FR3016931A1 - Procede de stockage d'energie mecanique et/ou electrique par separation et melange a travers une membrane. - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à un procédé de stockage et de restitution d'énergie, dans lequel : Pour stocker de l'énergie provenant d'un apport externe, on extrait à l'aide d'au moins un séparateur à membrane un premier constituant d'une solution de ce constituant avec un deuxième constituant, en opérant sur au moins deux mélanges AB de ces deux constituants, à des concentrations différentes à l'entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs, et/ou en faisant circuler à contre-courant des mélanges de A et de B dans au moins un séparateur à membrane, et l'on stocke séparément des solutions ainsi enrichies et appauvries en l'un des constituants, l'énergie nécessaire au transfert dudit constituant au sein du ou des séparateurs à membrane (S) provenant au moins en partie de l'apport externe.

Description

La présente invention concerne les procédés et installations permettant le stockage d'énergie et sa restitution. Art antérieur Actuellement, le mode de stockage d'énergie mécanique ou d'énergie 5 électrique après conversion le plus répandu est le stockage gravitaire (Station de Transfert d'Energie par Pompage ou STEP en abrégé), qui présente l'inconvénient de nécessiter des dénivelés importants, obtenus en général en exploitant des sites en montagne, qui sont en nombre limité, et souvent éloignés des grandes zones de production et de consommation, impliquant un transport d'électricité sur des distances importantes, relativement coûteux et 10 générateur de déperditions d'énergie. Ce mode de stockage se heurte ainsi à des limites environnementales et économiques. Une autre option consiste à stocker l'énergie au moyen d'air comprimé. L'air comprimé peut être stocké dans des cavités souterraines, ce qui implique de disposer de sites géologiques adéquats, ou dans des enceintes sous pression, qui posent des problèmes 15 de réalisation et de coût. De tels moyens de stockage présentent l'avantage de pouvoir être facilement localisés sur la plupart des sites de production et/ou d'exploitation de l'énergie que l'on désire pouvoir stocker, mais la nécessité de stocker des quantités importantes de gaz sous pression entraîne des limitations physiques et économiques. Par ailleurs, la séparation par membrane d'un mélange de constituants A et B 20 en phase liquide homogène est connue depuis longtemps. Il existe de nombreux équipements industriels de séparation par osmose inverse ou par électrodialyse. L'osmose inverse est largement utilisée pour le dessalement de l'eau de mer. L'électrodialyse est surtout utilisée pour concentrer des saumures ou au contraire pour en réduire la teneur en sels. 25 La production d'énergie mécanique par mélange osmotique a déjà été envisagée pour récupérer l'énergie en principe disponible au moment où l'eau douce des rivières est mélangée avec l'eau salée des mers. Si le réservoir contenant l'eau salée est à une pression supérieure à celle de l'eau douce, l'eau douce migre vers l'eau salée tant que la différence de pression n'excède 30 pas une valeur limite (la limite théorique dans le cas de l'eau de mer est de l'ordre de 27 bars); la surpression ainsi créée peut être utilisée pour actionner une turbine.

Dès que le procédé de génération d'énergie mécanique à partir d'eau salée et d'eau douce par transfert d'eau douce à travers une membrane et passage du mélange ainsi obtenu à travers une membrane fut décrit par le Prof. Sidney Loeb de l'Université Ben Gourion, en 1973 dans le brevet US 3 906 250 A, il apparut que c'était là un moyen de 5 stocker de l'énergie sous forme de potentiel chimique et de restituer au moins une partie de cette énergie sous forme d'énergie mécanique. La possibilité d'utiliser une solution de sels tels que le carbonate d'ammonium, qui peuvent être facilement décomposés et séparés de l'eau par chauffage, a également été décrite, dans la demande de brevet US 2010/0183903 Al. 10 La possibilité de produire directement du courant électrique par un processus d'électrodialyse inverse a été également reconnue et a même fait l'objet de tests expérimentaux aux Pays-Bas, en vue de générer du courant électrique par mélange d'eau douce et d'eau de mer. Toutefois, bien que le principe général de stockage d'énergie sous forme de 15 potentiel chimique, avec restitution d'énergie par passage d'eau à travers une membrane soit connu, sa réalisation consistant à séparer puis à mélanger deux phases aqueuses dans le même module membranaire donne lieu à des rendements qui sont faibles et des performances limitées, du fait que le potentiel chimique varie tout au cours de l'échange et qu'une part significative de l'énergie stockée est perdue au cours des opérations de transfert 20 à travers la membrane. Résumé La présente invention vise à proposer un procédé et une installation qui remédient en tout ou partie aux inconvénients des systèmes existants, et notamment qui : soient simples, fiables, et d'une grande durée de vie, 25 - permettent de réaliser un stockage sur de longues périodes de temps sans dégradation des capacités de stockage, permettent d'opérer dans une large gamme de capacités, et permettent un stockage en phase liquide à basse pression. L'invention répond à ce besoin grâce à un procédé de stockage et de 30 restitution d'énergie, dans lequel : pour stocker de l'énergie provenant d'un apport externe, on extrait à l'aide d'au moins un séparateur à membrane un premier constituant d'une solution de ce constituant avec un deuxième constituant, en opérant sur au moins deux mélanges AB de ces constituants à des concentrations différentes à l'entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs, et/ou en faisant circuler à contre-courant des mélanges AB dans au moins un séparateur à membrane, et l'on stocke séparément des solutions ainsi enrichies et appauvries en l'un des constituants, l'énergie nécessaire au transfert de ce constituant au sein du ou des séparateurs à membrane provenant au moins en partie de l'apport externe, et/ou - pour restituer de l'énergie à un accepteur externe, on introduit en entrée d'au moins deux séparateurs à. membrane respectifs des solutions comportant l'un des constituants à des concentrations différentes, et/ou l'on fait circuler à. contre-courant des mélanges ayant des concentrations différentes en ce constituant, dans au moins un séparateur à membrane, l'énergie découlant du transfert dudit constituant au sein du ou des séparateurs à membrane étant restituée au moins partiellement à l'accepteur externe sous forme électrique et/ou mécanique.

