CH617503A5

CH617503A5 -

Info

Publication number: CH617503A5
Application number: CH1031276A
Authority: CH
Inventors: Jean-Jacques Derouette; Jacques Dartoy; Bernard Vollerin; Jacques Fournier
Original assignee: Battelle Memorial Institute; Anvar
Priority date: 1976-08-13
Filing date: 1976-08-13
Publication date: 1980-05-30
Also published as: FR2361148A1; IT1083945B; FR2361148B1; US4192371A

Description

La présente invention a précisément pour but de fournir un procédé d'utilisation de l'énergie thermique en provenance de sources intermittentes fondé sur un processus de stockage essentiellement chimique.

A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé pour fournir à une zone d'utilisation de l'énergie thermique en provenance d'une source d'énergie non instantanément disponible dans ladite zone d'utilisation, par Fintermdéidiaire d'un composé chimique cycliquement thermodissociable et recombinable, capable, lors de sa dissociation en deux produits, d'accumuler, par l'intermédiaire d'au moins l'un de ses produits de dissociation, de l'énergie thermique sous forme essentiellement chimique et, lors de sa recombinaison, de restituer sous forme thermique ladite énergie ainsi accumulée, caractérisé par le fait:

a) qu'on chauffe au moyen de ladite source d'énergie ledit composé chimique de manière à provoquer sa dissociation,

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b) qu'on prélève au moins ledit produit de dissociation capable d'accumuler de l'énergie thermique sous forme essentiellement chimique, et qu'on le transfère au voisinage de ladite zone d'utilisation,

c) qu'on procède à la recombinaison dudit composé chimique, de façon à permettre la libération, dans ladite zone d'utilisation, de l'énergie thermique ainsi accumulée,

d) qu'on retransfère ledit composé chimique ainsi recombiné jusqu'à la zone de chauffage, et e) qu'on répète de manière cyclique les opérations a) à d).

Le principe à la base de l'invention consiste donc à faire décrire à un ou plusieurs composés chimiques un cycle thermochimique se décomposant en une phase de dissociation endothermique, qui se traduit par une accumulation d'énergie, et une phase de recombinaison exothermique, qui se traduit par une restitution de l'énergie accumulée, ces phases étant susceptibles d'être séparées par des étapes intermédiaires destinées à permettre la réalisation d'une bonne adéquation entre la demande en énergie et la disponibilité de la source, et le cycle tout entier étant conçu pour permettre le recyclage des composés participant aux réactions.

Par l'expression : source d'énergie non instantanément disponible dans la zone d'utilisation, on entend désigner, dans la présente description, toute source d'énergie susceptible de n'être pas immédiatement disponible sur le lieu d'utilisation pour des raisons d'ordre temporel (sources d'énergie intermittentes) et/ou spatial (sources d'énergie éloignées du lieu d'utilisation).

En ce qui concerne les sources intermittentes, il peut s'agir aussi bien de sources véritablement intermittentes par nature,

telles que le soleil ou certaines sources géothermiques dépendantes de l'activité terrestre, que de sources considérées comme intermittentes pour des raisons d'ordre économique (application pour certaines sources d'énergie de tarifs différenciés dans le temps ne les rendant économiquement attractifs dans l'application selon l'invention que durant certaines périodes, par exemple électricité de nuit). Les échelles de temps en ce qui concerne ces sources intermittentes peuvent être très variables selon les cas : quelques minutes dans le cas d'une brusque éclipse du soleil perturbant la marche d'une centrale solaire, plusieurs heures dans le cas du stockage de l'électricité consommée au tarif de nuit ou dans le cas de la récupération de la chaleur dégagée dans un processus industriel, enfin quelques jours, voire plusieurs mois, dans le cas d'un stockage à long terme tel que l'accumulation saisonnière de l'énergie solaire.

En ce qui concerne les sources d'énergie éloignées du lieu d'utilisation, l'éloignement peut avoir des causes fort diverses : implantation très localisée des sources d'énergie (telles que réacteurs nucléaires, complexes industriels générateurs de chaleur, sources géothermiques localisées,...), forte dispersion des zones d'utilisation (telles que zones industrielles, groupes d'habitation,...), etc.

