FR3007417A1

FR3007417A1 - Procede de production de biomethane incluant le controle et l’ajustement du debit de biogaz alimentant l’etape d’epuration en fonction de la quantite de biogaz disponible en amont

Info

Publication number: FR3007417A1
Application number: FR1355838A
Authority: FR
Inventors: Mathieu Lefebvre; Nicolas Paget; Guenael Prince
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2013-06-20
Filing date: 2013-06-20
Publication date: 2014-12-26
Anticipated expiration: 2033-06-20
Also published as: FR3007417B1

Abstract

La présente invention concerne un procédé de production de biométhane à partir de biogaz obtenu par méthanisation, dans lequel le biogaz alimentant l'étape d'épuration en biométhane est prélevé dans le stockage tampon de l'installation de production, le biométhane étant destiné à alimenter un réseau de gaz naturel, dans lequel le procédé comprend en outre des étapes pour contrôler et ajuster le débit de biogaz alimentant l'étape d'épuration avec au moins une étape de mesure de la quantité de biogaz présente dans le stockage, ainsi qu'une étape d'adaptation du débit de biogaz alimentant l'étape d'épuration en fonction de la quantité de biogaz mesurée dans le stockage de sorte à maintenir ou rétablir la quantité de biogaz stockée à une valeur minimale optimale définie par le producteur.

Description

La présente invention concerne un procédé de production de biométhane dans lequel du biogaz est produit par méthanisation, est stocké dans un stockage tampon, puis est épuré pour produire du biométhane destiné à l'alimentation d'un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel. Un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel permet de relier des consommateurs de gaz à des producteurs de gaz. Le réseau est maintenu à une pression comprise entre 2 et 6 bars pour la distribution, 15 et 25 bars pour la distribution moyenne pression et 25 à 80 bars pour le transport.

Le biogaz est un gaz produit par la fermentation naturelle ou artificielle de matières organiques végétales ou animales (la méthanisation). Le biogaz contient majoritairement du méthane (CH4) du dioxyde de carbone (CO2), mais également -en moindre proportion- de l'eau, de l'azote, de l'hydrogène sulfuré, de l'oxygène, ainsi que des composés organiques autres, à l'état de traces.

Selon les matières organiques et les techniques utilisées, les proportions des composants diffèrent, mais en moyenne le biogaz comporte, sur gaz sec, de 30 à 75% de méthane, de 15 à 50% de CO2, de 0 à 5% d'azote, de 0 à 5% d'oxygène et des composés traces. Il est indispensable de développer différentes valorisations du biogaz pour répondre aux problématiques engendrées par le réchauffement climatique, tant global qu'à l'échelle régionale ainsi que pour accroître l'indépendance énergétique des territoires qui le produisent. Le biogaz peut, après un traitement léger, être valorisé à proximité du site de production pour fournir de la chaleur, de l'électricité ou un mélange des deux (la cogénération); la teneur importante en dioxyde de carbone réduit son pouvoir calorifique, augmente les coûts de compression et de transport et limite l'intérêt économique de sa valorisation à cette utilisation de proximité. Une purification plus poussée du biogaz permet de l'utiliser plus largement. En particulier, une purification poussée du biogaz permet d'obtenir un biogaz épuré aux spécifications du gaz naturel; ce biogaz très purifié est appelé « biométhane ». Le biométhane complète ainsi les ressources de gaz naturel avec une partie renouvelable produite au coeur des territoires. Il est utilisable pour exactement les mêmes usages.

Les modes de valorisation du biométhane sont déterminés en fonction des contextes locaux : besoins énergétiques locaux, possibilités de valorisation en tant que biométhane carburant, existence à proximité de réseaux de distribution ou de transport de gaz naturel notamment. Créant des synergies entre les différents acteurs oeuvrant sur un territoire (agriculteurs, industriels, pouvoirs publics), la production de biométhane aide les territoires à acquérir une plus grande autonomie énergétique. Pour produire et utiliser le biométhane en tant que gaz naturel renouvelable dans les réseaux de gaz naturel, deux acteurs principaux interviennent : le premier de ces acteurs est le producteur de biométhane, le second acteur est le distributeur de gaz naturel qui gère le réseau de gaz. En effet, pour être injecté dans un réseau de distribution de gaz naturel, le biométhane doit présenter des caractéristiques conformes aux prescriptions techniques du distributeur afin d'éviter de causer des dommages au réseau et d'assurer que le gaz distribué pourra être utilisé en toute sécurité.