Le procédé selon l'invention s'applique à une large gamme d'installations stationnaires et/ou embarquées. L'invention permet de réaliser des installations de stockage de relativement grande capacité, associées à des installations stationnaires de production d'électricité, pour répondre aux besoins des utilisateurs de systèmes de génération d'électricité par des 20 sources d'énergie intermittentes, notamment éolienne et solaire. L'invention met en oeuvre des opérations de mélange en phase liquide et de séparation au moins partielle entre au moins deux constituants A et B qui sont au moins partiellement miscibles entre eux. Au cours de la séparation entre les deux constituants A et B, de l'énergie est 25 consommée et stockée. Puis, au cours du mélange, elle est restituée. Le mélange AB peut être constitué, par exemple, par une phase aqueuse contenant un sel ou un fluide organique soluble dans l'eau, ou encore par un mélange de constituants organiques. Le constituant A peut-être de l'eau ou un solvant organique polaire. Le 30 constituant B doit être au moins en partie miscible avec le constituant A. Si le constituant A est de l'eau, le constituant B est de préférence un sel qui se dissout dans l'eau. Les systèmes eau-sel sont particulièrement appropriés, car ils peuvent être séparés dans de bonnes conditions par un séparateur à membrane. Les sels choisis sont de préférence des sels minéraux fortement solubles dans l'eau. Le constituant B peut être aussi constitué par un liquide ionique. Un liquide ionique est l'équivalent d'un sel, se décomposant en anions et en cations, lorsqu'il est en solution dans l'eau, mais il est liquide à la température de la concentration, ce qui permet d'opérer à une concentration élevée, sans risquer de précipiter une phase solide. Il existe à présent de très nombreux liquides ioniques recensés (un millier) et même commercialisés pour des applications variées (une centaine). Le constituant B n'est pas nécessairement un corps pur et peut être formé par un mélange, comme par exemple un mélange de sels.

Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, pour stocker l'énergie, on opère sur au moins deux mélanges AB de A et B à des concentrations différentes à l'entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs. En variante, on fait circuler à contre-courant des mélanges de A et de B dans au moins un séparateur à membrane. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, pour restituer de l'énergie, 15 on introduit en entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs des solutions comportant l'un des constituants, notamment le constituant B, à des concentrations différentes. En variante, pour restituer de l'énergie, l'on fait circuler à contre-courant des mélanges ayant des concentrations différentes en l'un des constituants, notamment le constituant B, dans au moins un séparateur à membrane. 20 De préférence, le mélange AB, le mélange A(B) riche en constituant A et le mélange (A)B riche en constituant B sont en phase liquide. Le mélange AB et le mélange A(B) riche en constituant A sont de préférence stockés à une pression inférieure ou égale à 50 bars, mieux à 10 bars ou moins. Dans le cas d'un dispositif de séparation par osmose inverse, le mélange B(A), riche en constituant B, peut être stocké à une pression 25 supérieure, de préférence inférieure à 100 bars, pour éviter l'utilisation d'une pompe- turbine à la sortie de la solution concentrée, comme cela est expliqué par la suite, en relation avec le schéma de la figure 3. Dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention, le constituant A est de l'eau et le constituant B un sel, de préférence minéral, tel qu'un chlorure, un bromure, un sulfate 30 ou un carbonate ou un mélange de sels, ou encore un liquide ionique. D'une façon générale, l'étape de séparation et de stockage de l'énergie est réalisée par osmose inverse en prélevant de l'énergie mécanique et l'étape de mélange et de déstockage de l'énergie est réalisée par le processus inverse, en restituant au moins une partie de l'énergie mécanique prélevée. En variante, l'étape de séparation et de stockage de l'énergie est réalisée par électrodialyse en prélevant de l'énergie électrique et l'étape de mélange et de déstockage 5 d'énergie est réalisée par le processus inverse, en restituant au moins une partie de l'énergie électrique prélevée. Les opérations de séparation et de mélange peuvent être réalisées en faisant circuler à contre-courant, de part et d'autre d'une membrane d'au moins un séparateur à membrane, deux phases liquides, dont l'une s'enrichit progressivement en constituant B, 10 tandis que l'autre s'appauvrit progressivement en constituant B, un mélange AB étant introduit à chaque extrémité du séparateur à membrane. Au cours de l'étape de séparation, une première fraction de mélange AB peut être envoyée à une première extrémité d'un séparateur à membrane, pompée à une pression relativement élevée, supérieure à la pression osmotique, en prélevant de l'énergie 15 mécanique, circuler dans une première série de compartiments en transférant au moins une partie du constituant A à travers une membrane sélective, et être évacuée à la sortie du séparateur à membrane sous forme d'un mélange (A)B concentré en constituant B, puis détendue. Une deuxième fraction de mélange AB peut être envoyée à l'extrémité opposée, en circulant à une pression relativement basse dans une deuxième série de compartiments, 20 un mélange A(B) pauvre en constituant B étant évacué à la sortie du séparateur à membrane. Au cours de l'étape de mélange la circulation des phases liquides dans les deux séries de compartiments peut être inversée, les mélanges A(B) et (A)B étant envoyés dans le séparateur à membrane et le mélange AB résultant étant évacué et détendu, en récupérant au moins une partie de l'énergie mécanique prélevée au cours de l'étape de 25 stockage. Dans un autre exemple de mise en oeuvre de l'invention, au cours de l'étape de séparation, une première fraction de mélange AB est envoyée dans un séparateur à membrane, circule dans une première série de compartiments, en étant soumise à une différence de potentiel par des électrodes reliées à un circuit électrique, au moins une partie 30 du constituant B étant transférée à travers la membrane, en consommant de l'énergie électrique, puis est évacuée à la sortie du séparateur sous forme d'un mélange A(B) appauvri en constituant B et détendue, tandis qu'une deuxième fraction de mélange AB circule dans une deuxième série de compartiments alternant avec les premiers, puis est évacuée à la sortie du séparateur sous forme d'un mélange (A)B enrichi en constituant B, dans lequel, au cours de l'étape de mélange, la circulation des phases liquides dans les deux séries de compartiments est inversée, les mélanges A(B) et (A)B étant envoyés dans le séparateur à membrane et le mélange AB résultant étant évacué, en récupérant dans le circuit électrique au moins une partie de l'énergie électrique prélevée au cours de l'étape de stockage. De préférence, les opérations de séparation et de mélange sont réalisées avec plusieurs étages opérant en série, chaque étage comprenant un séparateur à membrane, la I 0 fraction enrichie en constituant B sortant d'un étage i étant envoyée à l'entrée d'un étage suivant i+1, et la fraction enrichie en constituant A sortant de l'étage i étant envoyée à l'entrée d'un étage précédent i-1. Au cours de l'étape de séparation, le mélange AB entrant dans un étage de séparation et de mélange peut être scindé en deux fractions envoyées à deux extrémités 15 opposées d'un séparateur à membrane, circuler à contre-courant de part et d'autre d'une membrane sélective vis-à-vis du constituant A, la fraction circulant du côté à relativement haute pression s'enrichissant en constituant B et la fraction circulant du côté à relativement basse pression s'enrichissant en constituant A, la fraction enrichie en constituant A et la fraction enrichie en constituant B étant réintroduites aux deux extrémités de l'étage au 20 cours de l'étape de mélange et circulent en sens opposé, à contre-courant l'une de l'autre, deux fractions de mélange AB étant récupérées aux deux extrémités du séparateur à membrane. L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, tel que défini ci-dessus, comportant au 25 moins un séparateur à membrane