont aussi en développement.
L'injection de biométhane dans le réseau de gaz naturel est déjà réalisée en Europe. Dans un contexte de fort développement du biométhane, les distributeurs de gaz naturel se trouvent face à des situations de manque d'exutoire. En effet, les consommations des clients domestiques varient en moyenne de 1 à 10 entre l'hiver et l'été sur les distributions publiques. L'injection de biométhane n'est initialement possible que si elle se fait à un débit inférieur au débit minimal relevé
pendant les périodes de plus faibles consommations ou si le biométhane est produit au plus proche des consommations. Lorsque la production dépasse les quantités consommées, cela tend à saturer les réseaux de distribution lors des saisons chaudes. Cette situation limite le développement de la filière de production de biométhane par la congestion des réseaux de distribution de gaz naturel.
Plusieurs solutions ont été identifiées pour résoudre ce problème : le maillage des réseaux de distribution pour augmenter les capacités de consommation du biométhane produit par la multiplication des consommateurs raccordés, la modulation de la production de biométhane selon les saisons et les besoins de consommation, la micro-liquéfaction et compression pour stocker les productions de biométhane pendant les saisons de
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un procédé et une installation de rebours évolutif. Elle s'applique, en particulier, aux réseaux de transport de gaz pour exporter des excédents de gaz renouvelable d'un réseau de distribution vers un réseau de transport, qui a une capacité de stockage beaucoup plus élevée.
ETAT DE LA TECHNIQUE
La production de biogaz connaît une forte croissance en Europe et sa valorisation conditionne la création d'une filière de méthanisation pérenne.
Dans la .. suite, le biométhane définit le gaz produit à partir du biogaz brut issu de la méthanisation anaérobique de déchets organiques (la biomasse) ou par gazéification haute température (suivie d'une synthèse par méthanation) ; épuré et traité de façon à le rendre interchangeable avec du gaz naturel de réseau.
Si la méthode de valorisation la plus courante est la production de chaleur et/ou d'électricité, la valorisation sous forme de carburant et l'injection de biométhane dans le réseau de gaz naturel sont aussi en développement.
L'injection de biométhane dans le réseau de gaz naturel est déjà réalisée en Europe. Dans un contexte de fort développement du biométhane, les distributeurs de gaz naturel se trouvent face à des situations de manque d'exutoire. En effet, les consommations des clients domestiques varient en moyenne de 1 à 10 entre l'hiver et l'été sur les distributions publiques. L'injection de biométhane n'est initialement possible que si elle se fait à un débit inférieur au débit minimal relevé
pendant les périodes de plus faibles consommations ou si le biométhane est produit au plus proche des consommations. Lorsque la production dépasse les quantités consommées, cela tend à saturer les réseaux de distribution lors des saisons chaudes. Cette situation limite le développement de la filière de production de biométhane par la congestion des réseaux de distribution de gaz naturel.
Plusieurs solutions ont été identifiées pour résoudre ce problème : le maillage des réseaux de distribution pour augmenter les capacités de consommation du biométhane produit par la multiplication des consommateurs raccordés, la modulation de la production de biométhane selon les saisons et les besoins de consommation, la micro-liquéfaction et compression pour stocker les productions de biométhane pendant les saisons de
2 faible consommation, le développement d'usages du gaz (pour la mobilité, notamment), ainsi que la réalisation de postes de rebours entre les réseaux de distribution et de transport de gaz naturel.
Les installations de rebours sont ainsi une des solutions identifiées pour développer les capacités d'injection de biométhane. Ces installations permettent d'exporter des excédents de biométhane d'un réseau de distribution vers le réseau de transport, en les comprimant et les réinjectant dans ce réseau de transport pour ainsi bénéficier de sa plus grande capacité de stockage de gaz. Ainsi, les producteurs ne devraient plus limiter leurs productions et la rentabilité de leurs projets serait plus facilement assurée. Le poste de rebours est un ouvrage de l'opérateur de transport permettant le transfert de gaz depuis le réseau de distribution vers le réseau de transport disposant d'une grande capacité de stockage, par l'intermédiaire d'une station de compression de gaz. Le poste de rebours peut être localisé soit à
proximité
du poste de détente, soit à un autre endroit où les réseaux de transport et de distribution se croisent.
Le rebours intègre donc une fonction de compression du gaz pour l'adapter aux contraintes imposées par l'aval de ce compresseur, c'est-à-dire le réseau de transport. Les rebours actuels sont des installations fixes dans lesquelles les compresseurs sont placés dans des bâtiments. Chaque compresseur y est entrainé
par un moteur électrique raccordé au réseau électrique.
Pour des questions économiques, certains rebours ne sont équipés que d'un compresseur assurant 100% du débit. Ces rebours ne garantissent donc pas un fonctionnement normal en cas de panne du seul compresseur. Mais l'installation d'un second compresseur assurant 100% du débit pour assurer un secours en cas de panne d'un rebours fixe est une solution onéreuse.
Par ailleurs, les configurations des réseaux de distribution évoluent, notamment lorsqu'un fournisseur de biogaz y est relié et y injecte du biogaz ou s'en déconnecte. Parallèlement, la consommation de gaz sur ce réseau de distribution peut augmenter ou réduire, par exemple lors de l'installation d'une usine ou d'une grande surface consommatrice ou lors de son arrêt. La capacité du rebours peut donc se retrouver, transitoirement ou définitivement, excédentaire ou insuffisante.
Plus généralement, les installations de rebours existantes ne permettent pas une évolution de leur dimensionnement en fonction du besoin.
Les installations de rebours sont ainsi une des solutions identifiées pour développer les capacités d'injection de biométhane. Ces installations permettent d'exporter des excédents de biométhane d'un réseau de distribution vers le réseau de transport, en les comprimant et les réinjectant dans ce réseau de transport pour ainsi bénéficier de sa plus grande capacité de stockage de gaz. Ainsi, les producteurs ne devraient plus limiter leurs productions et la rentabilité de leurs projets serait plus facilement assurée. Le poste de rebours est un ouvrage de l'opérateur de transport permettant le transfert de gaz depuis le réseau de distribution vers le réseau de transport disposant d'une grande capacité de stockage, par l'intermédiaire d'une station de compression de gaz. Le poste de rebours peut être localisé soit à
proximité
du poste de détente, soit à un autre endroit où les réseaux de transport et de distribution se croisent.
Le rebours intègre donc une fonction de compression du gaz pour l'adapter aux contraintes imposées par l'aval de ce compresseur, c'est-à-dire le réseau de transport. Les rebours actuels sont des installations fixes dans lesquelles les compresseurs sont placés dans des bâtiments. Chaque compresseur y est entrainé
par un moteur électrique raccordé au réseau électrique.
Pour des questions économiques, certains rebours ne sont équipés que d'un compresseur assurant 100% du débit. Ces rebours ne garantissent donc pas un fonctionnement normal en cas de panne du seul compresseur. Mais l'installation d'un second compresseur assurant 100% du débit pour assurer un secours en cas de panne d'un rebours fixe est une solution onéreuse.
Par ailleurs, les configurations des réseaux de distribution évoluent, notamment lorsqu'un fournisseur de biogaz y est relié et y injecte du biogaz ou s'en déconnecte. Parallèlement, la consommation de gaz sur ce réseau de distribution peut augmenter ou réduire, par exemple lors de l'installation d'une usine ou d'une grande surface consommatrice ou lors de son arrêt. La capacité du rebours peut donc se retrouver, transitoirement ou définitivement, excédentaire ou insuffisante.
Plus généralement, les installations de rebours existantes ne permettent pas une évolution de leur dimensionnement en fonction du besoin.
3 EXPOSE DE L'INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une installation de rebours comportant :
- au moins un compresseur fixe entre un réseau de gaz à une première pression et un réseau de gaz à une deuxième pression supérieure à la première pression et - un automate de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe ;
l'installation comportant, de plus :
- un espace d'accueil d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire, - une unité de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire et - une unité de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire, l'automate étant configuré pour détecter les compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, pour déterminer la capacité de compression des compresseurs opérationnels et commander le fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels.