On voit ainsi que l'énergie thermique susceptible d'être stockée selon l'invention peut provenir de sources d'énergie très diverses. Elle peut en effet provenir directement de sources thermiques telles que source solaire, sources géothermiques, réacteurs nucléaires, récupération de chaleur perdue dans des processus industriels périodiques, etc., ou bien indirectement (c'est-à-dire après conversion), de sources non thermiques telles que réseaux de distribution d'électricité, etc. On peut par ailleurs envisager d'utiliser plusieurs sources disposées en parallèle, et de commuter d'une source sur l'autre selon leur état de disponibilité respectif. On utilisera dans la suite de l'exposé le terme source de chaleur pour désigner l'ensemble de ces sources possibles.

Les composés chimiques entrant en jeu dans le procédé selon l'invention sont des composés cycliquement thermodissociables et recombinables, capables de subir successivement des réactions de dissociation endothermiques (donnant lieu à deux produits de dissociation, dont au moins l'un est destiné à être recyclé) se traduisant par un accroissement de l'énergie libre du système (et par conséquent par une accumulation d'énergie thermique) et des réactions de recombinaison exothermiques se traduisant par une restitution de l'énergie accumulée. En désignant ces composés par le symbole schématique AX, les réactions susmentionnées peuvent s'écrire, respectivement, pour la réaction de dissociation :

AX^SA+X (1)

où A désigne celui des produits de dissociation destiné à être recyclé et X l'autre produit en principe non recyclé, et pour la réaction de recombinaison :

+Q

A+XmYn—ÎAX+Xm.jYn (2)

où XmYn désigne un agent réactionnel de recombinaison dont au moins l'un des éléments constitutifs doit être identique à celui des produits de dissociation (X), en principe non recyclé. Dans le cas où cet agent réactionnel est absolument identique au produit de dissociation X (cas où n=0), ce dernier peut être également récupéré de façon à être recyclé; une telle récupération peut cependant être facultative, s'il s'agit d'une substance présente en abondance dans la nature (telle qu'oxygène, eau ou gaz carbonique).

Afin de faciliter la séparation des produits de dissociation A et X, on choisira de préférence des composés AX qui se dissocient en donnant deux produits A et X se présentant sous des états différents, par exemple A solide ou liquide et X gazeux. Les réactions chimiques à envisager doivent par ailleurs être compatibles avec le niveau de température susceptible d'être obtenu au moyen de la source de chaleur ainsi qu'avec le niveau de température que l'on désire obtenir dans la zone d'utilisation. Le choix de la nature des produits entrant en jeu dans ces réactions doit également tenir compte d'un certain nombre de facteurs : densité des produits, stabilité des produits au cycle de réactions, chaleur de réaction, réactivité du produit, corrosion et toxicité et enfin prix et disponibilité (un apport marginal de produit étant en effet nécessaire pour compenser les pertes).

Un certain nombre de systèmes réactionnels sont susceptibles de satisfaire à ces critères, que l'on peut classer en trois grandes familles. La première de ces familles se rapporte aux systèmes utilisant l'oxygène de l'air comme agent réactionnel. Les réactions mises enjeu sont respectivement:

ROp^SROP-I+'AOZ (1)

pour la réaction de dissociation, et

+Q

ROp_i+air—?ROp (2)

pour la réaction de recombinaison,

où R peut représenter un métal ou un métalloïde et où P est un nombre entier pouvant prendre les valeurs 1, 2, 3,... La réaction de dissociation dans de tels systèmes correspond donc à une réaction de conversion d'un oxyde supérieur en un oxyde inférieur. Parmi les corps envisageables, on peut citer les couples ROp/ROp — 1 suivants :

SO3/SO2, NOz/NO, 2Cu0/Cu20, ZnO/Zn, CdO/Cd, Pb02/ Pb304/Pb0, etc.

Il convient de noter que certaines de ces réactions de décomposition thermique d'oxydes peuvent être favorisées par l'apport de photons solaires : c'est le cas par exemple des systèmes

Cu0/Cu20 et Pb02/Pb0.