pour extraire un premier constituant d'une solution de ce constituant avec un deuxième constituant, en opérant sur au moins deux mélanges de ces constituants à des concentrations différentes à l'entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs, et/ou en faisant circuler à contre-courant des mélanges de ces constituants dans ce séparateur à membrane, des moyens pour stocker séparément des 30 solutions ainsi enrichies et appauvries en premier constituant, l'énergie nécessaire au transfert de ce premier constituant au sein du ou des séparateurs à membrane provenant au moins en partie de l'apport externe, et/ou des moyens pour restituer de l'énergie à un accepteur externe, en introduisant en entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs des solutions comportant le premier constituant à des concentrations différentes, et/ou en faisant circuler à contre-courant des mélanges ayant des concentrations différentes en premier constituant dans au moins un séparateur à membrane, l'énergie découlant du transfert du premier constituant au sein du ou des séparateurs à membrane étant restituée au moins partiellement à l'accepteur externe sous forme électrique et/ou mécanique. Le ou les séparateurs à membrane peuvent être des séparateurs à osmose inverse ou des séparateurs à électrodialyse. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée 10 qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 illustre les échanges de matière lors de la mise en oeuvre de l'invention, - la figure 2 représente un étage d'une installation de séparation et de 15 mélange comportant au moins un séparateur à membrane par osmose inverse, - la figure 3 illustre la séparation et le mélange à travers une membrane sélective, la figure 4 représente un étage d'une installation de séparation et de mélange comportant au moins un séparateur à membrane par électrodialyse, 20 - la figure 5 représente de façon schématique et partielle un exemple d'installation selon l'invention, à au moins deux étages, - la figure 6 représente un étage d'une installation à au moins un séparateur à membrane alimenté par des flux à contre-courant, - la figure 7 illustre le transfert sélectif à travers la membrane d'un 25 séparateur à membrane, la figure 8 illustre une installation selon l'invention à trois étages, et la figure 9 illustre une autre installation selon l'invention, à deux étages. Une installation pour la mise en oeuvre de l'invention peut comporter, comme illustré sur la figure 1 : 30 une enceinte (I) contenant un mélange AB, une enceinte (II) contenant un mélange A(B) enrichi en constituant A, une enceinte (III) contenant un mélange (A) B enrichi en constituant B, - un dispositif de séparation et de mélange S à l'intérieur duquel, au cours d'une étape de stockage d'énergie, le mélange initial AB est séparé en une phase A(B) riche en constituant A et une phase (A)B riche en constituant B en prélevant une énergie mécanique W et à l'intérieur duquel les deux phases A(B) et (A)B sont mélangées en restituant une énergie mécanique W' au cours d'une étape de déstockage, l'énergie mécanique W' ainsi restituée représentant une fraction significative de l'énergie mécanique W prélevée. Au cours de l'étape de stockage, le mélange AB est envoyé par le conduit 1 dans le dispositif de séparation et de mélange S. La phase A(B) riche en constituant A est 10 envoyée par le conduit 2 dans l'enceinte (II) et la phase (A)B riche en constituant B est envoyée par le conduit 3 dans l'enceinte (III) . Au cours de l'étape de déstockage, la phase A(B) arrivant dans le dispositif de séparation et de mélange S par le conduit 2 est mélangée avec la phase (A)B arrivant par le conduit 3 et le mélange AB résultant est évacué par le conduit 1 et stocké dans l'enceinte 15 (1). Dans le cas d'un mélange eau-sel, au cours du transfert de l'eau à travers la membrane, soit au cours de l'étape de séparation, soit au cours de l'étape de mélange, la composition de la solution de sel dans l'eau qui circule dans les compartiments opérant à relativement haute pression évolue et le potentiel chimique résultant de la différence des 20 concentrations entre la solution et l'eau pure évolue également. La variation de potentiel chimique s'accompagne d'une variation de la pression osmotique ainsi que du potentiel électrique nécessaire pour transférer les ions en solution. Si l'on effectue les.deux étapes de séparation et de mélange dans un séparateur à membrane, en séparant puis en mélangeant à nouveau de l'eau relativement pure, il en 25 résulte des irréversibilités thermodynamiques importantes, qui se traduisent par des pertes significatives de rendement. En outre dans le cas d'un dispositif mettant en oeuvre une séparation par osmose inverse, la mise en oeuvre d'une solution fortement concentrée se traduit par des pressions osmotiques très élevées, ce qui représente une limitation dans les conditions d'utilisation d'un tel dispositif. 30 Pour cette raison, le procédé de stockage d'énergie mécanique et/ou électrique selon l'invention est caractérisé en ce que le transfert sélectif de l'un des constituants à travers la membrane, par exemple un constituant A constitué par de l'eau, est mené en faisant évoluer progressivement la composition du mélange au cours des étapes de séparation et de mélange, de façon à limiter les variations de potentiel chimique tout au cours du processus de transfert. Le mélange AB, le mélange A(B) enrichi en constituant A et le mélange (A)B 5 enrichi en constituant B sont de préférence en phase liquide. H est ainsi possible de stocker ces trois phases à une pression relativement basse, par exemple voisine de la pression atmosphérique. La capacité de stockage dépend du volume des phases liquides AB, A(B) et (A)B, contenues dans les enceintes (I), (II) et (11). Le stockage d'une phase aqueuse à une 10 pression voisine de la pression atmosphère est relativement peu coûteux en investissements et en frais opératoires. L'investissement dépend surtout du dispositif de séparation S. Il est donc conditionné principalement par la puissance mise en oeuvre au cours des phases de stockage et déstockage. Le procédé de stockage permet ainsi de réaliser des capacités de stockage qui peuvent être importantes à des coûts relativement bas et sur des durées qui 15 peuvent être longues. Comme indiqué ci-dessus, la séparation est effectuée par membrane sélective en consommant de l'énergie mécanique et/ou électrique et le mélange est effectué par le processus inverse, en restituant de l'énergie mécanique et/ou électrique. On a représenté un étage d'une installation comportant un séparateur à membrane à la figure 2. Le mélange 20 AB arrive par un conduit 1, dans le séparateur à membrane, encore appelé dispositif de séparation et de mélange, qui comprend une série de compartiments séparés par une membrane sélective. Au cours de l'étape de séparation, la membrane laisse passer sélectivement l'un des deux constituants A ou B. A la sortie, la phase liquide sortant d'un compartiment est soit enrichie en 25 constituant A et appauvrie en constituant B, soit enrichie en constituant B et appauvrie en constituant A. La phase liquide A(B) enrichie en constituant A est évacuée par un conduit 2 et la phase liquide (A)B enrichie en constituant B est évacuée par un conduit 3. Au cours de l'étape de mélange, les flux de circulation de chacune des phases sont inversés et les deux phases A(B) et (A)B sont mélangées pour restituer le mélange 30 initial AB. Tout séparateur à membrane peut être utilisé. Les deux principaux types de dispositifs pouvant être utilisés dans le cas d'un mélange formé par de l'eau (constituant A) et un sel (constituant B) sont fondés soit sur l'utilisation d'une membrane sélective à l'eau, le passage de l'eau au cours de l'étape de séparation étant assuré par pompage à une pression supérieure à la pression osmotique, en dépensant de l'énergie mécanique (osmose inverse), soit sur l'utilisation de membranes anioniques et cationiques qui laissent passer sélectivement les ions contenus en solution, le passage des anions et des cations étant assuré par l'effet d'un champ électrique, en dépensant de l'énergie électrique (électrodialyse). Au cours de l'étape de mélange, de l'énergie mécanique ou électrique est restituée, assurant le déstockage de l'énergie stockée au cours de l'étape de séparation.