Grâce à ces dispositions, l'évolution des capacités de compression de l'installation de rebours est aisée. En effet, un compresseur supplémentaire peut aisément être mis en service dans cette installation en le reliant à l'unité
de distribution, à l'unité de collecte, à l'automate de commande. De même, un compresseur supplémentaire peut être aisément retiré de l'installation en effectuant les opérations inverses.
Dans des modes de réalisation, l'espace d'accueil d'au moins un compresseur supplémentaire est configuré pour accueillir un véhicule portant au moins un
La présente invention vise à remédier à tout ou partie de ces inconvénients.
A cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une installation de rebours comportant :
- au moins un compresseur fixe entre un réseau de gaz à une première pression et un réseau de gaz à une deuxième pression supérieure à la première pression et - un automate de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe ;
l'installation comportant, de plus :
- un espace d'accueil d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire, - une unité de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire et - une unité de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire, l'automate étant configuré pour détecter les compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, pour déterminer la capacité de compression des compresseurs opérationnels et commander le fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels.
Grâce à ces dispositions, l'évolution des capacités de compression de l'installation de rebours est aisée. En effet, un compresseur supplémentaire peut aisément être mis en service dans cette installation en le reliant à l'unité
de distribution, à l'unité de collecte, à l'automate de commande. De même, un compresseur supplémentaire peut être aisément retiré de l'installation en effectuant les opérations inverses.
Dans des modes de réalisation, l'espace d'accueil d'au moins un compresseur supplémentaire est configuré pour accueillir un véhicule portant au moins un
4 compresseur supplémentaire, l'installation étant configurée pour que le véhicule accède en roulant de l'extérieur de l'installation audit espace d'accueil.
Grâce à ces dispositions, l'évolution de l'installation de rebours est aisée et peut être momentanée, par simple stationnement d'un véhicule portant le rebours dans l'espace d'accueil et connexion de ce compresseur aux connecteurs d'entrée et de sortie de gaz et à une source d'énergie.
Dans des modes de réalisation, l'installation de rebours comporte, de plus, un circuit de recyclage muni d'une vanne, configuré pour détendre du gaz en sortie d'au moins un compresseur et l'injecter en amont ou dans l'unité de distribution lors de la mise en fonctionnement d'au moins un compresseur, l'automate étant configuré
pour commander le fonctionnement de la vanne du circuit de recyclage en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels qui sont mis en fonctionnement conjointement.
Grâce à ces dispositions, la stabilité du réseau de distribution est assurée, quelle que soit la capacité de compression opérationnelle des compresseurs mis en fonctionnement conjointement, c'est-à-dire simultanément ou avec un différé
temporel réduit.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est mobile.
Grâce à ces dispositions, pendant une augmentation temporaire des besoins en capacité de l'installation de rebours (panne ou surcapacité transitoire des producteurs de biogaz, baisse transitoire de la consommation par les consommateurs de gaz), on ajoute le compresseur supplémentaire mobile à l'installation de rebours.
Et on le retire une fois cette augmentation temporaire achevée.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est intégré dans un container standard.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est monté sur un véhicule.
Grâce à chacune de ces dispositions, le transport du compresseur est facilité.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est mécaniquement actionné par un moteur du véhicule.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est alimenté en énergie électrique par un générateur monté sur le véhicule.
Grâce à chacune de ces dispositions, l'actionnement du compresseur ne nécessite pas de surdimensionnement de l'alimentation énergétique de l'installation de rebours, par rapport à l'alimentation des seuls compresseurs fixes.
Dans des modes de réalisation, le connecteur d'alimentation énergétique du
Grâce à ces dispositions, l'évolution de l'installation de rebours est aisée et peut être momentanée, par simple stationnement d'un véhicule portant le rebours dans l'espace d'accueil et connexion de ce compresseur aux connecteurs d'entrée et de sortie de gaz et à une source d'énergie.
Dans des modes de réalisation, l'installation de rebours comporte, de plus, un circuit de recyclage muni d'une vanne, configuré pour détendre du gaz en sortie d'au moins un compresseur et l'injecter en amont ou dans l'unité de distribution lors de la mise en fonctionnement d'au moins un compresseur, l'automate étant configuré
pour commander le fonctionnement de la vanne du circuit de recyclage en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels qui sont mis en fonctionnement conjointement.
Grâce à ces dispositions, la stabilité du réseau de distribution est assurée, quelle que soit la capacité de compression opérationnelle des compresseurs mis en fonctionnement conjointement, c'est-à-dire simultanément ou avec un différé
temporel réduit.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est mobile.
Grâce à ces dispositions, pendant une augmentation temporaire des besoins en capacité de l'installation de rebours (panne ou surcapacité transitoire des producteurs de biogaz, baisse transitoire de la consommation par les consommateurs de gaz), on ajoute le compresseur supplémentaire mobile à l'installation de rebours.
Et on le retire une fois cette augmentation temporaire achevée.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est intégré dans un container standard.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est monté sur un véhicule.
Grâce à chacune de ces dispositions, le transport du compresseur est facilité.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est mécaniquement actionné par un moteur du véhicule.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire est alimenté en énergie électrique par un générateur monté sur le véhicule.
Grâce à chacune de ces dispositions, l'actionnement du compresseur ne nécessite pas de surdimensionnement de l'alimentation énergétique de l'installation de rebours, par rapport à l'alimentation des seuls compresseurs fixes.
Dans des modes de réalisation, le connecteur d'alimentation énergétique du
5 compresseur supplémentaire fournit du gaz à la première pression à un moteur ou à
une génératrice électrique d'un véhicule.
Grâce à ces dispositions, le véhicule peut actionner de manière continue le compresseur supplémentaire qu'il transporte.
Dans des modes de réalisation, les canalisations et les alimentations électriques sont dimensionnées pour le fonctionnement simultané de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire.
Grâce à ces dispositions, l'installation de rebours peut accueillir chaque compresseur supplémentaire sans que celui-ci ne doive être associé à une alimentation et/ou à des canalisations supplémentaires.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé d'évolution d'une installation de rebours comportant :
- au moins un compresseur fixe entre un réseau de gaz à une première pression et un réseau de gaz à une deuxième pression supérieure à la première pression, - un automate de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe, - un espace d'accueil d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire, - une unité de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire et - une unité de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire, procédé qui comporte une étape de détection automatique des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, une étape de détermination de la capacité de
une génératrice électrique d'un véhicule.
Grâce à ces dispositions, le véhicule peut actionner de manière continue le compresseur supplémentaire qu'il transporte.
Dans des modes de réalisation, les canalisations et les alimentations électriques sont dimensionnées pour le fonctionnement simultané de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire.
Grâce à ces dispositions, l'installation de rebours peut accueillir chaque compresseur supplémentaire sans que celui-ci ne doive être associé à une alimentation et/ou à des canalisations supplémentaires.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise un procédé d'évolution d'une installation de rebours comportant :
- au moins un compresseur fixe entre un réseau de gaz à une première pression et un réseau de gaz à une deuxième pression supérieure à la première pression, - un automate de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe, - un espace d'accueil d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire, - une unité de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire et - une unité de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire, procédé qui comporte une étape de détection automatique des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, une étape de détermination de la capacité de
6 compression des compresseurs opérationnels et une étape de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression.
