FR2879854A1 - Methode de gestion de la production d'energie electrique - Google Patents

Methode de gestion de la production d'energie electrique Download PDF

Info

Publication number
FR2879854A1
FR2879854A1 FR0413679A FR0413679A FR2879854A1 FR 2879854 A1 FR2879854 A1 FR 2879854A1 FR 0413679 A FR0413679 A FR 0413679A FR 0413679 A FR0413679 A FR 0413679A FR 2879854 A1 FR2879854 A1 FR 2879854A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
hydrogen
electric energy
energy
electrical energy
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0413679A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2879854B1 (fr
Inventor
Edouard Freund
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority to FR0413679A priority Critical patent/FR2879854B1/fr
Publication of FR2879854A1 publication Critical patent/FR2879854A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2879854B1 publication Critical patent/FR2879854B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • F01K25/005—Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for the working fluid being steam, created by combustion of hydrogen with oxygen
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J15/00—Systems for storing electric energy
    • H02J15/008—Systems for storing electric energy using hydrogen as energy vector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

L'électricité produite par les moyens de production PE est acheminée jusqu'aux consommateurs C.Lorsque la quantité d'électricité produite est supérieure aux besoins des consommateurs, on dissocie dans le dispositif PE de l'eau en hydrogène et en oxygène par électrolyse en utilisant la quantité d'électricité excédentaire. Puis, on stocke l'hydrogène produit dans le réservoir R1.Lorsque la quantité d'électricité produite est inférieure aux besoins des consommateurs, on convertit une partie de l'hydrogène stockée en électricité en mettant en oeuvre un cycle combiné CC, et on achemine l'électricité jusqu'au consommateur C.