Pour minimiser l'investissement, il est avantageux d'utiliser le même dispositif au cours de l'étape de séparation avec stockage d'énergie et au cours de l'étape de mélange avec déstockage d'énergie. Toutefois, il n'est pas exclu dans des cas particuliers, d'utiliser des dispositifs différents pour réaliser ces deux opérations, notamment si le fonctionnement de la membrane n'est pas réversible, par exemple dans le cas d'une membrane asymétrique. Comme indiqué ci-dessus, il est avantageux de faire évoluer progressivement la composition du mélange au cours des étapes de séparation et de mélange, de façon à limiter les variations de potentiel chimique tout au cours du processus de transfert. E existe différents modes de réalisation du procédé selon l'invention permettant d'y parvenir.

Dans une première version du procédé selon l'invention, l'étape de séparation et de stockage de l'énergie est opérée en transférant sélectivement l'un des constituants du mélange AB, par exemple le constituant A, à travers une membrane, tout en prélevant de l'énergie mécanique, et l'étape de mélange et de déstockage de l'énergie par le processus inverse, en restituant au moins une partie de l'énergie mécanique prélevée, le processus de transfert dudit constituant étant réalisé dans un dispositif multi-étagé, en ajustant les conditions de pression dans chaque étage de manière à se rapprocher des conditions de réversibilité thermodynamique. Dans une deuxième version du procédé selon l'invention, les étapes de séparation et de mélange sont réalisées en faisant circuler à contre-courant, de part et 30 d'autre de la membrane, deux phases liquides, dont l'une s'enrichit progressivement en l'un des constituants, par exemple le constituant B, tandis que l'autre s'appauvrit progressivement en se constituant, un mélange AB étant introduit à chaque extrémité du dispositif membranaire. Il est également possible de combiner ces deux modes de réalisation en réalisant un dispositif étagé, conformément à la première version du procédé selon 5 l'invention, dans lequel chacun des étages fonctionne conformément à la deuxième version du procédé selon l'invention. Il est possible de générer par unité de surface de membrane, dans l'invention, une puissance très supérieure à celle qui est obtenue dans le cas d'un mélange entre l'eau douce et l'eau de mer. Du fait que le même mélange est utilisé constamment dans une 10 enceinte fermée et du fait que l'on opère avec un mélange synthétique, il est possible d'éviter de nombreux problèmes de dégradation de la membrane et de risques de colmatage par suite de dépôts de phase solide, liés à l'utilisation d'eau de mer. Il est possible d'optimiser le choix du sel, pour optimiser la capacité de stockage et les performances technico-économiques du procédé. Par ailleurs, il n'est pas nécessaire de 15 produire de l'eau pure et la composition des deux phases A(B) et (A)B utilisées dans le procédé selon l'invention n'est pas soumises aux contraintes qui sont imposées dans le cas du dessalement de l'eau de mer. La séparation et le mélange des constituants A et 13 peuvent être réalisés, soit au moyen d'un dispositif osmotique tel que celui qui est schématisé sur la figure 3, soit au 20 moyen d'un dispositif d'électrodialyse tel que celui qui est schématisé sur la figure 4. Le mélange (AB) est constitué par exemple par une phase aqueuse salée : A est de l'eau et B est un sel, tel que par exemple le chlorure de sodium NaC1 ou le bromure de lithium LiBr. On peut utiliser différents sels ou mélanges de sels. Les sels choisis seront de 25 préférence fortement solubles dans l'eau. Il existe une très grande variété de sels, compte-tenu des différents anions possibles (chlorures, bromures, sulfates, carbonates, etc.) et des différents cations possibles (sodium, potassium, lithium, etc.). Le choix optimal du sel ou du mélange de sels reste à faire en tenant compte de ses propriétés physico-chimiques, mais aussi des conditions d'utilisation (en particulier, le sel est choisi pour être de 30 préférence non toxique) et de son coût. Le constituant B peut être aussi constitué par un liquide ionique. Un liquide ionique est l'équivalent d'un sel, se décomposant en anions et en cations, lorsqu'il est en solution dans l'eau, mais il est liquide à la température de la concentration, ce qui permet d'opérer à une concentration élevée, sans risquer de précipiter une phase solide. Il existe à présent de très nombreux liquides ioniques recensés (un millier) et même commercialisés pour des applications variées (une centaine). Les cations et les anions sont choisis en fonction de leurs propriétés hydrophiles. Les cations sont de préférence des cations à chaînes courtes. On peut utiliser notamment des cations centrés sur l'azote (tétraalkylamrnonium, alkylpyidinium, alkylimidazolium), le phosphore (phosphonium) ou le soufre (sulfonium). Les anions peuvent comprendre des ions halogénures, acétate, trifluoroacétate, triflate, bistrifilimide, alkylsulfate, sulfonate, tetrafluoroborate, hexafluorophosphate, etc... Dans le cas du dispositif osmotique schématisé sur la figure 3, au cours de l'étape de stockage (étape de séparation), le mélange (AB) est envoyé dans un séparateur à membrane comportant un module de séparation par osmose inverse M01, par le conduit 3 à l'aide de la pompe-turbine réversible PT1. Le module MO1 est équipé d'une membrane perméable à l'eau, mais arrêtant le sel. Dans le module MO1 la phase aqueuse salée est pompée à une pression suffisamment élevée pour faire passer de l'eau substantiellement débarrassée de sel à travers la membrane. Sur le schéma de la figure 3, la surface de membrane nécessaire pour réaliser la séparation a été représentée par une membrane séparant un compartiment opérant à 20 relativement haute pression d'un compartiment opérant à relativement basse pression. En pratique, pour déployer une surface de membrane suffisamment élevée, on réalise une pluralité de compartiments dans lesquels circule la solution à relativement haute pression, qui sont séparés par la surface de membrane d'une pluralité de compartiments, opérant à relativement basse pression, dans lesquels circule l'eau ayant été transférée à travers la 25 membrane, alternant avec les compartiments opérant à relativement haute pression. Il est également possible de faire circuler la solution dans une pluralité de tubes ou de fibres creuses, dont la paroi est constituée par la membrane de séparation. La pression dans les compartiments opérant à relativement haute pression dans lequel circule la solution salée doit donc être supérieure à la pression osmotique résultant 30 de la différence de salinité entre la phase aqueuse circulant dans le compartiment à relativement haute pression et la phase aqueuse circulant dans le compartiment à relativement basse pression.