Le diagramme (AH,T) de la fig. 2 illustre à titre d'exemple l'évolution des oxydes de cuivre dans le système susmentionné (AH représentant l'enthalpie et T la température du système).

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Les systèmes appartenant à la seconde famille peuvent être subdivisés en deux classes. La première classe se rapporte aux systèmes faisant intervenir des hydrates ou des hydroxydes dans lesquels les réactions mises en jeu sont respectivement:

A,nH20—§A+nH20 (1)

pour la réaction de dissociation, et

A+nH2oÌ$A,nH2C) (2)

pour la réaction de recombinaison,

où A est un corps hydratable et où n représente le nombre de molécules d'eau contenues dans l'hydrate considéré.

La seconde classe se rapporte, quant à elle, aux systèmes faisant intervenir directement l'eau comme agent réactionnel,

dans lesquels les réactions mises enjeu sont respectivement:

RCCSr+ >/2O2 (l)

pour la réaction de dissociation, et

R+H20Ì$R0+H2 (2)

H2+airÌ$H20 (2)'

pour les réactions de recombinaison,

où R représente un métal ou un sous-oxyde et où (2)' peut ou non être considérée comme partie intégrante du système. A titre d'exemple, le corps R peut être Zn, Cd, etc.

La troisième famille envisageable se rapporte à des systèmes faisant intervenir le gaz carbonique ou le gaz sulfureux comme agent réactionnel. En ce qui concerne les systèmes faisant intervenir le gaz carbonique, les réactions mises enjeu sont les suivantes:

mco3^Smo+co2 (1)

pour la réaction de dissociation, et mo+co2îSmco3

pour la réaction de recombinaison,

où M peut être un corps tel que Ca, Mg, Mn, etc. Le diagramme (AH, T) de la fig. 3 illustre à titre d'exemple l'évolution du système

CaC03/Ca0.

En ce qui concerne par ailleurs les systèmes faisant intervenir le gaz sulfureux, les réactions mises en jeu sont les suivantes:

-Q

mso4—>mo+so3 (1)

pour la réaction de dissociation, et

M0+S03ÌSMS04 (2)

pour la réaction de recombinaison,

où M peut également être un corps tel que Ca, Mg, Mn. Il convient de noter que, dans les deux cas cités, trois corps doivent être stockés,

a savoir MO) MXOn et XOn_ t.

Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs schémas de principe montrant le déroulement des opérations constitutives du procédé selon l'invention, ainsi que différentes formes d'exécution d'installations pour la mise en œuvre de ce procédé.

La fig. 1 est un premier schéma de principe explicatif du procédé selon l'invention.

Les fig. 2 et 3 sont des diagrammes montrant l'évolution de deux systèmes particuliers susceptibles d'être utilisés dans ce procédé.

La fig. 4 est un second schéma de principe, illustrant une première variante du procédé.

La fig. 5 est un troisième schéma de principe, illustrant une seconde variante du procédé.

La fig. 6 est un schéma illustrant une première forme d'exécution d'une installation pour la mise en œuvre du procédé.

La fig. 7 est un schéma illustrant une seconde forme d'exécution d'installation.