Le rôle du producteur est ainsi de produire le biogaz et de l'épurer de sorte à fournir du biométhane de composition similaire à celle du gaz naturel; l'installation de production doit donc comporter les dispositifs permettant de s'adapter aux consommations sur le réseau, tant en quantité de biométhane à injecter qu'en qualité du biométhane injecté. Les responsabilités du distributeur/gestionnaire sont de sécuriser et réguler l'injection par des organes de sécurité qui limitent les pressions, de compter les quantités de biogaz injecté ainsi que sa qualité pour assurer la sécurité des clients et des installations (l'ensemble de ces organes de sécurité et de comptage sont contenus dans l'installation d'injection aussi appelée poste d'injection). Le biométhane est injecté dans un réseau pour être consommé; il est soumis aux aléas de la consommation. Une difficulté supplémentaire de l'injection de biométhane dans un réseau de distribution de gaz naturel est donc l'adéquation entre les volumes de biométhane à injecter en provenance de l'installation de production de biométhane et la capacité du réseau à les absorber, c'est-à-dire les consommations de gaz naturel en fonction de leurs fluctuations: journalières, saisonnières ou autres.

C'est ainsi que lorsque la pression dans le réseau de distribution est trop élevée, le poste d'injection du biométhane se ferme pour empêcher l'introduction de gaz supplémentaire en provenance de l'unité de production de biométhane. La production de biogaz est quant à elle une production en continu, le processus de production de biogaz étant un processus biologique, le débit de biogaz produit, ainsi que sa composition, subissent aussi des variations dans le temps, mais de manière lente, sur plusieurs semaines voire plusieurs mois. Les gaz produits lors de la fermentation anaérobie - composants du biogaz - se rassemblent dans l'espace au dessus de la surface de la phase liquide où ils constituent le « ciel gazeux » - le terme « ciel gazeux » est aussi utilisé pour désigner l'espace ménagé au dessus de la surface de la phase liquide dans la partie supérieure d'un réacteur. Pour les installations de méthanisation volontaire, produisant le biogaz dans un méthaniseur (ou digesteur), un volume important est en général réservé au ciel gazeux, offrant ainsi un volume de stockage pour le biogaz produit. Cependant, dans des contextes particuliers, le producteur peut être amené de biogaz peut être amené à équiper l'installation d'un stockage de biogaz séparé du méthaniseur, en vue d'augmenter ses capacités de stockage. Lorsque le biogaz résulte d'une méthanisation naturelle - cas du gaz de décharge-, le biogaz est alors stocké dans un stockage séparé. Les stockages sont de différents types, ils peuvent être équipés de toit/bâche flottants ou peuvent être munis de bâches/membranes gonflables. Dans le premier cas, le toit flottant ou la bâche flottante monte au fur et à mesure du remplissage du stockage, la quantité de biogaz stockée est mesurée par le volume occupée par le gaz, dans le second cas, la bâche/membrane se déforme sous l'effet de la pression, c'est la pression qui indique la quantité de gaz stockée. Actuellement, les producteurs de biogaz utilisent ces stockages afin de lisser les variations de débit et de composition inhérents au processus de méthanisation, et de s'assurer un stock minimum de biogaz disponible, Ce stock minimum est fixé par le producteur. Outre les moyens de production de biogaz, l'installation de production de biométhane comprend les moyens d'épuration du biogaz pour produire le biométhane pour injection. Le volume de biogaz traité par l'unité d'épuration est en général constant, défini par le producteur ; dans certains cas, celui-ci peut intervenir pour augmenter ou diminuer la capacité d'épuration en fonction de sa production de biogaz.