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux de l'installation objet de l'invention, ils ne sont pas rappelés ici.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente, sous forme d'un schéma bloc, une installation de rebours connue dans l'art antérieur, - la figure 2 représente, sous forme d'un schéma bloc, une installation de rebours objet de l'invention, - la figure 3 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier de l'installation de rebours objet de l'invention, sans compresseur supplémentaire, - la figure 4 représente, schématiquement, l'installation de rebours illustrée en figure 3, avec un compresseur supplémentaire immobile, - la figure 5 représente, schématiquement, l'installation de rebours illustrée en figure 3, avec un compresseur supplémentaire mobile, - la figure 6 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé objet de l'invention, - la figure 7 représente des évolutions de débit et de pression lors de la régulation en débit du fonctionnement de l'installation de rebours et - la figure 8 représente des évolutions de débit et de pression lors de la régulation en pression du fonctionnement de l'installation de rebours.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
La figure 1 représente schématiquement le principe d'une installation de rebours connue dans l'art antérieur. L'installation de rebours dispose d'un ensemble de fonctions techniques permettant de créer un flux de gaz en maîtrisant les conditions d'exploitation propres à un réseaux de transport 10 et à un réseau de distribution 15.
Ces fonctions comportent :
Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux de l'installation objet de l'invention, ils ne sont pas rappelés ici.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente, sous forme d'un schéma bloc, une installation de rebours connue dans l'art antérieur, - la figure 2 représente, sous forme d'un schéma bloc, une installation de rebours objet de l'invention, - la figure 3 représente, schématiquement, un mode de réalisation particulier de l'installation de rebours objet de l'invention, sans compresseur supplémentaire, - la figure 4 représente, schématiquement, l'installation de rebours illustrée en figure 3, avec un compresseur supplémentaire immobile, - la figure 5 représente, schématiquement, l'installation de rebours illustrée en figure 3, avec un compresseur supplémentaire mobile, - la figure 6 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes d'un mode de réalisation particulier du procédé objet de l'invention, - la figure 7 représente des évolutions de débit et de pression lors de la régulation en débit du fonctionnement de l'installation de rebours et - la figure 8 représente des évolutions de débit et de pression lors de la régulation en pression du fonctionnement de l'installation de rebours.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
La figure 1 représente schématiquement le principe d'une installation de rebours connue dans l'art antérieur. L'installation de rebours dispose d'un ensemble de fonctions techniques permettant de créer un flux de gaz en maîtrisant les conditions d'exploitation propres à un réseaux de transport 10 et à un réseau de distribution 15.
Ces fonctions comportent :
7 - le traitement et le contrôle 19 de la conformité de la qualité du gaz aux prescriptions techniques de l'opérateur de transport, - le comptage 20 des quantités transférées, - la compression du gaz en provenance du réseau de distribution 15, par au moins un compresseur 21, il s'agit généralement de compresseurs à moteur électrique et à pistons, avec deux ou trois étages de compression, - la régulation 24 en pression ou en débit, - la filtration 22, amont et aval, - la gestion 18 de la stabilité du fonctionnement du réseau de distribution, lo - les organes de sécurité 26 et - les outils de pilotage 24 et de suivi de l'installation de rebours.
Ces différentes fonctions sont décrites ci-dessous. Il s'y ajoute des utilités (sources électriques, réseau de communication, etc.) nécessaires à la conduite d'une installation industrielle. L'installation de rebours est dimensionnée en tenant compte :
- de la pression d'exploitation du réseau de transport 10 et de celle du réseau de distribution 15. La première doit être comprise entre 30 et 60 bars sur le réseau régional et peut atteindre 85 bars sur le réseau principal. La seconde est de l'ordre de 4 à 19 bars sur les réseaux MPC (Réseau Moyenne Pression de type C, soit une pression entre 4 et 25 bars) et inférieure à 4 bars sur les réseaux MPB
(Réseau Moyenne Pression de type B, soit une pression entre 50 millibars et 4 bars), - de la capacité maximale de production des producteurs de biométhane 17 susceptibles d'injecter du biométhane dans le réseau de distribution 15, capacité
qui varie de quelques dizaines de Nm3/h pour les plus petites unités, à
plusieurs centaines de Nm3/h pour les plus grosses, - de la consommation des consommateurs 16 sur le réseau de distribution 15, notamment la consommation minimale et - de la faculté du réseau de distribution 15 à absorber des variations de pression (volume en eau).
L'ensemble de ces données permet de déterminer le débit maximal de l'installation de rebours et d'estimer sa durée de fonctionnement. Cette durée peut varier, selon les cas, d'un fonctionnement occasionnel (10 à 15 % du temps) jusqu'à
un fonctionnement quasi-permanent. Cet exercice doit aussi intégrer le fait que les installations des producteurs 17 ne sont pas mises en service simultanément mais au fur et à mesure des années.
Ces différentes fonctions sont décrites ci-dessous. Il s'y ajoute des utilités (sources électriques, réseau de communication, etc.) nécessaires à la conduite d'une installation industrielle. L'installation de rebours est dimensionnée en tenant compte :
- de la pression d'exploitation du réseau de transport 10 et de celle du réseau de distribution 15. La première doit être comprise entre 30 et 60 bars sur le réseau régional et peut atteindre 85 bars sur le réseau principal. La seconde est de l'ordre de 4 à 19 bars sur les réseaux MPC (Réseau Moyenne Pression de type C, soit une pression entre 4 et 25 bars) et inférieure à 4 bars sur les réseaux MPB
(Réseau Moyenne Pression de type B, soit une pression entre 50 millibars et 4 bars), - de la capacité maximale de production des producteurs de biométhane 17 susceptibles d'injecter du biométhane dans le réseau de distribution 15, capacité
qui varie de quelques dizaines de Nm3/h pour les plus petites unités, à
plusieurs centaines de Nm3/h pour les plus grosses, - de la consommation des consommateurs 16 sur le réseau de distribution 15, notamment la consommation minimale et - de la faculté du réseau de distribution 15 à absorber des variations de pression (volume en eau).
L'ensemble de ces données permet de déterminer le débit maximal de l'installation de rebours et d'estimer sa durée de fonctionnement. Cette durée peut varier, selon les cas, d'un fonctionnement occasionnel (10 à 15 % du temps) jusqu'à
un fonctionnement quasi-permanent. Cet exercice doit aussi intégrer le fait que les installations des producteurs 17 ne sont pas mises en service simultanément mais au fur et à mesure des années.
8 Concernant l'analyse 19 de la conformité du gaz, des écarts existent entre les spécifications de qualité de gaz appliquées aux réseaux de transport 10 et de distribution 15, du fait des différentes pressions d'exploitation, de l'infrastructure, des matériaux, des usages et des interfaces avec les stockages souterrains. Les spécifications des réseaux de transport 10 sont généralement les plus contraignantes que celles des réseaux de distribution 10. Ainsi, pour garantir que l'installation de rebours de gaz du réseau de distribution 15 vers le réseau de transport 10 s'insère dans le fonctionnement opérationnel du réseau de transport 10, les dispositions suivantes sont intégrées dans la fonction de conformité de qualité de gaz 19 :
- une unité de déshydratation à l'amont de la compression pour réduire les risques de condensation sur le réseau haute pression de transport, de formation d'hydrates et de corrosion, - en option, un laboratoire d'analyse des paramètres de combustion (indice de Wobbe, pouvoir calorifique et densité de gaz) pour injecter les injecter les relevés dans le système de détermination des énergies de l'opérateur de transport.
A la discrétion de l'opérateur de transport, l'analyse d'autres teneurs de composés (CO2, H20, THT, etc.) est optionnelle et n'est réalisée que s'il y a un risque avéré de contamination du réseau de transport 10 (exemple : rebours d'un biométhane avec une forte teneur en CO2 sans possibilité de dilution sur les réseaux de distribution 15 et de transport 10, ou opéré à une pression très élevée).
Concernant le comptage de gaz 20, l'installation de rebours est équipée d'une chaîne de comptage constituée d'un compteur et d'un dispositif de détermination de l'énergie local ou régional conformément à la métrologie légale.
Concernant la compression de gaz, l'unité de compression permet de comprimer le surplus de production de biométhane à la pression de service du réseau de transport 10. En fonction de critères économiques et de disponibilités de l'installation, plusieurs configurations sont possibles, par exemple :
- un compresseur 21 réalisant 100% du besoin de rebours maximum, - deux compresseurs 21 réalisant chacun 100 % du besoin de rebours maximum ou - deux compresseurs 21 réalisant chacun 50 % du besoin de rebours maximum.