Le schéma de principe représenté à la fig. 1 illustre le déroulement des opérations constitutives du procédé selon l'invention. Ce schéma montre, respectivement, une zone d'utilisation d'énergie thermique 1, une source de chaleur 2 non instantanément disponible dans cette zone d'utilisation 1, et un ensemble de moyens 3 disposé selon une boucle fermée, destiné à permettre le transfert, par l'intermédiaire de composés chimiques, de l'énergie thermique en provenance de la source 2 jusqu'à la zone d'utilisation 1 (énergie thermique en provenance de la source 2 et énergie thermique transférée dans la zone 1 respectivement schématisées au dessin par les flèches 4 et 5), ainsi que le recyclage des composés ayant servi au transfert. Cet ensemble de moyens de transfert et de recyclage comprend, respectivement, un four de dissociation 6 muni d'une entrée 7 et d'une sortie 8, capable d'être porté à haute température par l'énergie thermique 4 en provenance de la source 2, de façon à provoquer la dissociation des composés AX introduits par son entrée 7 ; un réacteur de recombinaison 9 placé à proximité de la zone d'utilisation 1, muni d'une entrée 10 (par laquelle sont introduits le produit de dissociation A et l'agent réactionnel XmYn) et d'une sortie 11, destiné à permettre la recombinaison exothermique du produit AX dissocié dans le four 6, de façon à restituer à la zone d'utilisation 1 la chaleur libérée par cette recombinaison; des premiers moyens 12 reliant la sortie 8 du four 6 à l'entrée 10 du réacteur 9, destinés à véhiculer jusqu'au réacteur 9 le produit de dissociation A formé dans le four 6; un premier réservoir de stockage 13 intercalé entre deux tronçons de ces moyens 12, destiné à permettre le stockage temporaire du produit A à sa sortie du four 6 ; des seconds moyens 14 reliant la sortie 11 du réacteur 9 à l'entrée 7 du four 6, destinés à assurer le recyclage des produits AX reformés dans le réacteur 9, et un second réservoir de stockage 15 intercalé entre deux tronçons de ces moyens 14. Le réservoir de stockage 13 (ou le réservoir 15) peut par ailleurs comporter une entrée additionnelle 14, destinée à permettre un apport marginal de produit A (ou AX pour le réservoir 15) pour compenser les pertes. Enfin, dans le cas où le produit de dissociation X et l'agent réactionnel XmYn sont identiques, le produit X peut également être récupéré à la sortie 8 du four 6 de façon à être amené par des moyens de transfert 12a et un réservoir de stockage 13a jusqu'à l'entrée 10 du réacteur 9 (récupération schématisée en pointillés au dessin).

Le déroulement des opérations représentées à la fig. 1 est le suivant: aux périodes où la source de chaleur 2 est disponible, le composé thermodissociable AX est introduit dans le four 6 porté à haute température par l'énergie thermique en provenance de la source 2; le composé AX se trouve alors dissocié en deux produits, respectivement, le produit X qui est en principe évacué vers l'extérieur (ou éventuellement, dans certains cas, recyclé dans le réacteur 9) et le produit A qui est prélevé pour être acheminé dans • le réservoir de stockage 13. Ce produit A est ensuite prélevé,

suivant la demande en énergie dans la zone d'utilisation 1, du réservoir 13 pour être acheminé dans le réacteur de recombinaison 9 ; l'introduction simultanée dans le réacteur 9 de l'agent réactionnel XmYn provoque alors la reformation du composé AX, ce qui donne lieu à un dégagement de chaleur que l'on transfère dans la zone d'utilisation 1. Le produit recombiné AX est alors transféré du réacteur 9 au réservoir 15, dans lequel il est stocké avant d'être réutilisé dans le four 6.

On voit ainsi, dans le procédé sus-décrit, que l'opération de stockage permet de satisfaire la demande instantanée en énergie, quel que soit l'état de disponibilité de la source. Ce stockage est essentiellement chimique (augmentation de l'énergie libre du système réactionnel); on peut cependant envisager une contribu-

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tion de la chaleur sensible des corps A et AX, dans les cas de stockage à court ou moyen terme, en prévoyant d'utiliser des réservoirs de stockage 13 et 15 calorifugés. Le stockage chimique est cependant prépondérant, compte tenu de ce que la contribution de la chaleur de réaction au bilan énergétique est nettement plus importante que celle due à la chaleur sensible.

La réaction de dissociation qui se déroule dans le four 6 peut, dans certains cas, se révéler difficile à mettre en œuvre, notamment en raison du niveau de température exigé. Il peut donc être intéressant dans ce cas d'essayer d'obtenir une diminution de ce niveau de température par apport d'une matière additionnelle M dans le four, par exemple (fig. 4). C'est ainsi, par exemple, que dans le cas du système ZnO/Zn (qui exige normalement une température de fonctionnement du four de 1800°C), on peut envisager d'introduire du carbone (par exemple sous forme de résidu solide carboné de pyrolyse: char) à l'intérieur du four. Les réactions mises en jeu à l'intérieur du four s'écrivent alors :

ZnO+CO-> Zn+C02 (1)

C+CO2-2CO (1)'

La réaction globale à l'intérieur du four se traduit donc par un apport permanent de C, par une productipn permanente de CO2 et par un recyclage continu de ZnO/Zn. Cet apport de C permet de faire travailler le four à 1000°C au lieu de le porter à 1800°C comme précédemment.