Cependant, ainsi que développé ci-avant, lorsque la production de biogaz du digesteur est dédiée à la production de biométhane pour injection dans un réseau de gaz naturel, les besoins du réseau créent une nouvelle contrainte qui s'impose au producteur de biogaz : les besoins du réseau peuvent varier de manière rapide, il arrive ainsi que la production de biométhane ne soit pas adaptée aux besoins du réseau. Il s'ensuit que lorsque la production de biométhane par l'unité d'épuration excède les besoins du réseau - en raison d'une baisse temporaire de consommation-, l'injection de la totalité du biométhane produit dans le réseau est impossible, et rapidement, dès que le volume de stockage de biogaz est rempli, la production de biogaz qui ne dispose plus de débouché et ne peut donc pas être traitée, doit être brûlée dans une torchère prévue à cet effet pour éviter l'endommagement du méthaniseur et/ou du stockage et l'émission de méthane à l'atmosphère. Il existe donc - pour le producteur - un problème d'adaptation de la production et de l'offre de biométhane à la demande en biométhane du distributeur/gestionnaire. Un problème comparable - surproduction temporaire de biogaz- existe aussi lors d'opérations de maintenance qui nécessitent un arrêt de l'unité d'épuration : si l'unité d'épuration ne fonctionne plus, et dès que le stockage de biogaz est rempli, le biogaz produit en excès doit être brulé dans une torchère. Le problème qui se pose au producteur de biogaz et de biométhane est donc de concilier au mieux les contraintes résultant de ce que : - la production de biogaz est une production continue, aux fluctuations lentes, s'évaluant en terme de semaines, voire de mois et qui ne peut être interrompue, tandis que - sa consommation est susceptible à tout instant d'être réduite, plus ou moins fortement, pouvant aller jusqu'à son arrêt - si l'injection dans le réseau est interrompue ou parce que l'unité d'épuration ne fonctionne plus.

L'enjeu pour le producteur est de garder la disponibilité - en fonctionnement normal - d'une capacité de stockage de biogaz la plus grande possible dans le stockage prévu à cet effet sur l'installation afin de pouvoir tout en lissant les variations de production de biogaz conformément à la fonction établie du stockage, disposer d'un espace de stockage disponible important pour faire face à des diminutions de débit de biogaz traité dans l'unité d'épuration lorsque le réseau de distribution étant saturé, l'alimentation du réseau en biométhane doit être diminuée ou arrêtée, et faire face à un arrêt de l'unité d'épuration, de sorte à éviter - ou à limiter au maximum- la perte de biogaz par brûlage dans la torchère. En fonctionnement normal, le stockage fonctionne de la manière suivante : il est alimenté en continu par le biogaz produit par la méthanisation, et un débit de biogaz y est prélevé en continu pour alimenter l'unité d'épuration. Ainsi, dans le cadre d'un procédé - et de l'installation correspondante- de production de biogaz et d'épuration dudit biogaz pour produire du biométhane destiné à alimenter un réseau de gaz naturel, afin d'assurer une fourniture de biométhane au réseau qui soit adaptée à la consommation de gaz du réseau tout en maintenant une capacité de stockage la plus grande possible de biogaz produit, l'invention propose d'introduire dans le procédé de production de biométhane une gestion du débit de biogaz traité dans l'unité d'épuration en fonction de la quantité de biogaz présente dans le stockage, afin que : - la quantité de biogaz stockée soit suffisante pour assurer sa fonction de lissage de la composition de biogaz ( stockage minimum), - la quantité de biogaz stockée soit la plus proche possible de ce minimum de sorte à disposer d'une capacité de stockage de biogaz la plus grande possible pour faire face à une diminution ou un arrêt temporaire de sa consommation. Selon l'invention, il est ainsi proposé un procédé de production de biométhane pour alimenter un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel comprenant au moins les étapes suivantes : - une étape a) de production de biogaz par méthanisation naturelle ou volontaire de matières organiques, - une étape b) de stockage tampon du biogaz produit, - une étape c) de transfert - via une ligne de transfert - de biogaz à partir du stockage de l'étape b) pour alimenter l'étape d), - une étape d) d'épuration du biogaz fourni par l'étape c) pour produire du biométhane destiné à alimenter le réseau de distribution ou de transport de gaz naturel, - une étape e) d'alimentation du réseau de distribution ou de transport de gaz naturel via un poste d'injection équipé au moins de moyens de comptage et d'analyse du biométhane ainsi que des moyens de protection du réseau contre les sur-pressions comprenant au moins une vanne automatique pour interrompre l'injection du biométhane lorsque la pression de gaz dans le réseau est supérieure à une pression critique définie par l'opérateur du réseau, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre des étapes pour contrôler et ajuster le débit de biogaz alimentant l'étape d'épuration d) comprenant au moins : - une étape i) de mesure de la quantité de biogaz présente dans le stockage, - une étape j) d'adaptation du débit de biogaz alimentant l'étape d'épuration en fonction de la quantité de biogaz mesurée dans le stockage de sorte à maintenir ou rétablir la quantité de biogaz stockée à une valeur correspondant à une quantité minimale optimale Qopt définie par le producteur.