Durant l'étape de stockage d'énergie (étape de séparation du mélange AB, schématisée sur la figure 3 (A), on sépare le mélange AB en phase aqueuse en une fraction (A)B qui est relativement concentrée en sel et une fraction A(B) relativement diluée en sel. La fraction enrichie en sel est détendue à travers la pompe-turbine réversible PT2 et évacuée par le conduit 3, tandis que la phase aqueuse appauvrie en sel est évacuée à basse pression par le conduit 2. La quantité d'énergie mécanique consommée dans la pompe-turbine PT1 étant supérieure à la quantité d'énergie restituée dans la pompe-turbine PT2, la séparation s'effectue en prélevant une quantité d'énergie mécanique W. Durant l'étape de déstockage d'énergie (phase de mélange), schématisée sur la 10 figure 3 (B), on réalise au contraire le mélange de la phase (A)B concentrée en sel et de la phase A(B) diluée en sel, de façon à retrouver le mélange initial (AB), tout en récupérant une quantité d'énergie mécanique W'. La phase relativement concentrée en sel arrive par le conduit 3. Elle est pompée par la pompe-turbine PT2 et diluée avec l'eau transférée à travers la membrane. La phase aqueuse ainsi obtenue est détendue à travers la pompe 15 turbine PT1 et évacuée par le conduit 1. La phase aqueuse relativement diluée en sel arrive dans le module MO1 par le conduit 2 et l'eau est transférée à travers la membrane. Le dispositif de stockage schématisé sur la figure 3 peut également être opéré en l'absence de la pompe-turbine PT2. Dans ce cas, la solution relativement concentrée en sel sortant par le conduit 3 est stockée sous pression. Ceci présente l'avantage d'éviter 20 l'équipement supplémentaire de la pompe-turbine PT2, ainsi que les pertes de rendement liées à la mise en oeuvre de la pompe-turbine PT2. Par contre, une telle disposition nécessite la mise en oeuvre d'une enceinte de stockage sous pression pour stocker la solution relativement concentrée évacuée par le conduit 3. Une autre possibilité consiste à réaliser la séparation et le mélange des 25 constituants A et B dans un dispositif d'électrodialyse, tel que celui qui est schématisé sur la figure 4. Dans le module d'électrodialyse ED1 schématisé sur la figure 4, alternent des membranes dites « anioniques », qui ne laissent passer que les anions (membranes MA sur le schéma de la figure 4) et des membranes dites « cationiques », qui ne laissent passer que 30 des cations, des électrodes positives et des électrodes négatives. Durant l'étape de séparation (stockage), un potentiel électrique est exercé sur les électrodes El et E2. L'électrode El est reliée au pôle positif du circuit électrique et forme l'anode, tandis que l'électrode E2 est reliée au pôle négatif et forme la cathode. Les cations se déplacent vers l'électrode négative (cathode), en traversant les membranes cationiques, tandis que les anions se déplacent vers l'électrode positive (anode) en traversant les membranes anioniques. De ce fait, la phase aqueuse est appauvrie en sel, 5 dans une première série de compartiments, en produisant des fractions appauvries en sel qui sont évacuées des desdits compartiments, le mélange de ces fractions appauvries en sel étant évacué par le conduit 3. Le sel dissous en phase aqueuse se concentre dans une deuxième série de compartiments qui alternent avec les compartiments de ladite première série. Le mélange des fractions de phase aqueuse concentrées en sel est évacué par le 10 conduit 2. De l'énergie électrique est consommée au cours de cette phase de séparation et de stockage d'énergie. Durant l'étape de mélange (déstockage), les flux sont inversés, un courant électrique est généré dans le circuit reliant les électrodes El et E2, tandis qu'une partie des anions et des cations de la fraction enrichie en sel repassent dans la fraction appauvrie en 15 sel, en formant à nouveau la solution initiale. Dans le cas du dispositif schématisé sur la figure 3, qui concerne un dispositif de séparation par osmose inverse, la teneur en sel évolue du côté de la membrane où circule la solution, tandis que de l'autre côté de la membrane circule de l'eau relativement pure, ne contenant que très peu de sel. Il en résulte une variation de la pression osmotique 20 et il est nécessaire dans ce cas d'appliquer une pression supérieure à la valeur la plus élevée de la pression osmotique. Au contraire, dans le cas de l'opération inverse de mélange, on ne peut évacuer la solution envoyée à la turbine de détente qu'à une pression inférieure à la valeur de la pression osmotique la plus faible. Ceci entraîne une perte significative de rendement. 25 De même, dans le cas du dispositif schématisé sur la figure 4, l'évolution de la teneur en sel du côté de la membrane où circule la solution entraîne une variation de la différence de potentiel nécessaire pour effectuer le transfert et si l'on applique la même différence de potentiel tout le long de l'écoulement de la solution, il en résulte également une irréversibilité thermodynamique. La quantité d'énergie dépensée est de ce fait accrue, 30 tandis que la quantité d'énergie récupérée est diminuée. Pour réduire de telles irréversibilités thermodynamiques et éviter la perte de rendement qui en résulte, une première possibilité, dans le procédé selon l'invention, consiste à monter plusieurs étages opérant en série, la pression à laquelle opère un étage étant d'autant plus élevée que la teneur en sel de la solution qui circule est grande. Une telle disposition est schématisée sur la figure 5. Au cours de la phase de séparation, la solution relativement concentrée en sel qui sort du module MO1 est pompée à une pression plus élevée pour être envoyée par le conduit 2 et par l'intermédiaire de la pompe-turbine PT2 dans le module M02, à l'intérieur duquel se poursuit la séparation entre la solution et l'eau pure qui circule du côté basse pression, en étant évacuée du module MO2 par le conduit 6 et envoyée au module M01, d'où elle ressort par le conduit 7. La solution concentrée est évacuée du module MO2 par le conduit 5 et détendue par la pompe-turbine PT3. Sur le schéma de la figure 5 sont représentés deux étages, mais il est possible d'augmenter le nombre d'étages. Il a été également découvert, et c'est là un autre objet de la présente invention, qu'il est possible d'améliorer sensiblement les conditions de réversibilité thermodynamique, en faisant circuler de part et d'autre de la membrane, une solution dont la teneur en sel évolue, de façon à maintenir sensiblement constante la pression osmotique. Il est possible, par exemple, d'opérer selon le schéma général de la figure 6. Dans ce cas, la solution qui arrive par le conduit 1 est divisée en une première fraction qui est envoyée par le conduit 11 dans le séparateur à membrane S, d'où elle ressort par le conduit 3, concentrée en sel, et une deuxième fraction qui est envoyée par le conduit 12 dans le séparateur à membrane, d'où elle ressort par le conduit 2 en ayant été diluée par la quantité d'eau transférée à travers la membrane. En faisant varier la fraction de solution qui est envoyée par le conduit 12, il est possible de réaliser une différence de potentiel chimique voisine aux deux extrémités