L'énergie thermique dégagée par le réacteur de recombinaison 9 peut trouver application dans tous les domaines nécessitant un apport de chaleur: chauffage de locaux, maintien de température dans les processus industriels, etc.

Une application particulièrement intéressante du procédé selon l'invention réside dans la fourniture de chaleur à un milieu réactionnel endothermique (milieu généralement destiné à permettre la création de produits utiles par réaction chimique à partir de produits de base), dans le but d'entretenir la température nécessaire à la production de la réaction endothermique. Dans un tel cas, en effet, le réacteur de recombinaison et le milieu réactionnel endothermique peuvent, de manière tout à fait avantageuse, être réunis en une seule et unique enceinte de réaction. La présence d'une telle enceinte unique peut se révéler particulièrement avantageuse dans les cas où l'on désire provoquer une interaction chimique entre la réaction endothermique et la réaction de recombinaison.

Une telle application est représentée sur le schéma de principe de la fig. 5, qui diffère de celui de la fig. 1 par le fait que le réacteur 9 et la zone d'utilisation 1 sont ici remplacés par une enceinte de réaction unique 18, et par le fait qu'on amène à cette enceinte 18, en plus du produit de dissociation A, des produits de base I destinés à être transformés en produits utiles O par la réaction endothermique (les produits I devant donner par eux-mêmes l'agent réactionnel nécessaire pour reformer AX et libérer la chaleur chargée d'assurer l'entretien de la réaction endothermique). La réaction globale à l'intérieur de l'enceinte 18 se traduit ainsi par la reformation du composé AX, qui est ensuite recyclé dans le four 6 par l'intermédiaire du réservoir de stockage 15, et par la formation de produits utiles O, qui peuvent ensuite être utilisés pour toute application appropriée.

L'utilisation du procédé selon l'invention pour entretenir la température nécessaire à la production d'une réaction endothermique peut ainsi être mise à profit pour obtenir la fabrication de différents produits utiles O à partir de produits de base I présents en abondance dans la nature ou de matières premières dites pauvres.

A titre d'exemple, on peut ainsi produire de l'hydrogène par décomposition thermochimique de l'eau, par l'intermédiaire du couple ZnO/Zn, en mettant en jeu les réactions suivantes :

ZnO/Zn+v2o2 (1)

Zn+M2O—>ZnO r H2 (2)

L'oxyde de zinc ZnO est décomposé thermiquement dans le four 6 par chauffage à température élevée Ts (de l'ordre de 2200°K), et l'hydrogène est obtenu dans l'enceinte de réaction 18 en faisant réagir de la vapeur d'eau avec le zinc à une température To.

Le schéma de la fig. 6 représente un appareil muni d'un four solaire pour la production d'hydrogène par décomposition thermochimique de l'eau, au moyen du couple ZnO/Zn susmentionné.

Cet appareil comprend une enceinte de réaction 21 pour la production d'hydrogène et une enceinte de chauffage 22 pour la reformation du zinc par décomposition thermique du ZnO.

L'enceinte 21 est munie d'un canal d'alimentation 23 en eau à dissocier et une sortie 24 pour l'hydrogène formé dans cette enceinte.

Une cloison bombée 25 sépare les enceintes 21 et 22 et constitue en outre une paroi d'un passage de sortie 26 servant à transférer le ZnO de l'enceinte 21 à l'enceinte 22.

Un passage de recyclage 27 sert à alimenter l'enceinte 21 continuellement en zinc récupéré de l'enceinte 22.

Cette enceinte 22 contient une charge de ZnO et est chauffée par le rayonnement solaire fortement concentré (par des moyens non représentés) traversant un vitrage 28. Elle est agencée de manière à y maintenir le ZnO à une température suffisante (Ts) d'environ 2200° K de façon à le décomposer thermiquement en vapeur de zinc et oxygène gazeux.