Description

La présente invention concerne une méthode de gestion de la production
d'électricité permettant de stocker et de restituer l'énergie électrique.
Les centrales nucléaires permettent de produire des quantités importantes d'énergie électrique, (de l'ordre de 1 000 TeraWh/an). Compte tenu du procédé de production d'électricité à partir de l'énergie nucléaire, la puissance de ces centrales est relativement constante dans le temps et n'est que partiellement modulable en fonction de la demande des consommateurs.
L'électricité produite par les centrales doit être directement consommée car les surplus d'énergie électrique seraient perdus.
Les énergies renouvelables, telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne ou encore l'énergie marée motrice, permettent de produire de l'électricité en évitant l'émission de dioxyde de carbone, gaz dit à "effet de serre". Cependant, ces énergies ne sont disponibles que de manière intermittente. La quantité d'énergie électrique produite à partir des énergies renouvelables est très variable dans le temps et bien souvent ne correspond pas à la demande des consommateurs. Dans ce cas, les surplus d'énergie électrique seraient également perdus.
Par ailleurs, les besoins en électricité sont variables dans le temps. On peut notamment noter des pics de demande journaliers en début et en fin de journée, ainsi que les pics de demande d'électricité liés à des événements météorologiques, tempête, coups de froid. Pour répondre à cette demande variable dans le temps, il est nécessaire de disposer des moyens de production d'électricité qui peuvent être commandés pour produire une quantité d'énergie électrique déterminée.
La présente invention a pour but de proposer une méthode de contrôle de la production d'électricité qui réponde aux problèmes mentionnés ci-dessus.
La méthode propose de stocker les surplus d'énergie électrique produits par une centrale nucléaire ou à partir d'énergie renouvelable et de restituer cette énergie stockée pour répondre expressément aux besoins des consommateurs.
De manière générale, la présente invention concerne une méthode de gestion de la production d'énergie électrique. Selon l'invention, on produit de l'énergie électrique et on achemine l'énergie électrique jusqu'aux consommateurs. Lorsque la quantité d'énergie électrique produite est supérieure aux besoins des consommateurs, on dissocie de l'eau en hydrogène et en oxygène par électrolyse en utilisant une partie de la quantité d'énergie électrique excédentaire, et on stocke l'hydrogène produit. Et, lorsque la quantité d'énergie produite est inférieure aux besoins des consommateurs, on convertit une partie de l'hydrogène stockée en énergie électrique en mettant en oeuvre un cycle combiné, et on achemine l'énergie électrique jusqu'au consommateur.
Selon l'invention, le cycle combiné peut comporter les étapes suivantes: on brûle l'hydrogène sous pression, - on détend les gaz de combustion à travers une turbine, l'énergie de détente étant transformée en énergie électrique, - on chauffe et on vaporise un fluide par échange de chaleur avec les gaz de combustion détendus, - on détend le fluide vaporisé à travers une autre turbine, l'énergie de 25 détente étant transformée en énergie électrique.
En outre, le cycle combiné peut comporter les étapes suivantes: - on condense le fluide vaporisé détendu, et - on pompe et on recycle le fluide condensé.
Selon l'invention, les turbines du cycle combiné peuvent entraîner un générateur électrique. Par ailleurs, on peut utiliser une partie de l'oxygène obtenue par électrolyse pour réaliser la combustion de l'hydrogène.
Dans la méthode selon l'invention, l'énergie électrique peut être produite à partir des énergies suivantes: l'énergie nucléaire, l'énergie éolienne, l'énergie solaire et l'énergie marée-motrice.
La méthode selon l'invention permet notamment de mettre en adéquation la production d'énergie à caractère constant des centrales nucléaires ou à caractère intermittent des énergies renouvelables avec les besoins qui sont variables dans le temps.
L'utilisation de l'hydrogène dans un cycle combiné pour produire de l'électricité permet d'obtenir un haut rendement en électricité sans produire de gaz à effet de serre.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront clairement à la lecture de la description faite ci-après en se référant à la figure 1.
Sur la figure 1, les moyens de productions d'électricité PE fournissent de l'électricité qui est distribuée par le réseau de distribution, représenté par les liaisons 1, 2 et 3, aux consommateurs C. Les moyens de productions d'électricité PE peuvent être une centrale nucléaire, une centrale hydraulique, une centrale thermique, ou un dispositif qui produit de l'électricité à partir d'énergie renouvelable telle que l'énergie éolienne, solaire ou marée motrice. La source d'énergie primaire n'est pas critique et l'électricité peut être produite à partir de plusieurs sources d'énergies primaires.
Un distributeur D 1 permet de répartir l'énergie électrique produit par PE vers les consommateurs C ou bien vers le dispositif de conversion d'électricité en hydrogène EH. Lorsque la production d'électricité par PE est supérieure aux besoins des consommateurs C, l'excédant d'électricité est envoyée au dispositif EH par la liaison 4.
Le dispositif de conversion EH permet de dissocier l'eau arrivant par le conduit 5 en hydrogène et en oxygène. La dissociation est réalisée par électrolyse de l'eau au moyen de l'énergie électrique arrivant par le conduit 4. Avant l'opération d'hydrolyse, l'eau peut subir un traitement adéquat.
L'hydrogène et l'oxygène produits sous forme gazeuse sont respectivement stockés dans les réservoirs R1 et R2. Les réservoirs peuvent être des enceintes qui stockent l'hydrogène et l'oxygène sous pression et/ou sous forme liquide réfrigérée. Dans ces cas, il faut prévoir des moyens pour monter en pression et/ou pour liquéfier l'hydrogène et l'oxygène. Les réservoirs peuvent également être des réservoirs souterrains, par exemple des cavités salines, qui permettent de stocker de grande quantité de gaz.
Ainsi, l'excédant d'électricité issue des moyens de productions d'électricité PE peut être stockée sous forme d'hydrogène.
Lorsque la demande en électricité n'est plus entièrement satisfaite par les moyens de productions d'électricité PE (par exemple lors des pics journaliers de demande d'électricité), l'hydrogène stocké dans le réservoir R1 est utilisé pour répondre à cette demande en électricité. Pour cela, l'hydrogène du réservoir R1 est envoyé par le conduit 6 dans le cycle combiné CC, représenté dans le cadre en pointillé sur la figure 1, afin de produire de l'énergie électrique.
L'hydrogène arrivant par le conduit 6 est introduit sous pression dans la chambre de combustion COMB, avec un comburant sous pression, par exemple de l'air, arrivant par le conduit 8. De l'oxygène provenant du réservoir R2 peut également être introduit dans la chambre de combustion COMB par le conduit 7. Les gaz de combustion issus de la chambre COMB sont détendus à travers la turbine Ti. L'énergie de détente récupérée par la turbine Ti est transformée en électricité par le générateur G. Les gaz détendus issus de la turbine Ti sont envoyés par le conduit 9 dans l'échangeur de chaleur El pour être refroidis. Les gaz refroidis sont évacués par le conduit 10, éventuellement après un traitement adapté pour en éliminer les oxydes d'azote qui peuvent être formés. Dans l'échangeur El, les gaz de combustion chauffent et vaporisent de l'eau. Cette vapeur d'eau est détendue à travers la turbine T2.
L'énergie de détente récupérée par la turbine T2 est transformée en électricité par un générateur, par exemple le générateur G entraîné par la turbine Ti. La vapeur basse pression issue de la turbine T2 est refroidie et condensée par le condenseur E2. L'eau liquide issue du condenseur E2 est pompée par la pompe P, puis envoyée par le conduit 11 dans l'échangeur El.
L'électricité produite par le générateur G est envoyée par la liaison 12 et le distributeur D2 sur le circuit de distribution de l'électricité, afin d'être acheminée par la liaison 3 jusqu'au consommateur C. Compte tenu, d'une part, de la facilité à produire et à stocker l'hydrogène et, d'autre part, des hauts rendements en production d'électricité (il existe des cycles combinés dont l'efficacité atteint 60 %), l'invention constitue une solution économiquement viable pour réguler et ajuster la quantité d'électricité produite en fonction des besoins des consommateurs.
On ne sortira pas du cadre de la présente invention si l'oxygène provenant de l'électrolyse n'est pas réutilisé dans le cycle combiné CC. Il pourra alors être utilisé pour d'autres applications, ou ne pas être stocké au moment de sa production.