La configuration est choisie par une étude des différents avantages et inconvénients en termes de coûts, de disponibilité, d'encombrement, et de possibilité
- une unité de déshydratation à l'amont de la compression pour réduire les risques de condensation sur le réseau haute pression de transport, de formation d'hydrates et de corrosion, - en option, un laboratoire d'analyse des paramètres de combustion (indice de Wobbe, pouvoir calorifique et densité de gaz) pour injecter les injecter les relevés dans le système de détermination des énergies de l'opérateur de transport.
A la discrétion de l'opérateur de transport, l'analyse d'autres teneurs de composés (CO2, H20, THT, etc.) est optionnelle et n'est réalisée que s'il y a un risque avéré de contamination du réseau de transport 10 (exemple : rebours d'un biométhane avec une forte teneur en CO2 sans possibilité de dilution sur les réseaux de distribution 15 et de transport 10, ou opéré à une pression très élevée).
Concernant le comptage de gaz 20, l'installation de rebours est équipée d'une chaîne de comptage constituée d'un compteur et d'un dispositif de détermination de l'énergie local ou régional conformément à la métrologie légale.
Concernant la compression de gaz, l'unité de compression permet de comprimer le surplus de production de biométhane à la pression de service du réseau de transport 10. En fonction de critères économiques et de disponibilités de l'installation, plusieurs configurations sont possibles, par exemple :
- un compresseur 21 réalisant 100% du besoin de rebours maximum, - deux compresseurs 21 réalisant chacun 100 % du besoin de rebours maximum ou - deux compresseurs 21 réalisant chacun 50 % du besoin de rebours maximum.
La configuration est choisie par une étude des différents avantages et inconvénients en termes de coûts, de disponibilité, d'encombrement, et de possibilité
9 d'évolution de l'unité de compression. La pression d'aspiration à considérer est la pression de service du réseau de distribution 15, qui dépend notamment des pressions d'injection des producteurs de biométhane 17. La pression de construction au refoulement à considérer est la pression maximale de service ( PMS ) du réseau de transport, par exemple 67,7 bars. Pour assurer le démarrage, la protection anti-pompage de chaque compresseur 21 (hors compresseur à pistons) ou le fonctionnement en recyclage stabilisé, un circuit de recyclage 27 muni d'une vanne 28 peut être prévu. Le circuit de recyclage détend du gaz à la deuxième pression et l'injecte en amont du compresseur lors de la mise en fonctionnement d'au moins un compresseur, sous la commande de l'automate 25.
L'étanchéité de chaque compresseur 21 peut être réalisée à l'huile ou à
garniture sèche. Dans le premier cas, certaines dispositions de filtration sont mises en place (voir ci-dessous).
Un automate 25 réalise les fonctions de pilotage 24, de commande de chaque .. compresseur et de régulation et de stabilité 18 du réseau 15. On note que, dans toute la description, le terme l'automate signifie un automate ou un système informatique ou un ensemble d'automates et/ou de systèmes informatiques (par exemple un automate par fonction).
Concernant la régulation, l'évolution de la pression du réseau de distribution 15 à proximité de l'installation de rebours est corrélée au débit de gaz transitant par l'installation de rebours. Ces évolutions sont le résultat du fonctionnement dynamique des consommations de gaz sur le réseau de distribution 15, des capacités injectées de biométhane par les producteurs 17 et du fonctionnement de l'installation de livraison, par le biais d'une vanne 14, et de rebours. On intègre donc des possibilités d'adaptation de la plage de fonctionnement de la pression d'aspiration de l'installation de rebours, ainsi qu'une régulation des compresseurs 21 qui peut anticiper les contraintes s'exerçant sur le réseau de distribution 15, selon les configurations rencontrées. C'est une différence avec les postes de livraison sans rebours, pour lesquels la pression est régulée sur le point de livraison de façon à être fixe, quelles que soient les consommations par les consommateurs 16. En conséquence, le mode de régulation (pression ou débit) du flux en rebours vers le réseau de transport 10 est adapté au bon fonctionnement de l'installation de rebours.
Selon les spécifications des compresseurs et pour éviter leur détérioration ou du fait des contraintes liées au fonctionnement du réseau de transport 10, une filtration est prévue dans la fonction de conformité de qualité de gaz, en amont de la compression pour récupérer les éventuels liquides et les poussières contenues dans le gaz issu du réseau de distribution 15. De plus, dans le cas d'un compresseur 21 à
étanchéité à l'huile, un filtre coalesceur 22 est installé en sortie du compresseur 21, 5 par exemple avec une purge manuelle et un niveau visuel.
Un système de refroidissement 23 refroidit tout ou partie du gaz comprimé
pour maintenir la température à l'aval, vers le réseau de transport 10, à une valeur inférieure à 55 C (température de certification des équipements). Pour assurer le fonctionnement du système de refroidissement 23, celui-ci est dimensionné à
partir
L'étanchéité de chaque compresseur 21 peut être réalisée à l'huile ou à
garniture sèche. Dans le premier cas, certaines dispositions de filtration sont mises en place (voir ci-dessous).
Un automate 25 réalise les fonctions de pilotage 24, de commande de chaque .. compresseur et de régulation et de stabilité 18 du réseau 15. On note que, dans toute la description, le terme l'automate signifie un automate ou un système informatique ou un ensemble d'automates et/ou de systèmes informatiques (par exemple un automate par fonction).
Concernant la régulation, l'évolution de la pression du réseau de distribution 15 à proximité de l'installation de rebours est corrélée au débit de gaz transitant par l'installation de rebours. Ces évolutions sont le résultat du fonctionnement dynamique des consommations de gaz sur le réseau de distribution 15, des capacités injectées de biométhane par les producteurs 17 et du fonctionnement de l'installation de livraison, par le biais d'une vanne 14, et de rebours. On intègre donc des possibilités d'adaptation de la plage de fonctionnement de la pression d'aspiration de l'installation de rebours, ainsi qu'une régulation des compresseurs 21 qui peut anticiper les contraintes s'exerçant sur le réseau de distribution 15, selon les configurations rencontrées. C'est une différence avec les postes de livraison sans rebours, pour lesquels la pression est régulée sur le point de livraison de façon à être fixe, quelles que soient les consommations par les consommateurs 16. En conséquence, le mode de régulation (pression ou débit) du flux en rebours vers le réseau de transport 10 est adapté au bon fonctionnement de l'installation de rebours.
Selon les spécifications des compresseurs et pour éviter leur détérioration ou du fait des contraintes liées au fonctionnement du réseau de transport 10, une filtration est prévue dans la fonction de conformité de qualité de gaz, en amont de la compression pour récupérer les éventuels liquides et les poussières contenues dans le gaz issu du réseau de distribution 15. De plus, dans le cas d'un compresseur 21 à
étanchéité à l'huile, un filtre coalesceur 22 est installé en sortie du compresseur 21, 5 par exemple avec une purge manuelle et un niveau visuel.
Un système de refroidissement 23 refroidit tout ou partie du gaz comprimé
pour maintenir la température à l'aval, vers le réseau de transport 10, à une valeur inférieure à 55 C (température de certification des équipements). Pour assurer le fonctionnement du système de refroidissement 23, celui-ci est dimensionné à
partir
10 de valeurs de température ambiante pertinentes selon les historiques météorologiques.
Le poste de livraison 12 est une installation, située à l'extrémité aval du réseau de transport qui permet la livraison du gaz naturel en fonction des besoins exprimés par le client (pression, débit, température...). Il s'agit donc de l'interface de détente du gaz du réseau de transport 10 vers le réseau de distribution 15 ou vers certaines installations industrielles. Le poste de livraison 12 intègre donc des vannes de détente pour diminuer la pression pour s'adapter aux conditions imposées par l'aval.