du séparateur S et sensiblement constante tout au cours de l'échange. Dans le cas d'un dispositif faisant intervenir une séparation par osmose inverse, il en résulte une pression osmotique voisine aux deux extrémités du dispositif ainsi que tout au cours de l'échange et dans le cas d'un dispositif faisant intervenir une séparation par électrodialyse, il en résulte que la différence de potentiel nécessaire pour effectuer le transfert est également voisine aux deux extrémités du dispositif ainsi que tout au cours de l'échange. Dans le cas d'un dispositif faisant intervenir une séparation par osmose inverse, on peut opérer selon le schéma de principe de la figure 7. Au cours de la phase de séparation, schématisée sur la figure 7(A), la solution qui arrive par le conduit 1 est divisée en une première fraction qui est envoyée à une pression supérieure à la pression osmotique par le conduit 3 au module de séparation et mélange MO1 par l'intermédiaire de la pompe-turbine PT1 dans les compartiments opérant à relativement haute pression du module MO1 et une deuxième fraction qui est envoyée par le conduit 5 à une pression voisine de la pression atmosphérique dans les compartiments du module MO1 opérant à relativement basse pression, en étant envoyée à une extrémité opposée de celle par laquelle entre la solution circulant à relativement haute pression. Les deux solutions, celle qui est relativement plus concentrée en sel et celle qui est relativement moins concentrée en sel circulent ainsi à contre-courant et il est possible d'opérer dans des conditions telles que la pression osmotique est sensiblement constante tout au long du dispositif. Au cours de l'étape de mélange, schématisée sur la figure 7 (B), les flux sont inversés et la solution résultant du mélange avec l'eau transférée à travers la membrane est évacué par le conduit 3, en transférant de l'énergie par l'intermédiaire de la pompe-turbine 15 PT1. Exemple numérique 1 L'exemple numérique 1 est décrit en relation avec la figure 7. Par le conduit 1, on alimente, au cours de l'étape de séparation, le module de séparation membranaire MO1, par un débit de 1 kilogramme par seconde de solution de bromure de lithium contenant 20 43,4 % en poids de bromure de lithium. Une fraction de cette solution, représentant un débit de 0,852 kilogramme par seconde est envoyé par le conduit 3 au module M01. Le débit correspondant est pompé jusqu'à une pression de 182 bars. Le débit restant, représentant 0,148 kilogramme par seconde, est envoyé par le conduit 5 à l'extrémité opposée du module MOL La solution ainsi envoyée par le conduit 5 circule à contre- 25 courant de la solution qui arrive par le conduit 3, à une pression proche de la pression atmosphérique, en étant progressivement diluée par l'eau qui transfère à travers la membrane, tandis que la solution qui arrive par le conduit 3 est progressivement concentrée. En procédant de cette façon, on maintient tout le long de la membrane une différence de pressions osmotiques d'équilibre d'environ 170 bars. Au cours de l'étape de 30 séparation, un débit de 0,51 kilogramme par seconde d'eau est transféré à travers la membrane. Par le conduit 4, on évacue un débit de 0,344 kilogramme par seconde de solution concentrée contenant 57% en poids de bromure de lithium, et par le conduit 2, on évacue un débit de 0,656 kilogramme par seconde de solution diluée contenant 5,14% en poids de bromure de lithium. Au cours de l'étape de séparation on dépense 12,5 kW de puissance mécanique dans la pompe-turbine PT1 (hors rendement) et on récupère 3,5 kW de puissance 5 mécanique dans la pompe-turbine PT2 (hors rendement). Au cours de l'étape de mélange, on récupère une énergie mécanique d'environ 10,8 kW dans la pompe-turbine PT1 (hors rendement) et on dépense une puissance mécanique de 3,7 kW dans la pompe-turbine PT2 (hors rendement), soit avec un rendement des pompes turbines de 98%, un rendement global proche de 73%. 10 Le dispositif schématisé sur la figure 7 ne permet de réaliser qu'une séparation incomplète entre l'eau et le sel présents dans la solution, ce qui limite la quantité d'énergie qu'il est possible de stocker par unité de masse ou de volume de la solution. Pour pouvoir réaliser une séparation plus poussée, il est possible d'opérer selon le schéma de la figure 8, en montant plusieurs étages en série, opérant à une pression 15 croissante, lorsque la teneur en sel augmente. Dans l'exemple de réalisation schématisé sur la figure 8, au cours de l'étape de stockage d'énergie (phase de séparation), la solution qui arrive par le conduit 11 est scindée en une première fraction qui est envoyée par le conduit 13 et par l'intermédiaire de la pompe-turbine PT11 au module M010, d'où elle ressort en étant envoyée par l'intermédiaire de la pompe-turbine PT21 à une pression plus élevée par 20 le conduit 14 au module M011. La solution relativement concentrée qui sort du module M011 est envoyée par l'intermédiaire de la pompe-turbine PT22 et par le conduit 15 au module M012, d'où elle ressort par le conduit 16 en ayant été détendue par l'intermédiaire de la pompe-turbine PT23. La fraction de solution arrivant par le conduit 11, qui n'est pas envoyée à relativement haute pression par l'intermédiaire de la pompe-turbine PT11 au 25 module M010, est envoyée par le conduit 12 à l'entrée des compartiments opérant à relativement basse pression du module M012, d'où elle ressort par le conduit 21, en étant envoyée au module M011, d'où elle ressort par le conduit 22, en étant envoyée au module M010, d'où elle ressort par le conduit 23. La solution plus concentrée en sel et la solution relativement moins concentrée en sel circulent ainsi globalement à contre-courant. 30 Il est possible de réaliser une séparation poussée au cours de l'étape de stockage d'énergie, de façon à augmenter la densité de stockage, en utilisant la disposition alternative qui est représentée sur le schéma de la figure 9. Dans ce cas, au cours de la phase de séparation, la solution relativement concentrée sortant de chaque étage est scindée en une fraction qui est envoyée à l'étage suivant à une pression plus élevée et une fraction qui est envoyée à l'extrémité opposée de l'étage suivant. Ainsi, sur le schéma de la figure 9, la solution qui arrive par le conduit 10 est scindée en une fraction qui est envoyée par le 5 conduit 12 au moyen de la pompe-turbine PT11 à une pression relativement élevée au module de séparation membranaire SM1 et une fraction qui est envoyée par le conduit 11 à une pression relativement basse à l'extrémité opposée du module SM1 dans les compartiments opérant à relativement basse pression du module SM1. La solution concentrée sortant par le conduit 3 est scindée en une fraction qui est envoyée à une 10 pression relativement élevée au module de séparation membranaire SM2 et une fraction qui est détendue au moyen de la pompe-turbine PT14 et envoyée à une pression relativement basse à l'extrémité opposée du module SM2 dans les compartiments opérant à relativement basse pression du module SM2. Exemple numérique 2 15 L'exemple numérique 2 est décrit en relation avec la figure 9. Par le conduit 10, on alimente, au