La vapeur de zinc et l'oxygène ainsi dégagés au-dessus du bain dans l'enceinte 22 sont acheminés vers une chambre 29 de séparation d'où l'oxygène gazeux est évacué de l'appareil, tandis que la vapeur de zinc se condense (à 900° C) pour former un bain de zinc liquide.

Le zinc liquide passe ensuite dans le passage de recyclage 27 qui est formé d'une série de tubes qui échangent de la chaleur avec le four, permettant ainsi de retransformer le zinc liquide en vapeur de zinc, laquelle monte dans les tubes du passage 27 de recyclage qui débouche dans l'enceinte 21 de réaction.

L'eau provenant d'une source non représentée et fournie au canal d'alimentation 23 est chauffée dans ce canal et transformée ainsi en vapeur d'eau qui est délivrée à l'enceinte 21 de réaction.

L'étape de décomposition d'eau s'obtient donc ici par la réaction entre la vapeur d'eau et la vapeur de zinc (à une température To inférieure à 900° C), l'hydrogène gazeux ainsi dégagé étant évacué de l'appareil par la sortie 24. Tout excédent de vapeur d'eau entraînée avec l'hydrogène est alors séparée par condensation dans un piège d'eau 30.

Or, la décomposition d'eau dans l'enceinte 21 produit du ZnO pulvérulent qui descend par gravité à travers le passage 26 de sortie et est ramené ainsi à l'enceinte 22 afin d'y maintenir le bain de ZnO liquide pour permettre la récupération du zinc.

Ainsi, grâce à l'alimentation en eau et au chauffage par l'énergie solaire, on obtient un fonctionnement en cycle fermé dans l'appareil décrit.

La variante illustrée à la fig. 5 peut de même, toujours à titre d'exemple, être mise à profit pour produire du gaz de synthèse

(ccCH4+ßCO+yC02+ÔH2)

à partir de matières carbonées naturelles (de formule globale CxHyOz, par l'intermédiaire du couple CaCOs/CaO). Les réactions mises en jeu sont alors, respectivement, dans le four de dissociation 6 :

CaC03->Ca0+C02 (1)

et dans l'enceinte de réaction 18:

Ca0+C02->CaC03 (2)

CxHyOz-»aCH4+ßCO+yC02+5H2 + (J.C (2)'

C+h2o-CO+h2 (2)"

co+h2o->co2+h2

C+2H2->CH4

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où (2) constitue la réaction de recombinaison exothermique, (2)' une réaction de pyrolyse et (2)" une série de réactions de gazéification du carbone fixe, l'ensemble des produits résultant des réactions endothermiques (2)' et (2)" constituant le gaz de synthèse.

Le schéma de la fig. 7 illustre une installation munie d'un four solaire pour la production de gaz de synthèse à partir d'éléments carbonés naturels, au moyen du couple CaCCb/CaO susmentionné.

Cette installation comprend respectivement un four solaire rotatif 41 susceptible d'être porté à haute température par le rayonnement solaire 45, muni d'une entrée 42 et de deux sorties 43 et 44; un réacteur de gazéification à lit fluidisé 46, respectivement muni des entrées 47 à 49 et des sorties 50 à 52, dans lequel se déroulent la réaction de recombinaison exothermique ainsi que les diverses réactions de pyrolyse et de gazéification produisant le gaz de synthèse; un séparateur à lit fluidisé 54 muni des entrées 55 et 56 et des sorties 57 et 58, destiné à assurer par recyclage du char la gazéification complète du carbone; un premier réservoir de stockage 59 disposé entre la sortie 43 du four solaire 41 et l'entrée 47 du réacteur 46, destiné à contenir un mélange MgO-CaO; et un second réservoir de stockage 60 disposé entre la sortie 50 du réacteur 46 et l'entrée 42 du four 41, destiné à contenir un mélange MgO • CaCOî.