Pour assurer la sécurité de l'approvisionnement en biométhane, et ainsi satisfaire sa fonction première, le stockage de biogaz doit contenir une quantité minimale de biogaz; c'est le producteur de biogaz qui définit la quantité minimale optimale Qopt de biogaz qui doit être stockée, en fonction de ce seuil minimum de sécurité - lequel seuil de sécurité, ainsi qu'indiqué ci-avant est en général de l'ordre de à une à vingt-quatre heures de production de biogaz suivant le contexte. Il est évident que des conditions particulières peuvent amener un producteur à définir des quantités « seuil » et /ou « optimale » différentes de celles indiquées ci-dessus, sans sortir du cadre de l'invention. La quantité maximale de biogaz pouvant être stockée que ce soit dans le méthaniseur ou dans le stockage séparé est déterminée par la pression maximale admissible (entre 5 et 75mbarg suivant la technologie du digesteur) dans le cas de stockage à bâche/membrane gonflable ou correspond à 100% du volume maximum de stockage en cas de stockage avec toit flottant. L'invention permet d'adapter le débit de biogaz traité dans l'unité d'épuration de telle sorte que la quantité de biogaz stockée reste entre ces limites, et tende vers la quantité optimale Qopt définie par le producteur proche du seuil minimum. Ainsi, en mesurant la quantité de biogaz présente dans le stockage et en adaptant en fonction de cette quantité mesurée le débit de biogaz traité, l'invention ajuste la production de biométhane de l'unité d'épuration en fonction de la quantité de biogaz disponible dans le digesteur et/ou le stockage de biogaz de sorte à tendre vers la quantité optimale Qopt définie par le producteur.

Avantageusement, l'étape b) étant apte à stocker une quantité de biogaz comprise entre une quantité seuil minimale correspondant à une limite inférieure de sécurité d'approvisionnement et une quantité seuil supérieure correspondant à la capacité maximale du moyen de stockage, la quantité minimale optimale Qopt définie par le producteur étant comprise entre 5% et 50% de la capacité maximale de préférence entre 10% et 30% de la capacité maximale du moyen de stockage.

Dans tous les cas, l'objectif est d'avoir un volume de stockage libre le plus important possible pour ne pas perdre une partie du biogaz en l'envoyant à la torche, tout en préservant la sécurité de l'approvisionnement. Différentes circonstances dans lesquelles le procédé de l'invention est avantageux sont listées ci-après : - interruption du transfert de biogaz vers l'unité d'épuration, - arrêt de l'unité d'épuration (maintenance ou défaut), - baisse de la consommation de gaz naturel conduisant à un excès de production de biogaz, - refus du biométhane par le réseau pour non-conformité (dans ce cas, le gaz est renvoyé par le poste d'injection vers le stockage de biogaz via une ligne de retour de gaz non- conforme prévue à cet effet, - arrêt du poste d'injection. Dans toutes ces circonstances, avoir à sa disposition une capacité de stockage de biogaz maximale grâce au procédé de l'invention permet d'éviter de brûler le gaz en excès et de réaliser une économie substantielle. Selon le cas, la méthode de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes. - l'étape j) peut mettre en oeuvre l'une des actions suivantes, ou plusieurs successivement : - lorsque la quantité de biogaz présente dans le stockage augmente ou est supérieure à la quantité Qopt, on augmente le débit de biogaz traité dans l'étape d) sans dépasser la capacité maximale de l'unité d'épuration, et en maintenant le débit de biométhane produit en dessous du débit maximum admis pour l'alimentation du réseau de gaz, - lorsque la quantité de biogaz dans le stockage est inférieure à la quantité Qopt, on diminue le débit de biogaz traité dans l'étape d), tout en le maintenant au moins égal à la capacité minimale de l'unité d'épuration, - lorsque la quantité de biogaz dans le stockage est stable, et conforme à la quantité Qopt, on maintient le débit de biogaz traité dans l'étape d), - lorsque l'étape b) de stockage utilise un stockage -intégré ou séparé- équipé d'une bâche ou d'une membrane gonflable, la quantité de biogaz présent dans le stockage est déterminée par la mesure de la pression de gaz dans le stockage; - lorsque l'étape b) de stockage utilise un stockage - intégré ou séparé- équipé d'un toit flottant, la quantité de biogaz présent dans le stockage est déterminée par la mesure du volume occupé par le gaz dans le stockage. Selon un second aspect de l'invention, celle-ci concerne une installation comprenant au moins : une mise à disposition de matières organiques, - un méthaniseur pour produire du biogaz à partir des dites matières organiques, - un moyen de stockage tampon du biogaz produit, - un moyen apte à épurer le biogaz en biométhane de sorte à produire du biométhane destiné à alimenter un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel, - un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel, en connection avec un poste d'injection équipé au moins de moyens de comptage et d'analyse du biométhane ainsi que des moyens de protection du réseau contre les sur-pressions comprenant au moins une vanne automatique pour interrompre l'injection du biométhane lorsque la pression de gaz dans le réseau est supérieure à une pression critique définie par l'opérateur du réseau, - une ligne pour le transfert du biogaz à partir du stockage vers le moyen apte à épurer le biogaz en biométhane, - une ligne pour le transfert du biométhane à partir du moyen apte à épurer jusqu'au poste d'injection, caractérisé en ce que l'installation comprend en outre au moins : - un moyen de mesure de la quantité de biogaz présente dans le stockage tampon, - un moyen apte à adapter le débit de biogaz alimentant le moyen d'épuration en fonction de la quantité de biogaz mesurée dans le stockage de sorte à maintenir ou rétablir la quantité de biogaz stockée à une valeur correspondant à une quantité minimale optimale Qopt définie par le producteur.