cours de l'étape de séparation, le module de séparation membranaire SM1, par un débit de 1,65 kilogramme par seconde de solution de bromure de lithium contenant 8,5 % en poids de bromure de lithium. Une fraction de cette solution, représentant un débit de 1,49 kilogramme par seconde, est envoyée par le conduit 12 au 20 module SM1. Le débit correspondant est pompé jusqu'à une pression de 183 bars au moyen de la pompe-turbine PT11 et mélangé avec un débit de 0,66 kilogramme par seconde arrivant par le conduit 14. Le débit restant, représentant 0,15 kilogramme par seconde, est envoyé par le conduit 11 à l'extrémité opposée du module SM1. La solution ainsi envoyée par le conduit 11 circule à une pression proche de la pression atmosphérique 25 à contre-courant de la solution à relativement haute pression qui arrive par l'intermédiaire des pompes-turbines PT11 et PT12, en étant progressivement diluée par l'eau qui transfère à travers la membrane, tandis que la solution qui arrive par l'intermédiaire de la pompe-turbine PT11 est progressivement concentrée. En procédant de cette façon, on maintient tout le long de la membrane une différence de pressions d'équilibre d'environ 170 bars. Au 30 cours de l'étape de séparation, un débit de 1,15 kilogramme par seconde d'eau est transféré à travers la membrane. Par le conduit 3, on évacue un débit de 1 kilogramme par seconde de solution concentrée contenant 43,4% en poids de bromure de lithium. Par le conduit 2, on évacue un débit de 1,30 kilogramme par seconde de solution diluée contenant 5,1% en poids de bromure de lithium. Pour transférer l'eau à travers la membrane, on dépense une puissance mécanique nette de 24 kW dans la pompe-turbine PT11 (hors rendement) et de 21 kW dans la pompe-turbine PT12 (hors rendement). Au cours de l'étape de mélange, on récupère une puissance mécanique d'environ 21 kW dans la pompe-turbine PT11 (hors rendement) et d'environ 18 kW dans la pompe-turbine PT12 (hors rendement), soit avec un rendement des pompes-turbines de 98%, un rendement global proche de 83%. Le deuxième étage fonctionne dans des conditions comparables à celles qui ont été décrites dans l'exemple numérique 1. Globalement, au cours de l'étape de stockage d'énergie, on sépare un débit de 1,65 kilogramme par seconde de solution de bromure de lithium contenant 18,3 % en poids de bromure de lithium en une fraction concentrée de solution de bromure de lithium contenant 57% en poids de bromure de lithium représentant un débit de 0,34 kilogramme par seconde et une fraction diluée de bromure de lithium contenant 5,1% en poids de bromure de lithium, représentant un débit de 1,30 kilogramme par seconde. Les solutions résultant du mélange d'eau et de sel, ainsi que les solutions diluées ou concentrées obtenues au cours de l'étape de séparation, sont stockées dans des enceintes de stockage, à une pression voisine de la pression atmosphérique. Toutefois, les fractions de solution concentrée obtenues à l'issue de l'étape de séparation peuvent être stockées sous pression, pour éviter la nécessité de mettre en oeuvre une pompe-turbine de pompage et/ou de détente. Les matériaux utilisés pour réaliser les enceintes de stockage peuvent être de nature diverse, par exemple en acier, en béton ou en matériau polymère. L'utilisation de matériaux polymères est particulièrement appropriée, si les mélanges utilisés sont corrosifs, ce qui peut être le cas notamment lorsque le mélange utilisé est formé par de l'eau et un sel. Il est également possible d'utiliser des matériaux métalliques revêtus d'un film de polymère, ou des matériaux composites. Les enceintes de stockage peuvent aussi être enfouies dans le sol. Différents types de modules membranaires peuvent être utilisés, tels que par 30 exemple des modules plans, faisant alterner des compartiments séparés par des membranes planes, des modules spirales, mettant en oeuvre une membrane enroulée en spirale ou encore des membranes tubulaires. On peut aussi utiliser des fibres creuses en matériau polymère. Différents types de membranes peuvent être également utilisés. Les membranes peuvent être par exemple à base d'acétate de cellulose, de polysulfone, de polyethersulfone, de polyacrylonitrile, de polyéthylène, de polypropylène, de polychlorure de vinyle.

Dans le cas d'une séparation par osmose inverse, la pression de fonctionnement d'un module membranaire peut être comprise entre quelques dizaines et quelques centaines de bars. La température de fonctionnement peut être proche de l'ambiante. Dans certains cas, il peut être avantageux d'opérer à une température supérieure à l'ambiante, 10 par exemple comprise entre 20 et 80°C, pour augmenter le flux de matière transférant à travers la membrane. Dans le cas d'une séparation par électrodialyse, la différence de potentiel appliquée est, par exemple, de l'ordre de 1 V par cellule, la différence de potentiel totale pouvant être comprise par exemple entre une dizaine de volts et quelques centaines de 15 volts. La température à laquelle on opère le processus de séparation et/ou de mélange est en général voisine de la température ambiante. Elle peut être plus élevée et comprise par exemple entre 50 et 100°C, de façon notamment à augmenter le flux de constituant A traversant la membrane.

20 L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. On peut combiner les particularités de réalisation des exemples illustrés au sein de variantes non illustrées. L'expression « comportant un » doit se comprendre comme étant synonyme de « comprenant au moins un ». 25

Claims (17)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de stockage et de restitution d'énergie, dans lequel : - pour stocker de l'énergie provenant d'un apport externe, on extrait à l'aide d'au moins un séparateur à membrane un premier constituant d'une solution de ce constituant avec un deuxième constituant, en opérant sur au moins deux mélanges AB de ces deux constituants, à des concentrations différentes à l'entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs, et/ou en faisant circuler à contre-courant des mélanges de A et de B dans au moins un séparateur à membrane, et l'on stocke séparément des solutions ainsi enrichies et appauvries en l'un des constituants, l'énergie nécessaire au transfert dudit constituant au sein du ou des séparateurs à membrane (S) provenant au moins en partie de l'apport externe, et/ou - pour restituer de l'énergie à un accepteur externe, on introduit en entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs des solutions comportant l'un des constituants à des concentrations différentes, et/ou l'on fait circuler à contre-courant des mélanges ayant des concentrations différentes en ce constituant dans au moins un séparateur à membrane, l'énergie découlant du transfert dudit constituant au sein du ou des séparateurs à membrane étant restituée au moins partiellement à l'accepteur externe sous forme électrique et/ou mécanique.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel pour stocker l'énergie on opère sur au moins deux mélanges de A et B à des concentrations différentes en l'un des constituants à l'entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs.