Claims (6)

REVENDICATIONS
1) Méthode de gestion de la production d'énergie électrique, dans laquelle on produit de l'énergie électrique et on achemine l'énergie électrique jusqu'aux consommateurs, dans laquelle, lorsque la quantité d'énergie électrique produite est supérieure aux besoins des consommateurs, on dissocie de l'eau en hydrogène et en oxygène par électrolyse en utilisant une partie de la quantité d'énergie électrique excédentaire, et on stocke l'hydrogène produit, et dans laquelle, lorsque la quantité d'énergie produite est inférieure aux besoins des consommateurs, on convertit une partie de l'hydrogène stockée en énergie électrique en mettant en oeuvre un cycle combiné, et on achemine l'énergie électrique jusqu'au consommateur.
2) Méthode selon la revendication 1, dans laquelle ledit cycle combiné comporte les étapes suivantes: - on brûle l'hydrogène sous pression, - on détend les gaz de combustion à travers une turbine, l'énergie de détente 20 étant transformée en énergie électrique, - on chauffe et on vaporise un fluide par échange de chaleur avec les gaz de combustion détendus, - on détend le fluide vaporisé à travers une autre turbine, l'énergie de détente étant transformée en énergie électrique.
3) Méthode selon la revendication 2, dans laquelle ledit cycle combiné comporte, en outre, les étapes suivantes: - on condense le fluide vaporisé détendu, et - on pompe et on recycle le fluide condensé.
4) Méthode selon l'une des revendications 2 et 3, dans laquelle les turbines du cycle combiné entraîne un générateur électrique.
5) Méthode selon l'une des revendications 2 à 4, dans laquelle on utilise une partie de l'oxygène obtenue par électrolyse pour réaliser la combustion de l'hydrogène.
6) Méthode selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle l'énergie électrique est produite à partir d'au moins une des énergies suivantes: l'énergie nucléaire, l'énergie éolienne, l'énergie solaire et l'énergie marée-motrice.
FR0413679A 2004-12-21 2004-12-21 Methode de gestion de la production d'energie electrique Expired - Fee Related FR2879854B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0413679A FR2879854B1 (fr) 2004-12-21 2004-12-21 Methode de gestion de la production d'energie electrique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0413679A FR2879854B1 (fr) 2004-12-21 2004-12-21 Methode de gestion de la production d'energie electrique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2879854A1 true FR2879854A1 (fr) 2006-06-23
FR2879854B1 FR2879854B1 (fr) 2008-05-30

Family

ID=34952919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0413679A Expired - Fee Related FR2879854B1 (fr) 2004-12-21 2004-12-21 Methode de gestion de la production d'energie electrique

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR2879854B1 (fr)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2200144A1 (fr) * 2008-12-19 2010-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Agencement pour stabiliser un réseau d'alimentation électrique
WO2011060482A1 (fr) * 2009-11-18 2011-05-26 Nokuta Pty Ltd Procédé et appareil permettant de réaliser une réaction chimique
WO2012013289A3 (fr) * 2010-07-29 2013-06-13 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif de stockage de courant
US11421329B2 (en) * 2018-09-07 2022-08-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hydrogen production system
EP4439903A1 (fr) * 2023-03-31 2024-10-02 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Dispositif de stockage d'énergie et réseau associé