Le fonctionnement de l'installation sus-décrite est le suivant: durant les périodes de disponibilité du rayonnement solaire 45, le mélange MgO • CaCÛ3 est amené depuis son réservoir de stockage 60 jusque dans le four 41 porté à haute température. Ce mélange se trouve alors respectivement dissocié en gaz carbonique, qui est évacué par la sortie 44 du four, et en un mélange MgO ■ CaO qui est prélevé par la sortie 43 du four et amené jusque dans le réservoir de stockage 59. La présence du produit MgO dans le four 41 a pour fonction d'abaisser le point de dissociation de CaC03 jusqu'à une température de l'ordre de 730° C

(CaCOs ayant en effet, en l'absence de MgO, un point de dissociation de l'ordre de 825° C).

Le mélange MgO • CaO stocké dans le réservoir 59 est par ailleurs, suivant les besoins de l'utilisateur, prélevé de ce réser-5 voir 59 pour être amené jusqu'au réacteur de gazéification 46, par l'entrée 47 de ce dernier. Dans ce réacteur 46 sont alors introduits de la vapeur d'eau et éventuellement simultanément du gaz carbonique par l'entrée 48, et du lignite par l'entrée 49. Remarquons que le gaz carbonique introduit peut provenir par exemple de la io sortie 44. Il se forme alors à l'intérieur de ce réacteur 46, au fur et à mesure du déroulement des diverses réactions de recombinaison et de gazéification, respectivement, le mélange Mg0-CaC03 recombiné qui est prélevé par la sortie 50 pour être acheminé jusqu'au réservoir de stockage 60; un mélange char/cendres 15 prélevé par la sortie 51 pour être amené dans le séparateur 54, et du gaz de synthèse brut qui est prélevé par la sortie 52 en vue de son utilisation ultérieure. Une portion de ce gaz de synthèse peut, de manière avantageuse, être recyclée dans le réacteur 46 par son entrée 48 (recyclage représenté en pointillés au dessin) dans le but 20 d'abaisser la pression partielle de la vapeur d'eau à l'entrée du réacteur et d'améliorer la fluidisation. Le mélange char/cendres introduit dans le séparateur 54 (dans lequel est parallèlement introduit de l'air par son entrée 56) est par ailleurs séparé respectivement en cendres, qui sont évacuées vers l'extérieur par la 25 sortie 58, et en char, qui est recyclé dans le réacteur 46 dans le but d'assurer la gazéification complète du carbone, de façon à obtenir la production d'un maximun de gaz de synthèse à partir d'une quantité déterminée de matières premières (lignite).

Afin de compenser les pertes inévitables du mélange recyclé 30 Mg0-CaC03, il est enfin possible d'effectuer (par une entrée 61) un appoint dans le réservoir de stockage 60 d'un mélange naturel tel que du MgC03 ■ CaCÛ3 (dolomite), mélange qui se transforme en MgO-CaO après dissociation dans le four solaire.

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2 feuilles dessins

Claims

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1. Procédé pour fournir à un milieu réactionnel endother-mique de l'énergie thermique en provenance d'une source d'énergie non instantanément disponible dans ledit milieu, par l'intermédiaire d'un composé chimique cycliquement thermodissociable et recombinable, capable, lors de sa dissociation en deux produits, d'accumuler par l'intermédiaire d'au moins l'un de ses produits de dissociation de l'énergie thermique sous forme essentiellement chimique et, lors de sa recombinaison, de restituer sous forme thermique ladite énergie ainsi accumulée, caractérisé par le fait:

b) qu'on prélève au moins ledit produit de dissociation capable d'accumuler de l'énergie thermique sous forme essentiellement chimique, et qu'on le transfère au voisinage dudit milieu,

c) qu'on procède à la recombinaison dudit composé chimique, de façon à permettre la libération dans ledit milieu de l'énergie thermique ainsi accumulée,

d) qu'on transfère ledit composé chimique ainsi recombiné jusqu'à la zone de chauffage, et e) qu'on répète de manière cyclique les opérations a) à d), l'énergie thermique ainsi libérée dans ledit milieu par la recombinaison dudit composé chimique servant à entretenir la température nécessaire à la production de ladite réaction chimique endo-thermique.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composé chimique cycliquement thermodissociable et recombinable est choisi de façon que sa température de dissociation soit supérieure à celle requise pour la production de ladite réaction chimique endothermique.