Pour éviter des phénomènes d'instabilité, l'installation de rebours ne doit pas fonctionner simultanément avec le poste 12 de détente et livraison du réseau de transport 10 vers le réseau de distribution 15. Des valeurs limites de démarrage et d'arrêt de l'installation de rebours sont fixées en conséquence et chaque automate 25 d'une installation combinant détente 12 et rebours est adapté de façon à
interdire la simultanéité de ces deux fonctions. Les installations de rebours, lors de leur phase de démarrage, de fonctionnement et d'arrêt, limitent les perturbations du réseau amont (distribution 15) et du réseau aval (transport 10) en évitant notamment de déclencher des sécurités en pression du poste de livraison 12. Les paramètres suivants sont pris en compte :
- nombre de cycles de démarrage et d'arrêt de chaque compresseur 21 et sa compatibilité avec les recommandations du fournisseur du compresseur 21, - le démarrage et l'arrêt de chaque compresseur 21 par une routine, faisant suite à une temporisation, - l'utilisation d'un volume tampon (non représenté) en amont de chaque compresseur 21, pour amortir les variations de pression et de débit du réseau de distribution 15.
Le poste de livraison 12 est une installation, située à l'extrémité aval du réseau de transport qui permet la livraison du gaz naturel en fonction des besoins exprimés par le client (pression, débit, température...). Il s'agit donc de l'interface de détente du gaz du réseau de transport 10 vers le réseau de distribution 15 ou vers certaines installations industrielles. Le poste de livraison 12 intègre donc des vannes de détente pour diminuer la pression pour s'adapter aux conditions imposées par l'aval.
Pour éviter des phénomènes d'instabilité, l'installation de rebours ne doit pas fonctionner simultanément avec le poste 12 de détente et livraison du réseau de transport 10 vers le réseau de distribution 15. Des valeurs limites de démarrage et d'arrêt de l'installation de rebours sont fixées en conséquence et chaque automate 25 d'une installation combinant détente 12 et rebours est adapté de façon à
interdire la simultanéité de ces deux fonctions. Les installations de rebours, lors de leur phase de démarrage, de fonctionnement et d'arrêt, limitent les perturbations du réseau amont (distribution 15) et du réseau aval (transport 10) en évitant notamment de déclencher des sécurités en pression du poste de livraison 12. Les paramètres suivants sont pris en compte :
- nombre de cycles de démarrage et d'arrêt de chaque compresseur 21 et sa compatibilité avec les recommandations du fournisseur du compresseur 21, - le démarrage et l'arrêt de chaque compresseur 21 par une routine, faisant suite à une temporisation, - l'utilisation d'un volume tampon (non représenté) en amont de chaque compresseur 21, pour amortir les variations de pression et de débit du réseau de distribution 15.
11 Une fonction de pilotage et de supervision réalisée par l'automate 25 permet d'obtenir :
- un mode de fonctionnement automatique, - une visualisation/supervision du fonctionnement de l'installation de .. rebours et - le démarrage de l'installation de rebours.
L'historisation des données est réalisée pour attester des conditions de fonctionnement.
En cas d'urgence, l'installation de rebours est isolée du réseau de distribution 15, par la fermeture de la vanne 14. Une fonction arrêt d'urgence permet d'arrêter et de mettre en sécurité l'installation de rebours. L'installation de rebours est aussi munie de dispositifs de sécurité en pression et en température 26. Il n'y a pas mise à
l'évent automatique sauf contre-indication des études de sécurité.
L'installation de rebours est équipée de systèmes de détection incendie et gaz 26. Un moyen de protection contre les sur-débits est prévu pour protéger les appareils, sous la forme d'un organe physique tel qu'un orifice de restriction ou par l'intermédiaire d'un automatisme.
On note que le débit d'un rebours peut varier de quelques centaines à
quelques milliers de Nm3/h selon les cas.
La figure 2 représente un mode de réalisation particulier d'une installation de rebours évolutive objet de l'invention. On y retrouve les fonctions illustrées en figure 1, à l'exception de l'automate 25, auxquelles s'ajoutent :
- une unité de distribution 31 pour distribuer du gaz provenant du réseau de distribution 15 à chaque compresseur fixe 21 et à une première interface libre, ou connecteur, pour au moins un compresseur supplémentaire 29 et - une unité de collecte 32 pour collecter le gaz comprimé provenant de chaque compresseur fixe 21 et d'une deuxième interface libre, ou connecteur, pour chaque compresseur supplémentaire 29.
Un automate 33 est configuré pour commander le fonctionnement de chaque compresseur fixe 21 et de chaque compresseur supplémentaire 29 en fonction de la capacité de compression des compresseurs opérationnels.
Ainsi l'évolution des capacités de l'installation de rebours 30 est aisée :
-un compresseur supplémentaire 29 peut aisément être mis en service dans cette installation en le reliant aux interfaces libres, ou connecteurs, de l'unité
- un mode de fonctionnement automatique, - une visualisation/supervision du fonctionnement de l'installation de .. rebours et - le démarrage de l'installation de rebours.
L'historisation des données est réalisée pour attester des conditions de fonctionnement.
En cas d'urgence, l'installation de rebours est isolée du réseau de distribution 15, par la fermeture de la vanne 14. Une fonction arrêt d'urgence permet d'arrêter et de mettre en sécurité l'installation de rebours. L'installation de rebours est aussi munie de dispositifs de sécurité en pression et en température 26. Il n'y a pas mise à
l'évent automatique sauf contre-indication des études de sécurité.
L'installation de rebours est équipée de systèmes de détection incendie et gaz 26. Un moyen de protection contre les sur-débits est prévu pour protéger les appareils, sous la forme d'un organe physique tel qu'un orifice de restriction ou par l'intermédiaire d'un automatisme.
On note que le débit d'un rebours peut varier de quelques centaines à
quelques milliers de Nm3/h selon les cas.
La figure 2 représente un mode de réalisation particulier d'une installation de rebours évolutive objet de l'invention. On y retrouve les fonctions illustrées en figure 1, à l'exception de l'automate 25, auxquelles s'ajoutent :
- une unité de distribution 31 pour distribuer du gaz provenant du réseau de distribution 15 à chaque compresseur fixe 21 et à une première interface libre, ou connecteur, pour au moins un compresseur supplémentaire 29 et - une unité de collecte 32 pour collecter le gaz comprimé provenant de chaque compresseur fixe 21 et d'une deuxième interface libre, ou connecteur, pour chaque compresseur supplémentaire 29.
Un automate 33 est configuré pour commander le fonctionnement de chaque compresseur fixe 21 et de chaque compresseur supplémentaire 29 en fonction de la capacité de compression des compresseurs opérationnels.
Ainsi l'évolution des capacités de l'installation de rebours 30 est aisée :
-un compresseur supplémentaire 29 peut aisément être mis en service dans cette installation en le reliant aux interfaces libres, ou connecteurs, de l'unité
12 de distribution 31 et de l'unité de collecte 32, et en le reliant à l'automate de commande 33;
- de même, un compresseur supplémentaire 29 peut être aisément retiré de l'installation de rebours 30 en effectuant les opérations inverses.
L'automate 33 est configuré pour commander le fonctionnement de la vanne 28 du circuit de recyclage 27 en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes 21 et supplémentaires 29 opérationnels qui sont mis en fonctionnement conjointement. Ainsi, la stabilité du réseau de distribution 15 est assurée, quelle que soit la capacité de compression opérationnelle des compresseurs lo 21 et 29 mis en fonctionnement conjointement.
On observe, en figure 3, une installation de rebours 40, qui comporte une partie fixe dans un bâtiment, notamment une dalle 41 de support des différents systèmes, une armoire 42 comportant l'automate 33, au moins un compresseur 43, et une ligne 44 de raccordement électrique et informatique des différents systèmes munis de capteurs et d'actionneurs (notamment vannes).