Avantageusement, l'installation comprendra l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes : - le moyen de stockage tampon -intégré ou séparé- est équipé d'une bâche ou d'une membrane gonflable, et le moyen de mesure de la quantité de biogaz présent dans le stockage est un capteur de pression du gaz dans ledit moyen stockage tampon; - le moyen de stockage tampon -intégré ou séparé- est équipé d'un toit ou d'une bâche flottante, et le moyen de mesure de la quantité de biogaz présent dans le stockage est un moyen de mesure du volume occupé par le biogaz dans ledit moyen de stockage tampon. L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description suivante faite en références aux figures annexées. La figure 1 présente un schéma de principe illustrant les différentes étapes d'une production de biogaz avec stockage séparé, de son épuration en biométhane ainsi que de l'injection du biométhane dans un réseau de gaz naturel, utilisant un procédé selon l'invention avec un suivi de la pression dans le stockage de biogaz.

La figure 2 présente un schéma de principe illustrant les différentes étapes d'une production de biogaz, avec stockage du biogaz dans le ciel du méthaniseur, de son épuration en biométhane ainsi que de l'injection du biométhane dans un réseau de gaz naturel, utilisant un procédé selon l'invention, avec un suivi de la pression dans le méthaniseur. La figure 3 présente un schéma de principe illustrant les différentes étapes d'une production de biogaz, avec stockage du biogaz séparé, de son épuration en biométhane ainsi que son injection dans un réseau de gaz naturel, utilisant un procédé selon l'invention avec suivi du niveau de la bâche flottante ou du toit flottant dans le stockage du biogaz. La figure 4 présente un schéma de principe illustrant les différentes étapes d'une production de biogaz avec stockage du biogaz séparé, suivie de son épuration en biométhane ainsi que son injection dans un réseau de gaz naturel, utilisant un procédé selon l'invention avec suivi du niveau de la bâche flottante ou du toit flottant équipant le méthaniseur.

Les schéma ne reproduisent pas l'ensemble des éléments utiles à la production de biogaz et de biométhane, mais essentiellement les éléments utiles à la compréhension de l'invention; on s'est ainsi abstenu d'indiquer une partie des éléments contenus dans les différents blocs représentés sur les figures quand le détail de ces éléments n'est pas nécessaire pour décrire le fonctionnement de l'invention et quand ces éléments sont connus de l'homme du métier de sorte à ne pas alourdir inutilement les schémas. Ainsi, selon le schéma de la figure 1, le méthaniseur 1 produit par méthanisation à partir de matières organiques végétales ou animales (non représentées) du biogaz qui est ensuite stocké dans le stockage 2 du type équipé de bâche ou membrane gonflable; le biogaz quitte le stockage par la ligne 3 -une ligne 4 branchée sur cette ligne 3 permet d'envoyer en cas de nécessité tout ou partie du biogaz produit vers une torchère 5 pour y être brûlé. Le biogaz est transporté via la ligne 4 jusqu'à l'unité d'épuration 6 afin d'y être purifié, produisant ainsi du biométhane conforme aux exigences du réseau de gaz naturel dans lequel il doit être injecté. L'unité d'épuration comprend - en plus des différents éléments non représentés aptes à éliminer l'ensemble des espèces non désirées- au moins un compresseur 7 à vitesse variable et/ou une ligne de recyclage 8 autour du compresseur. Le biométhane quitte l'unité d'épuration 6 via la ligne 9 de transport pour entrer dans le poste d'injection 10 et être injecté via la ligne 11 dans le réseau de distribution de gaz naturel 12. Le poste d'injection 10 comprend de manière classique au moins une vanne de sectionnement, un détendeur, un moyen de comptage, un moyen d'analyse, et une ligne de retour du biométhane vers le stockage 2 en cas de non-conformité - cette dernière est représentée sur la figure, mais non référencée. Pour la mise en oeuvre de l'invention, le stockage 2 est équipé d'un capteur de pression (PT1) référencé 13, relié à un organe référencé 14 (VFD ou variable frequency drive) lui même relié au compresseur à vitesse variable 7 de l'unité de purification et permettant de faire varier la vitesse de rotation du moteur du compresseur pour faire le débit du gaz à comprimer) référencé 14. Alternativement, ou en complément, le capteur de pression 13 est relié à une vanne référencée 15 (PCV1 ou pressure control valve) laquelle placée sur la ligne 8 de recirculation autour du compresseur permet en détendant le gaz à la pression d'alimentation du compresseur de recirculer tout ou partie du débit à l'alimentation du compresseur.