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REVENDICATIONS

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit produit de dissociation accumulateur d'énergie est transféré au voisinage dudit milieu endothermique sans être accompagné par l'autre produit de dissociation dudit composé chimique recyclable, la recombinaison exothermique dudit composé chimique étant alors opérée en faisant réagir ledit produit de dissociation transféré avec un agent réactionnel de recombinaison dont au moins l'un des éléments constitutifs est identique à l'autre produit de dissociation non transféré.

4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit produit de dissociation accumulateur d'énergie est transféré au voisinage dudit milieu endothermique accompagné de l'autre produit de dissociation dudit composé chimique recyclable, la recombinaison exothermique dudit composé chimique étant alors opérée en faisant réagir entre eux lesdits produits de dissociation ainsi transférés.

5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on ajoute audit composé chimique une substance capable d'abaisser la température de dissociation dudit composé.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on stocke temporairement ledit produit de dissociation accumulateur d'énergie préalablement à son transfert dans ledit milieu réactionnel endothermique, et qu'on stocke temporairement ledit composé chimique recombiné préalablement à son transfert dans ladite zone de chauffage, de façon à satisfaire la demande instantanée en énergie, quel que soit l'état de disponibilité de la source.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composé chimique cycliquement thermodissociable et recombinable est un oxyde supérieur capable d'être réduit en un oxyde inférieur.

8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ledit oxyde supérieur est un oxyde d'au moins un métal ou métalloïde choisi dans le groupe comprenant le cuivre, le zinc, le cadmium, le plomb, le soufre et l'azote.

9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composé chimique cycliquement thermodissociable et recombinable est un hydrate ou un hydroxyde.

10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composé chimique est un oxyde capable d'être réduit à l'état de métal.

11. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composé chimique est un carbonate.

12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit composé chimique est un sulfate.

13. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite énergie thermique en provenance d'une source d'énergie non instantanément disponible est l'énergie solaire.

14. Application du procédé selon la revendication 1 pour effectuer la décomposition endothermique d'une substance chimique en vue d'en récupérer au moins l'un des produits de décomposition, caractérisée par le fait que la recombinaison exothermique dudit composé chimique recyclable est obtenue par réaction dudit produit de dissociation accumulateur d'énergie avec l'un des constituants de ladite substance chimique à décomposer, la chaleur dégagée par ladite recombinaison exothermique servant alors à entretenir la décomposition endothermique de ladite substance chimique, et les autres constituants de ladite substance chimique qui ne participent pas à ladite recombinaison exothermique formant alors ledit produit de décomposition récupérable.

L'exploitation rationnelle de l'énergie thermique en provenance de sources d'énergie intermittentes, notamment de la chaleur résultant directement de l'absorption du rayonnement solaire, exige le développement de nouveaux systèmes de stockage d'énergie qui soient capables de satisfaire à tout moment la demande instantanée en énergie, quelles que soient les variations de cette demande et quel que soit le degré de disponibilité de ces sources intermittentes.

On peut distinguer essentiellement deux types principaux de stockage d'énergie thermique : stockage direct fondé soit sur l'utilisation de la capacité calorifique de divers corps (eau, murs, rocs, sols,...) soit sur l'utilisation d'un changement d'état (fusion, transition solide/solide, dissolution, évaporation,...) et stockage indirect. Les systèmes de stockage directs exigent généralement de grands volumes de matériaux de stockage, ce qui pose des problèmes d'encombrement ainsi que de coûts d'investissement; ces systèmes posent généralement de forts problèmes d'isolation thermique, de sorte qu'ils sont réservés en pratique pour des stockages à court terme. Parmi les systèmes de stockage indirects, les systèmes fondés sur un processus de stockage chimique semblent les plus prometteurs, notamment pour des stockages à long terme, compte tenu de ce que le processus de stockage chimique permet de s'affranchir presque complètement des problèmes de pertes thermiques.