Dans le mode de réalisation illustré en figure 3, l'installation de rebours 40 comporte au moins un espace d'accueil, ou emplacement, 49 dédié pour un compresseur supplémentaire à proximité d'une interface libre de l'unité de distribution et à proximité d'une interface libre de l'unité de collecte. La mise en oeuvre de chaque compresseur supplémentaire est ainsi facilitée.
L'espace d'accueil 49 est muni d'au moins un connecteur 80 d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur 81 de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur d'alimentation énergétique 82 (gaz provenant du réseau de distribution 15 ou électricité) de chaque compresseur supplémentaire 46. Ce connecteur 82 peut alimenter un moteur électrique ou thermique d'actionnement du compresseur supplémentaire 46 ou une génératrice d'un véhicule en gaz à la première pression, génératrice alimentant un moteur électrique actionnant le compresseur supplémentaire 46.
Les canalisations et les alimentations électriques (non représentées) sont dimensionnées pour le fonctionnement simultané de chaque compresseur fixe 43 et de chaque compresseur supplémentaire 46. Ainsi, l'installation de rebours 40 peut accueillir chaque compresseur supplémentaire sans que celui-ci ne doive être associé
à une alimentation et/ou à des canalisations supplémentaires.
- de même, un compresseur supplémentaire 29 peut être aisément retiré de l'installation de rebours 30 en effectuant les opérations inverses.
L'automate 33 est configuré pour commander le fonctionnement de la vanne 28 du circuit de recyclage 27 en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes 21 et supplémentaires 29 opérationnels qui sont mis en fonctionnement conjointement. Ainsi, la stabilité du réseau de distribution 15 est assurée, quelle que soit la capacité de compression opérationnelle des compresseurs lo 21 et 29 mis en fonctionnement conjointement.
On observe, en figure 3, une installation de rebours 40, qui comporte une partie fixe dans un bâtiment, notamment une dalle 41 de support des différents systèmes, une armoire 42 comportant l'automate 33, au moins un compresseur 43, et une ligne 44 de raccordement électrique et informatique des différents systèmes munis de capteurs et d'actionneurs (notamment vannes).
Dans le mode de réalisation illustré en figure 3, l'installation de rebours 40 comporte au moins un espace d'accueil, ou emplacement, 49 dédié pour un compresseur supplémentaire à proximité d'une interface libre de l'unité de distribution et à proximité d'une interface libre de l'unité de collecte. La mise en oeuvre de chaque compresseur supplémentaire est ainsi facilitée.
L'espace d'accueil 49 est muni d'au moins un connecteur 80 d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur 81 de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur d'alimentation énergétique 82 (gaz provenant du réseau de distribution 15 ou électricité) de chaque compresseur supplémentaire 46. Ce connecteur 82 peut alimenter un moteur électrique ou thermique d'actionnement du compresseur supplémentaire 46 ou une génératrice d'un véhicule en gaz à la première pression, génératrice alimentant un moteur électrique actionnant le compresseur supplémentaire 46.
Les canalisations et les alimentations électriques (non représentées) sont dimensionnées pour le fonctionnement simultané de chaque compresseur fixe 43 et de chaque compresseur supplémentaire 46. Ainsi, l'installation de rebours 40 peut accueillir chaque compresseur supplémentaire sans que celui-ci ne doive être associé
à une alimentation et/ou à des canalisations supplémentaires.
13 On observe, en figure 4, l'installation de rebours 40 après raccordement d'un compresseur supplémentaire immobile 45.
On observe, en figure 5, l'installation de rebours 40 après raccordement d'un compresseur supplémentaire mobile 46 monté sur un véhicule 47 (ici un camion) et raccordé au réseau de distribution 15 par un raccord 48.
Grâce à la mobilité du compresseur supplémentaire 46, pendant une augmentation temporaire des besoins en capacité de l'installation de rebours (panne ou surcapacité transitoire des producteurs de biogaz, baisse transitoire de la consommation par les consommateurs de gaz), on ajoute rapidement et aisément le compresseur supplémentaire mobile 46 à l'installation de rebours 40. Et on le retire une fois cette augmentation temporaire achevée.
Du fait que le compresseur supplémentaire 46 est monté sur un véhicule 47 et, préférentiellement intégré dans un container standard, le transport du compresseur supplémentaire 46 est facilité.
Dans des modes de réalisation, le compresseur supplémentaire 46 est mécaniquement actionné par un moteur du véhicule 47. A cet effet, une liaison mécanique, par exemple à cardans, relie un arbre de moteur du véhicule 47, par exemple son moteur unique, à un arbre du compresseur. Préférentiellement, le moteur actionnant le compresseur supplémentaire 46 est un moteur électrique ou un moteur à gaz utilisant du gaz issu de la canalisation à plus basse pression du réseau de distribution 15.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire 46 est alimenté en énergie électrique par un générateur monté sur le véhicule 47, fonctionnant préférentiellement avec du gaz issu de la canalisation à plus basse pression du réseau de distribution 15. Ainsi, l'actionnement du compresseur 46 ne nécessite pas de surdimensionnement de l'alimentation énergétique de l'installation de rebours 40, par rapport à l'alimentation des seuls compresseurs fixes 43.
Dans les modes de réalisation illustrés en figures 3 à 5, l'installation 40 de rebours comporte :
- au moins le compresseur fixe 43 entre le réseau de distribution de gaz 15 à
une première pression, et le réseau de transport de gaz 10 à la deuxième pression et - l'espace d'accueil 49 d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur 80 d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur 81 de sortie de gaz à la deuxième pression et, optionnellement, d'au
On observe, en figure 5, l'installation de rebours 40 après raccordement d'un compresseur supplémentaire mobile 46 monté sur un véhicule 47 (ici un camion) et raccordé au réseau de distribution 15 par un raccord 48.
Grâce à la mobilité du compresseur supplémentaire 46, pendant une augmentation temporaire des besoins en capacité de l'installation de rebours (panne ou surcapacité transitoire des producteurs de biogaz, baisse transitoire de la consommation par les consommateurs de gaz), on ajoute rapidement et aisément le compresseur supplémentaire mobile 46 à l'installation de rebours 40. Et on le retire une fois cette augmentation temporaire achevée.
Du fait que le compresseur supplémentaire 46 est monté sur un véhicule 47 et, préférentiellement intégré dans un container standard, le transport du compresseur supplémentaire 46 est facilité.
Dans des modes de réalisation, le compresseur supplémentaire 46 est mécaniquement actionné par un moteur du véhicule 47. A cet effet, une liaison mécanique, par exemple à cardans, relie un arbre de moteur du véhicule 47, par exemple son moteur unique, à un arbre du compresseur. Préférentiellement, le moteur actionnant le compresseur supplémentaire 46 est un moteur électrique ou un moteur à gaz utilisant du gaz issu de la canalisation à plus basse pression du réseau de distribution 15.
Dans des modes de réalisation, au moins un compresseur supplémentaire 46 est alimenté en énergie électrique par un générateur monté sur le véhicule 47, fonctionnant préférentiellement avec du gaz issu de la canalisation à plus basse pression du réseau de distribution 15. Ainsi, l'actionnement du compresseur 46 ne nécessite pas de surdimensionnement de l'alimentation énergétique de l'installation de rebours 40, par rapport à l'alimentation des seuls compresseurs fixes 43.
Dans les modes de réalisation illustrés en figures 3 à 5, l'installation 40 de rebours comporte :
- au moins le compresseur fixe 43 entre le réseau de distribution de gaz 15 à
une première pression, et le réseau de transport de gaz 10 à la deuxième pression et - l'espace d'accueil 49 d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur 80 d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur 81 de sortie de gaz à la deuxième pression et, optionnellement, d'au
14 moins un connecteur d'alimentation énergétique 82 (gaz provenant du réseau de distribution 15 ou électricité) du compresseur supplémentaire 46, - l'unité 31 de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire 45 et/ou 46 et - l'unité 32 de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire 45 et/ou 46, L'automate 33 de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire 46, est configuré pour détecter les compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, pour déterminer la capacité de compression des compresseurs opérationnels et commander le fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels.