L'invention a pour objectif d'ajuster la production de biométhane de l'unité d'épuration en fonction de la quantité de biogaz disponible dans le digesteur et/ou le stockage de biogaz, de façon à garder disponible une capacité de stockage de biogaz la plus importante possible; pour cela, selon la variante de l'invention représentée sur la figure 1, la quantité de biométhane produite par l'unité d'épuration est ajustée en fonction de la pression mesurée dans le stockage de biogaz par le capteur PT1 référencé 13 de la manière suivante. - Si la pression mesurée par le capteur 13 augmente, le débit de biogaz traité par l'unité d'épuration 6 augmente, cette augmentation est obtenue via le VFD 14 et/ou en fermant la vanne de recirculation 15. Le débit de biogaz traité peut ainsi augmenter jusqu'à atteindre le débit maximum que l'unité de purification peut traiter. - Si la pression mesurée par le capteur 13 est inférieure à la pression minimale correspondant à la quantité minimale requise dans le stockage, alors on diminue le débit de biogaz traité par l'unité d'épuration 6 de façon à rétablir au moins les conditions minimales de pression dans le stockage de biogaz. Cette diminution est obtenue via le VFD 14 et/ou en ouvrant la vanne de recirculation 15. Le débit de biogaz traité va ainsi diminuer jusqu'à atteindre le débit minimum que l'unité de purification peut traiter. - Lorsque la pression mesurée dans le stockage est stable - à une valeur satisfaisante pour le producteur - le débit de biogaz alimentant l'unité d'épuration est maintenu au débit nominal défini par le producteur pour optimiser le fonctionnement de l'unité d'épuration.