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CICCONARDI S P ET AL: "Steam power-plants fed by high pressure electrolytic hydrogen", INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V., BARKING, GB, vol. 29, no. 5, April 2004 (2004-04-01), pages 547 - 551, XP004488750, ISSN: 0360-3199 *
DUNN S: "Hydrogen futures: toward a sustainable energy system", INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V., BARKING, GB, vol. 27, no. 3, March 2002 (2002-03-01), pages 235 - 264, XP004331563, ISSN: 0360-3199 *
WAGNER U ET AL: "Energy life cycle analysis of hydrogen systems", INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V., BARKING, GB, vol. 23, no. 1, January 1998 (1998-01-01), pages 1 - 6, XP004098499, ISSN: 0360-3199 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2200144A1 (fr) * 2008-12-19 2010-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Agencement pour stabiliser un réseau d'alimentation électrique
WO2011060482A1 (fr) * 2009-11-18 2011-05-26 Nokuta Pty Ltd Procédé et appareil permettant de réaliser une réaction chimique
WO2012013289A3 (fr) * 2010-07-29 2013-06-13 Linde Aktiengesellschaft Procédé et dispositif de stockage de courant
US11421329B2 (en) * 2018-09-07 2022-08-23 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hydrogen production system
US11802344B2 (en) 2018-09-07 2023-10-31 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. System and method for hydrogen production using a control unit controlling an adjustment device
EP4439903A1 (fr) * 2023-03-31 2024-10-02 GE Energy Power Conversion Technology Ltd Dispositif de stockage d'énergie et réseau associé

Also Published As

Publication number Publication date
FR2879854B1 (fr) 2008-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9771822B2 (en) Carbon-dioxide-neutral compensation for current level fluctuations in an electrical power supply system
EP2817438B1 (fr) Méthodes et systèmes pour la conversion et la géneration d'énergie impliquant l'électrolyse de l'eau et la hydrogénation du dioxyde de carbone pour obtenir du méthane
US9217423B2 (en) Energy storage system using supercritical air
DE102004030717A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Speicherung von geothermer und regenerativer Energie durch die Umwandlung in chemische Energie
IT201900008367A1 (it) Un sistema di liquefazione di gas naturale
FI4133034T3 (fi) Erittäin vähäpäästöinen eteenintuotantolaitos
EP3764047B1 (fr) Procédé et installation de production d hydrogène liquide
FR3128720A1 (fr) Dispositif de stockage d'énergie destiné à la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau couplée à une basse température et procédé de stockage d'énergie
Parmar et al. Ammonia production from a non-grid connected floating offshore windfarm
FR2879854A1 (fr) Methode de gestion de la production d'energie electrique
WO2013076105A2 (fr) Systeme de conversion d'energie solaire en energies electrique et chimique et procede de fonctionnement d'un tel systeme
US20230243271A1 (en) System having a liquid air energy storage and power plant apparatus
KR102410689B1 (ko) 이산화탄소 포집형 에너지발전시스템 및 그 운전방법
WO2012069636A2 (fr) Système énergétique du type cycle de sanner et convertisseur
US20140001767A1 (en) Sanner cycle energy system
KR20200115894A (ko) 연료가스 발전시스템
FR3126066A1 (fr) Système de production autonome d’hydrogène et électricité à partir de gaz naturel et biogaz
RU2759794C1 (ru) Энерготехнологический комплекс выработки тепловой и электрической энергии и способ работы комплекса
EP2405176B1 (fr) Procédé et dispositif d'approvisionnement en énergie électrique et thermique, notamment dans une installation portuaire
WO2023107084A2 (fr) Procédé de production, à l'aide de sources d'énergie renouvelables, et de transport d'hydrogène vert dans la composition de l'ammoniac en vue de son utilisation dans des systèmes énergétiques et/ou dans l'industrie et/ou dans l'alimentation de moyens de transport et/ou pour le stockage
Ghergheleş et al. Hydrogen–the fuel of the future
CN117536783A (zh) 一种海上风电与储能复合一体化系统
UA150367U (uk) Спосіб отримання із використанням поновлюваних джерел енергії та транспортування "зеленого" водню у складі аміаку для подальшого його використання в енергетичних системах та/або у промисловості, та/або для живлення транспортних засобів, та/або для зберігання
Lavrenchenko et al. THERMODYNAMIC CYCLE OF REGASIFICATION OF LIQUEFIED GASES WITH PRODUCTION OF MECHANICAL ENERGY
JPH05340266A (ja) 発電方法

Legal Events

Date Code Title Description
CD Change of name or company name
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 13

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 15

ST Notification of lapse

Effective date: 20200910