3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on fait circuler à contre-courant des mélanges de A et de B dans au moins un séparateur à membrane.
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel pour restituer de l'énergie on introduit en entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs des solutions comportant l'un des constituants à des concentrations différentes.
5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 30 lequel pour restituer de l'énergie l'on fait circuler à contre-courant des mélanges ayant des concentrations différentes en l'un des constituants dans au moins un séparateur à membrane.
6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le mélange AB le mélange A(B) riche en constituant A et le mélange (A)B riche en constituant B étant en phase liquide, et le mélange AB ainsi que le mélange A(B) étant de préférence stockés à une pression inférieure ou égale à 50 bars, mieux à 10 bars ou moins.
7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, le constituant A étant de l'eau et le constituant B un sel, de préférence minéral, tel qu'un chlorure, un bromure, un sulfate ou un carbonate ou un mélange de sels, ou encore un liquide ionique.
8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'étape de 10 séparation et de stockage de l'énergie étant réalisée par osmose inverse en prélevant de l'énergie mécanique et l'étape de mélange et de déstockage de l'énergie par le processus inverse, en restituant au moins une partie de l'énergie mécanique prélevée.
9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, l'étape de séparation et de stockage de l'énergie étant réalisée par électrodialyse en prélevant de 15 l'énergie électrique et l'étape de mélange et de déstockage d'énergie par le processus inverse, en restituant au moins une partie de l'énergie électrique prélevée.
10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, les opérations de séparation et de mélange étant réalisées en faisant circuler à contre-courant, de part et d'autre d'une membrane d'au moins un séparateur à membrane, deux phases 20 liquides, dont l'une s'enrichit progressivement en constituant B, tandis que l'autre s'appauvrit progressivement en constituant B, un mélange AB étant introduit à chaque extrémité du séparateur à membrane.
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 9, dans lequel au cours de l'étape de séparation, une première fraction de mélange AB est envoyée à une 25 première extrémité d'un séparateur à membrane, pompée à une pression relativement élevée, supérieure à la pression osmotique, en prélevant de l'énergie mécanique, circule dans une première série de compartiments en transférant au moins une partie du constituant A à travers une membrane sélective, est évacuée à la sortie du séparateur à membrane sous forme d'un mélange (A)B concentré en constituant B, puis détendue, une deuxième 30 fraction de mélange AB étant envoyée à l'extrémité opposée, en circulant à une pression relativement basse dans une deuxième série de compartiments, un mélange A(B) pauvre en constituant B étant évacué à la sortie du séparateur à membrane, et en ce qu'au cours del'étape de mélange la circulation des phases liquides dans les deux séries de compartiments est inversée, les mélanges A(B) et (A)B étant envoyés dans le séparateur à membrane et le mélange AB résultant étant évacué et détendu, en récupérant au moins une partie de l'énergie mécanique prélevée au cours de l'étape de stockage.
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape de séparation, une première fraction de mélange AB est envoyée dans un séparateur à membrane, circule dans une première série de compartiments, en étant soumise à une différence de potentiel par des électrodes reliées à un circuit électrique, au moins une partie du constituant B étant transférée à travers la membrane, en consommant de l'énergie électrique, puis est évacuée à la sortie du séparateur sous forme d'un mélange A(B) appauvri en constituant B et détendue, tandis qu'une deuxième fraction de mélange AB circule dans une deuxième série de compartiments alternant avec les premiers, puis est évacuée à la sortie du séparateur sous forme d'un mélange (A)B enrichi en constituant B, dans lequel, au cours de l'étape de mélange, la circulation des phases liquides dans les deux séries de compartiments est inversée, les mélanges A(B) et (A)B étant envoyés dans le séparateur à membrane et le mélange AB résultant étant évacué, en récupérant dans le circuit électrique au moins une partie de l'énergie électrique prélevée au cours de l'étape de stockage.
13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, les 20 opérations de séparation et de mélange étant réalisées avec plusieurs étages opérant en série, chaque étage comprenant un séparateur à membrane (M01 ;M02) , la fraction enrichie en constituant B sortant d'un étage i étant envoyée à l'entrée d'un étage suivant i+1, et la fraction enrichie en constituant A sortant de l'étage i étant envoyée à l'entrée d'un étage précédent i-l. 25
14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape de séparation, le mélange AB entrant dans un étage de séparation et de mélange est scindé en deux fractions envoyées à deux extrémités opposées d'un séparateur à membrane (SM1;SM2) , circulent à contre-courant de part et d'autre d'une membrane sélective vis-à-vis du constituant A, la fraction circulant du côté à relativement 30 haute pression s'enrichissant en constituant B et la fraction circulant du côté à relativement basse pression s'enrichissant en constituant A, la fraction enrichie en constituant A et la fraction enrichie en constituant B étant réintroduites aux deux extrémités de l'étage au 3 0 1 6 9 3 1 24 cours de l'étape de mélange et circulent en sens opposé, à contre-courant l'une de l'autre, deux fractions de mélange AB étant récupérées aux deux extrémités du séparateur à membrane.
15. 15. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, comportant au moins un séparateur à membrane (S) pour extraire un premier constituant (B) d'une solution de ce constituant (B) avec un deuxième constituant (A), en opérant sur au moins deux mélanges de ces constituants (A et B) à des concentrations différentes à l'entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs, et/ou en faisant circuler à contre-courant des mélanges de ces constituants (A et B) dans ce 10 séparateur à membrane, des moyens pour stocker séparément des solutions ainsi enrichies et appauvries en premier constituant (B), l'énergie nécessaire au transfert du premier constituant (B) au sein du ou des séparateurs à membrane provenant au moins en partie de l'apport externe, et/ou des moyens pour restituer de l'énergie à un accepteur externe, en introduisant en entrée d'au moins deux séparateurs à membrane respectifs des solutions 15 comportant le premier constituant (B) à des concentrations différentes, et/ou en faisant circuler à contre-courant des mélanges ayant des concentrations différentes en premier constituant (B) dans au moins un séparateur à membrane, l'énergie découlant du transfert du premier constituant (B) au sein du ou des séparateurs à membrane étant restituée au moins partiellement à l'accepteur externe sous forme électrique et/ou mécanique
16. 16. Installation selon la revendication 15, le ou les séparateurs à membrane étant des séparateurs à osmose inverse.
17. 17. Installation selon la revendication 15, le ou les séparateurs à membrane étant des séparateurs à électrodialyse.