La figure 2 présente une variante de l'invention ; les éléments communs avec la figure 1 portent les mêmes références et ne seront pas décrits de nouveau ici, ni leur fonctionnement. Dans la configuration de la figure 2, il n'y a pas de stockage de biogaz distinct du methaniseur, la mesure de la pression de biogaz par le capteur de pression référencé 13 se fait au niveau du méthaniseur 1 dans lequel s'effectue aussi le stockage de biogaz (le capteur sera installé dans le ciel gazeux du méthaniseur). Dans cette configuration, la quantité de biométhane produite par l'unité d'épuration est ajustée en fonction de la pression mesurée dans le méthaniseur 1. L'invention fonctionne dans ce cas de la manière suivante. - Si la pression mesurée par le capteur 13 augmente, le débit de biogaz traité par l'unité d'épuration 6 augmente, cette augmentation est obtenue via le VFD 14 et/ou en fermant la vanne de recirculation 15. Le débit de biogaz traité peut ainsi augmenter jusqu'à atteindre le débit maximum que l'unité de purification peut traiter. - Si la pression mesurée par le capteur 13 est inférieure à la pression minimale correspondant à la quantité minimale requise dans le digesteur, alors on diminue le débit de biogaz traité par l'unité d'épuration 6 de façon à rétablir au moins les conditions minimales de pression dans le digesteur. Cette diminution est obtenue via le VFD 14 et/ou en ouvrant la vanne de recirculation 15. Le débit de biogaz traité va ainsi diminuer sans passer sous le débit minimum admis par l'unité de purification. - Lorsque la pression mesurée dans le stockage est stable - à une valeur satisfaisante pour le producteur - le débit de biogaz alimentant l'unité d'épuration est maintenu au débit nominal défini par le producteur pour optimiser le fonctionnement de l'unité d'épuration. La figure 3 présente une autre variante de l'invention ; les éléments communs avec les figures 1 et/ou 2 portent les mêmes références et ne seront pas décrits de nouveau ici, ni leur fonctionnement. Dans la configuration de la figure 3, le biogaz produit dans le méthaniseur 1 est ensuite stocké dans le stockage 2. Dans cette configuration, le stockage est du type équipé d'un toit flottant, et la quantité de biogaz stockée est déterminée par le niveau de la bâche ou du toit flottant via un moyen de mesure de niveau LS1 référencé 13'. L'invention fonctionne dans ce cas de la manière suivante. - Si le niveau mesuré dans le stockage 2 par le moyen de mesure de niveau 13' augmente, le débit de biogaz traité par l'unité d'épuration 6 augmente en conséquence, cette augmentation est obtenue via le VFD 14 et/ou en fermant la vanne de recirculation 15. Le débit de biogaz traité peut ainsi augmenter jusqu'à atteindre le débit maximum que l'unité de purification peut traiter. - Si le niveau mesuré dans le stockage 2 par le moyen de mesure de niveau 13' est inférieur au niveau minimal requis correspondant à la quantité minimale requise dans le stockage , dans ce cas le débit de biogaz traité par l'unité d'épuration 6 diminue -de façon à rétablir au moins le niveau minimal dans le stockage de biogaz. Cette diminution est obtenue via le VFD 14 et/ou en ouvrant la vanne de recirculation 15. Le débit de biogaz traité va ainsi diminuer jusqu'à atteindre le débit minimum que l'unité de purification peut traiter. - Lorsque le niveau mesuré dans le stockage est stable - à une valeur satisfaisante pour le producteur - le débit de biogaz alimentant l'unité d'épuration est maintenu au débit nominal défini par le producteur pour optimiser le fonctionnement de l'unité d'épuration.