En figure 5, l'espace d'accueil 49 d'au moins un compresseur supplémentaire est configuré pour accueillir un véhicule portant au moins un compresseur supplémentaire. L'installation 40 est configurée pour que le véhicule 47 accède en roulant de l'extérieur de l'installation à l'espace d'accueil 49.
On observe, en figure 6, des étapes d'un procédé d'évolution de l'installation de rebours objet de l'invention.
Au cours d'une étape 51, on transporte un compresseur supplémentaire dans le local de l'installation de rebours. Comme exposé ci-dessus, préférentiellement, le compresseur supplémentaire est positionné à un emplacement dédié ou un véhicule le transportant est positionné dans ce local.
Au cours d'une étape 52, on réalise le raccordement du compresseur supplémentaire aux canalisations de l'installation de rebours, à l'automate et, s'il n'est pas autonome en énergie, à l'alimentation énergétique de l'installation de rebours.
Au cours d'une étape 53, l'automate détecte automatiquement la présence du compresseur supplémentaire et sa capacité de compression. Cette détection peut être automatique, par exemple par la détection de la liaison électrique entre l'automate et le moteur du compresseur, ou manuelle, l'installation du compresseur étant déclarée par un opérateur sur une interface utilisateur de l'automate.
Au cours d'une étape 54, l'automate détermine la capacité de compression des compresseurs opérationnels et définit le paramétrage du fonctionnement de l'installation de rebours en fonction de la capacité de compression opérationnelle (c'est-à-dire y compris le compresseur supplémentaire mais sans tenir compte des compresseurs en panne ou à l'arrêt, par exemple pour maintenance ou mise à
jour).
Le paramétrage du fonctionnement consiste essentiellement à fixer :
5 - des valeurs limite de pression et d'autres grandeurs physiques mesurées par des capteurs intégrés aux différents appareils présents dans l'installation et - éventuellement, des valeurs de paramètres d'actionnement de vannes et d'autres appareils, telles que des durées de temporisation ou des courbes 10 d'évolution.
Au cours d'une étape 55, l'automate commande la mise en fonctionnement de l'installation de rebours.
Au cours d'une étape 56, l'automate reçoit des grandeurs physiques captées par les capteurs de l'installation de rebours, notamment la valeur de la pression en
En figure 5, l'espace d'accueil 49 d'au moins un compresseur supplémentaire est configuré pour accueillir un véhicule portant au moins un compresseur supplémentaire. L'installation 40 est configurée pour que le véhicule 47 accède en roulant de l'extérieur de l'installation à l'espace d'accueil 49.
On observe, en figure 6, des étapes d'un procédé d'évolution de l'installation de rebours objet de l'invention.
Au cours d'une étape 51, on transporte un compresseur supplémentaire dans le local de l'installation de rebours. Comme exposé ci-dessus, préférentiellement, le compresseur supplémentaire est positionné à un emplacement dédié ou un véhicule le transportant est positionné dans ce local.
Au cours d'une étape 52, on réalise le raccordement du compresseur supplémentaire aux canalisations de l'installation de rebours, à l'automate et, s'il n'est pas autonome en énergie, à l'alimentation énergétique de l'installation de rebours.
Au cours d'une étape 53, l'automate détecte automatiquement la présence du compresseur supplémentaire et sa capacité de compression. Cette détection peut être automatique, par exemple par la détection de la liaison électrique entre l'automate et le moteur du compresseur, ou manuelle, l'installation du compresseur étant déclarée par un opérateur sur une interface utilisateur de l'automate.
Au cours d'une étape 54, l'automate détermine la capacité de compression des compresseurs opérationnels et définit le paramétrage du fonctionnement de l'installation de rebours en fonction de la capacité de compression opérationnelle (c'est-à-dire y compris le compresseur supplémentaire mais sans tenir compte des compresseurs en panne ou à l'arrêt, par exemple pour maintenance ou mise à
jour).
Le paramétrage du fonctionnement consiste essentiellement à fixer :
5 - des valeurs limite de pression et d'autres grandeurs physiques mesurées par des capteurs intégrés aux différents appareils présents dans l'installation et - éventuellement, des valeurs de paramètres d'actionnement de vannes et d'autres appareils, telles que des durées de temporisation ou des courbes 10 d'évolution.
Au cours d'une étape 55, l'automate commande la mise en fonctionnement de l'installation de rebours.
Au cours d'une étape 56, l'automate reçoit des grandeurs physiques captées par les capteurs de l'installation de rebours, notamment la valeur de la pression en
15 entrée de chaque compresseur.
Au cours d'une étape 57, l'automate réalise un asservissement du circuit de recyclage en fonction de la capacité de compression opérationnelle. En effet, le démarrage unitaire ou conjoint de compresseurs provoque un pic de pression et peut engendrer des problèmes de pression maximale de service ( PMS ) et de pression minimale (2,5 bars). On évite ces risques en définissant des valeurs limites et on met en oeuvre le circuit de recyclage (re-détente) pour réaliser une rampe de démarrage et casser le transitoire.
Au cours d'une étape 58, l'automate reçoit des grandeurs physiques captées par les capteurs de l'installation de rebours, notamment la valeur de la pression en .. entrée de chaque compresseur.
Au cours d'une étape 59, l'automate réalise un asservissement du fonctionnement stationnaire de l'installation de rebours, jusqu'à l'arrêt des compresseurs. Puis on retourne à l'étape 56 pour la prochaine phase de mise en fonctionnement d'au moins un compresseur.
On décrit, ci-dessous, deux types de régulations envisagées pour le compresseur. La régulation en débit signifie que le débit qui transite par le compresseur est constant lorsque le poste fonctionne. En revanche c'est bien la pression d'aspiration (par exemple en réseau moyenne pression) qui déclenche le démarrage et l'arrêt du compresseur lorsque cette pression atteint des valeurs limites
Au cours d'une étape 57, l'automate réalise un asservissement du circuit de recyclage en fonction de la capacité de compression opérationnelle. En effet, le démarrage unitaire ou conjoint de compresseurs provoque un pic de pression et peut engendrer des problèmes de pression maximale de service ( PMS ) et de pression minimale (2,5 bars). On évite ces risques en définissant des valeurs limites et on met en oeuvre le circuit de recyclage (re-détente) pour réaliser une rampe de démarrage et casser le transitoire.
Au cours d'une étape 58, l'automate reçoit des grandeurs physiques captées par les capteurs de l'installation de rebours, notamment la valeur de la pression en .. entrée de chaque compresseur.
Au cours d'une étape 59, l'automate réalise un asservissement du fonctionnement stationnaire de l'installation de rebours, jusqu'à l'arrêt des compresseurs. Puis on retourne à l'étape 56 pour la prochaine phase de mise en fonctionnement d'au moins un compresseur.
On décrit, ci-dessous, deux types de régulations envisagées pour le compresseur. La régulation en débit signifie que le débit qui transite par le compresseur est constant lorsque le poste fonctionne. En revanche c'est bien la pression d'aspiration (par exemple en réseau moyenne pression) qui déclenche le démarrage et l'arrêt du compresseur lorsque cette pression atteint des valeurs limites
16 fixées au cours de l'étape 54. La figure 7 représente un exemple d'évolution de la pression 60 en amont du compresseur et du débit 61 du compresseur, dans un cas où la valeur limite de pression de démarrage du compresseur est à 4,2 bars et où la valeur limite de pression d'arrêt du compresseur est à 2,5 bars. Lorsque la pression décroît entre ces deux valeurs limites au cours du fonctionnement du compresseur, l'automate régule le fonctionnement du compresseur pour avoir un débit constant de 700 Nm3/h.