La figure 4 présente une autre variante de l'invention ; les éléments communs avec les figures 1 à 3 ou l'une des figures 1 à 3 portent les mêmes références et ne seront pas décrits de nouveau ici, ni leur fonctionnement. Dans la configuration de la figure 4, le biogaz produit dans le méthaniseur 1 n'est pas stocké dans un stockage séparé, mais intégré au méthaniseur 1, le méthaniseur est du type équipé d'un toit flottant, et la quantité de biogaz stockée est déterminée par le niveau de la bâche ou du toit flottant via un moyen de mesure de niveau LS1 référencé 13'. L'invention fonctionne de la manière suivante. - Si le niveau de biogaz mesuré dans le digesteur 1 par le moyen de mesure de niveau 13' augmente, le débit de biogaz traité par l'unité d'épuration 6 augmente en conséquence, cette augmentation est obtenue via le VFD 14 et/ou en fermant la vanne de recirculation 15. Le débit de biogaz traité peut ainsi augmenter jusqu'à atteindre le débit maximum que l'unité de purification peut traiter. - Si le niveau de biogaz mesuré dans le digesteur 1 par le moyen de mesure de niveau 13' est inférieur au niveau minimal requis correspondant à la quantité minimale requise dans le digesteur, dans ce cas le débit de biogaz traité par l'unité d'épuration 6 diminue -de façon à rétablir au moins le niveau minimal de biogaz stocké. Cette diminution est obtenue via le VFD 14 et/ou en ouvrant la vanne de recirculation 15. Le débit de biogaz traité va ainsi diminuer jusqu'à atteindre le débit minimum que l'unité de purification peut traiter. - Lorsque le niveau mesuré dans le digesteur est stable - à une valeur satisfaisante pour le producteur - le débit de biogaz alimentant l'unité d'épuration est maintenu au débit nominal défini par le producteur pour optimiser le fonctionnement de l'unité d'épuration.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de production de biométhane pour alimenter un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel comprenant au moins les étapes suivantes : - une étape a) de production de biogaz par méthanisation de matières organiques, - une étape b) de stockage tampon du biogaz produit, - une étape c) de transfert - via une ligne de transfert - de biogaz à partir du stockage de l'étape b) pour alimenter l'étape d), - une étape d) d'épuration du biogaz fourni lors par l'étape c) pour produire du biométhane destiné à alimenter le réseau de distribution ou de transport de gaz naturel, - une étape e) d'alimentation du réseau de distribution ou de transport de gaz naturel via un poste d'injection équipé au moins de moyens de comptage et d'analyse du biométhane ainsi que des moyens de protection du réseau contre les sur-pressions comprenant au moins une vanne automatique pour interrompre l'injection du biométhane lorsque la pression de gaz dans le réseau est supérieure à une pression critique définie par l'opérateur du réseau, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre des étapes pour contrôler et ajuster le débit de biogaz alimentant l'étape d'épuration d) comprenant au moins : - une étape i) de mesure de la quantité de biogaz présente dans le stockage, - une étape j) d'adaptation du débit de biogaz alimentant l'étape d'épuration en fonction de la quantité de biogaz mesurée dans le stockage de sorte à maintenir ou rétablir la quantité de biogaz stockée à une valeur correspondant à une quantité minimale optimale Qopt définie par le producteur.
2. Procédé selon la revendication 1 dans lequel l'étape b) étant apte à stocker une quantité de biogaz comprise entre une quantité seuil minimale correspondant à une limite inférieure de sécurité d'approvisionnement et une quantité seuil supérieure correspondant à la capacité maximale du moyen de stockage, la quantité minimale optimale Qopt définie par leproducteur étant comprise entre 5% et 50% de la capacité maximale de préférence entre 10% et 30% de la capacité maximale du moyen de stockage.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel l'étape j) met en oeuvre l'une des actions suivantes : - lorsque la quantité de biogaz présente dans le stockage augmente ou est supérieure à la quantité Qopt, on augmente le débit de biogaz traité dans l'étape d) sans dépasser la capacité maximale de l'unité d'épuration, et en maintenant le débit de biométhane produit en dessous du débit maximum admis pour l'alimentation du réseau de gaz, - lorsque la quantité de biogaz dans le stockage est inférieure à la quantité Qopt, on diminue le débit de biogaz traité dans l'étape d), tout en le maintenant au moins égal à la capacité minimale de l'unité d'épuration, - lorsque la quantité de biogaz dans le stockage est stable, et conforme à la valeur Qopt, on maintient le débit de biogaz traité dans l'étape d),
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel l'étape b) de stockage utilise un stockage tampon -intégré au méthaniseur ou séparé- équipé d'une membrane ou d'une bâche gonflable, et la quantité de biogaz présent dans le stockage est déterminée par la mesure de la pression de gaz dans le stockage.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel l'étape b) de stockage utilise un stockage tampon -intégré au méthaniseur ou séparé- équipé d'un toit flottant ou d'une bâche flottante et la quantité de biogaz présent dans le stockage est déterminée par la mesure du volume occupé par le gaz dans le stockage.
6. Installation pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1 comprenant au moins : une mise à disposition de matières organiques, - un méthaniseur pour produire du biogaz à partir des dites matières organiques, - un moyen de stockage tampon du biogaz produit,- un moyen apte à épurer le biogaz en biométhane de sorte à produire du biométhane destiné à alimenter un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel, - un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel, en connection avec un poste d'injection équipé au moins de moyens de comptage et d'analyse du biométhane ainsi que des moyens de protection du réseau contre les sur-pressions comprenant au moins une vanne automatique pour interrompre l'injection du biométhane lorsque la pression de gaz dans le réseau est supérieure à une pression critique définie par l'opérateur du réseau, - une ligne pour le transfert du biogaz à partir du stockage vers le moyen apte à épurer le biogaz en biométhane, - une ligne pour le transfert du biométhane à partir du moyen apte à épurer jusqu'au poste d'injection, caractérisé en ce que l'installation comprend en outre au moins : - un moyen de mesure de la quantité de biogaz présente dans le stockage tampon, - un moyen apte à adapter le débit de biogaz alimentant le moyen d'épuration en fonction de la quantité de biogaz mesurée dans le stockage de sorte à maintenir ou rétablir la quantité de biogaz stockée à une valeur correspondant à une quantité minimale optimale Qopt définie par le producteur.
7. Installation selon la revendication 6 dans laquelle le moyen de stockage tampon - intégré ou séparé- est équipé d'une bâche ou d'une membrane gonflable, et le moyen de mesure de la quantité de biogaz présent dans le stockage est un capteur de pression du gaz dans ledit moyen stockage tampon.
8. Installation selon la revendication 6 dans laquelle le moyen de stockage tampon - intégré ou séparé- est équipé d'un toit ou d'une bâche flottante, et le moyen de mesure de la quantité de biogaz présent dans le stockage est un moyen de mesure du volume occupé par le biogaz dans le stockage tampon.30