Dans le cas de la régulation en pression, le débit qui transite dans le poste évolue pour que la pression d'aspiration (par exemple en réseau moyenne pression) reste constante. La figure 8 illustre un exemple d'évolution de la pression 70 en amont du compresseur et du débit 71 du compresseur avec une valeur consigne de pression en amont du compresseur de 4 bars, en fonction du débit 72 de gaz consommé par les consommateurs sur le réseau de distribution, du débit 73 de gaz injecté
par des producteurs de biométhane sur le réseau de distribution. On observe aussi, en figure 8, le débit 74 de gaz fournit par le réseau de transport.
On voit, en figure 8, que dès que le débit de la consommation sur le réseau de distribution est inférieur au débit d'injection de biométhane, le poste de livraison s'arrête d'injecter du gaz depuis le réseau de transport et l'automate régule le compresseur pour que la pression du réseau de distribution soit constante quelles que soient les variations de la consommation sur le réseau de distribution.
Dans le cas de la présence de deux compresseurs, un premier compresseur assure le fonctionnement de l'installation de rebours jusqu'à sa limite de fonctionnement. En cas de besoin, l'automate commande le fonctionnement d'un deuxième compresseur pour compléter le débit de gaz traversant l'installation de rebours.
Dans le cas de la régulation en pression, le débit qui transite dans le poste évolue pour que la pression d'aspiration (par exemple en réseau moyenne pression) reste constante. La figure 8 illustre un exemple d'évolution de la pression 70 en amont du compresseur et du débit 71 du compresseur avec une valeur consigne de pression en amont du compresseur de 4 bars, en fonction du débit 72 de gaz consommé par les consommateurs sur le réseau de distribution, du débit 73 de gaz injecté
par des producteurs de biométhane sur le réseau de distribution. On observe aussi, en figure 8, le débit 74 de gaz fournit par le réseau de transport.
On voit, en figure 8, que dès que le débit de la consommation sur le réseau de distribution est inférieur au débit d'injection de biométhane, le poste de livraison s'arrête d'injecter du gaz depuis le réseau de transport et l'automate régule le compresseur pour que la pression du réseau de distribution soit constante quelles que soient les variations de la consommation sur le réseau de distribution.
Dans le cas de la présence de deux compresseurs, un premier compresseur assure le fonctionnement de l'installation de rebours jusqu'à sa limite de fonctionnement. En cas de besoin, l'automate commande le fonctionnement d'un deuxième compresseur pour compléter le débit de gaz traversant l'installation de rebours.
Claims (11)
1. Installation (30, 40) de rebours comportant :
- au moins un compresseur fixe (21) entre un réseau de gaz à une première pression (15) et un réseau de gaz à une deuxième pression (10) supérieure à la première pression et - un automate (33) de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe ;
caractérisée en ce que l'installation comporte un espace d'accueil (49) d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur (80) d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur (81) de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur (82) d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire, et en ce que l'installation comporte, de plus :
- une unité (31) de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire (29, 45, 46) et - une unité (32) de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire, l'automate étant configuré pour détecter les compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, pour déterminer la capacité de compression des compresseurs opérationnels et commander le fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels.
- au moins un compresseur fixe (21) entre un réseau de gaz à une première pression (15) et un réseau de gaz à une deuxième pression (10) supérieure à la première pression et - un automate (33) de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe ;
caractérisée en ce que l'installation comporte un espace d'accueil (49) d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur (80) d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur (81) de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur (82) d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire, et en ce que l'installation comporte, de plus :
- une unité (31) de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire (29, 45, 46) et - une unité (32) de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire, l'automate étant configuré pour détecter les compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, pour déterminer la capacité de compression des compresseurs opérationnels et commander le fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels.
2. Installation selon la revendication 1, dans laquelle l'espace d'accueil (49) d'au moins un compresseur supplémentaire est configuré pour accueillir un véhicule portant au moins un compresseur supplémentaire, l'installation étant configurée pour que le véhicule accède en roulant de l'extérieur de l'installation audit espace d'accueil.
3. Installation (30, 40) de rebours selon l'une des revendications 1 ou 2, qui comporte, de plus, un circuit de recyclage (27) muni d'une vanne (28), configure pour détendre du gaz en sortie d'au moins un compresseur (21, 29) et l'injecter en amont ou dans l'unité de distribution lors de la mise en fonctionnement d'au moins un compresseur, l'automate (33) étant configuré pour commander le fonctionnement de la vanne du circuit de recyclage en fonction de la capacité de compression des compresseurs fixes .. et supplémentaires opérationnels qui sont mis en fonctionnement conjointement.
4. Installation (30, 40) de rebours selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle au moins un compresseur supplémentaire (46) est mobile.
5. Installation (30, 40) de rebours selon la revendication 4, dans laquelle au moins un compresseur supplémentaire (46) est intégré dans un container standard.
6. Installation (30, 40) de rebours selon l'une des revendications 4 ou 5, dans laquelle au moins un compresseur supplémentaire (46) est monté sur un véhicule (47).
7. Installation (30, 40) de rebours selon la revendication 6, dans laquelle au moins un compresseur supplémentaire (46) est mécaniquement actionné par un moteur du véhicule (47).
8. Installation (30, 40) de rebours selon l'une des revendications 6 ou 7, dans laquelle au moins un compresseur supplémentaire (46) est alimenté en énergie électrique par un générateur monté sur le véhicule (47).
9. Installation (30, 40) de rebours selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle le connecteur (82) d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire fournit du gaz à la première pression à un moteur ou à une génératrice électrique d'un véhicule.
10. Installation (30, 40) de rebours selon l'une des revendications 1 à 9, dans laquelle les canalisations et les alimentations électriques sont dimensionnées pour le fonctionnement simultané de chaque compresseur fixe (21) et de chaque compresseur supplémentaire (29, 45, 46).
11. Procédé d'évolution d'une installation (30, 40) de rebours comportant :
- au moins un compresseur fixe (21) entre un réseau de gaz à une première pression (15) et un réseau de gaz à une deuxième pression (10) supérieure à la première pression, - un automate (33) de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe, - un espace d'accueil d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire, - une unité (31) de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire (29, 45, 46) et - une unité (32) de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détection automatique des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, une étape de détermination de la capacité de compression des compresseurs opérationnels et une étape de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression.
- au moins un compresseur fixe (21) entre un réseau de gaz à une première pression (15) et un réseau de gaz à une deuxième pression (10) supérieure à la première pression, - un automate (33) de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe, - un espace d'accueil d'au moins un compresseur supplémentaire, espace muni d'au moins un connecteur d'entrée de gaz à la première pression, d'au moins un connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression et d'au moins un connecteur d'alimentation énergétique du compresseur supplémentaire, - une unité (31) de distribution pour distribuer du gaz provenant du réseau de gaz à la première pression à chaque compresseur fixe et au connecteur d'entrée de gaz à la première pression pour au moins un compresseur supplémentaire (29, 45, 46) et - une unité (32) de collecte pour collecter le gaz provenant de chaque compresseur fixe et du connecteur de sortie de gaz à la deuxième pression pour chaque compresseur supplémentaire, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détection automatique des compresseurs fixes et supplémentaires opérationnels, une étape de détermination de la capacité de compression des compresseurs opérationnels et une étape de commande de fonctionnement de chaque compresseur fixe et de chaque compresseur supplémentaire en fonction de la capacité de compression.
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|---|---|---|---|
| FR1855294A FR3082599B1 (fr) | 2018-06-15 | 2018-06-15 | Procede et installation de rebours evolutif |
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| PCT/FR2019/051468 WO2019239081A1 (fr) | 2018-06-15 | 2019-06-17 | Procédé et installation de rebours évolutif |
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| DE102009038128B4 (de) * | 2009-08-11 | 2013-11-07 | EnBW Energie Baden-Württemberg AG | Verfahren und Vorrichtung zur Einspeisung von Biogas in ein Gasnetz |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| EEER | Examination request |
Effective date: 20240527 |
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Effective date: 20240527 |