FR3111742A1 - Systeme de stockage et de recuperation d'energie - Google Patents

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Abstract

Système de stockage et de récupération d’énergie Le système de stockage et de récupération d’énergie comprend un électrolyseur (4) pour transformer de l’eau en dihydrogène et dioxygène en utilisant de l’énergie électrique, une pile à combustible (6) pour générer de l’énergie électrique à partir de dihydrogène et de dioxygène tout en produisant de l’eau, un réservoir d’eau (8) et un circuit d’eau (10), le circuit d’eau (10) reliant fluidiquement le réservoir d’eau (8), d’une part, à l’électrolyseur (4) pour alimenter l’électrolyseur (4) en eau à partir du réservoir d’eau (8) et, d’autre part, à la pile à combustible (6) pour récupérer de l’eau produite par la pile à combustible (6), le système de stockage et de récupération d’énergie comprenant au moins un échangeur de chaleur (60) configuré pour un échange de chaleur entre un fluide caloporteur circulant dans l’échangeur de chaleur (60) et l’eau stockée dans le réservoir d’eau (8). Figure pour l'abrégé : Figure unique

Description

Système de stockage et de récupération d’énergie
La présente invention concerne un système de stockage et de récupération d’énergie, comprenant en particulier une pile à combustible et un électrolyseur.
Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui convertit de l’énergie chimique d’un combustible et d’un comburant en énergie électrique. Une pile à combustible utilise par exemple du dihydrogène comme combustible et du dioxygène comme comburant pour produire de l’électricité. Une telle pile à combustible produit en outre de l’eau. La pile à combustible utilise par exemple du dioxygène fourni par une source de dioxygène ou du dioxygène contenu dans l’air, l’air étant dans ce cas le comburant.
Un électrolyseur est un dispositif électrochimique qui utilise de l’énergie électrique pour réaliser une réaction chimique appelée « électrolyse ». Un électrolyseur d’eau réalise une électrolyse de l’eau, et décompose l’eau en dihydrogène et dioxygène.
Il est possible de prévoir un système de stockage et de récupération d’énergie comprenant un électrolyseur d’eau permettant d’utiliser de l’énergie électrique pour produire du dihydrogène et du dioxygène, et une pile à combustible permettant d’utiliser le dihydrogène préalablement produit(s) par l’électrolyseur pour produire de l’énergie électrique.
Ceci permet de stocker de l’énergie électrique sous forme d’énergie chimique à l’aide de l’électrolyseur, puis d’utiliser l’énergie chimique stockée pour produire de l’énergie électrique à l’aide de la pile à combustible.
Un tel système de stockage et de récupération d’énergie peut par exemple servir à stocker de l’énergie électrique fournie par une source d’énergie électrique intermittente sous forme d’énergie chimique. La source d’énergie électrique intermittente est par exemple une source d’énergie électrique renouvelable, telle qu’une source d’énergie électrique éolienne ou solaire.
Un tel système de stockage et de récupération d’énergie peut aussi s’avérer utile lorsque la source d’énergie électrique est un réseau de distribution d’électricité, le système de stockage et de récupération d’énergie permettant dans ce cas de pallier à une éventuelle défaillance du réseau de distribution d’électricité.
L’énergie électrique fournie par le système de stockage et de récupération d’énergie est utilisée pour alimenter une charge électrique. La charge électrique est par exemple l’installation électrique d’un bâtiment.
Un des buts de l’invention est de proposer un système de stockage et de récupération d’énergie qui soit efficace et qui présente un rendement satisfaisant.
A cet effet, l’invention propose un système de stockage et de récupération d’énergie comprenant un électrolyseur pour transformer de l’eau en dihydrogène et dioxygène en utilisant de l’énergie électrique, une pile à combustible pour générer de l’énergie électrique à partir de dihydrogène et de dioxygène tout en produisant de l’eau, un réservoir d’eau et un circuit d’eau, le circuit d’eau reliant fluidiquement le réservoir d’eau, d’une part, à l’électrolyseur pour alimenter l’électrolyseur en eau à partir du réservoir d’eau et, d’autre part, à la pile à combustible pour récupérer de l’eau produite par la pile à combustible, le système de stockage et de récupération d’énergie comprenant au moins un échangeur de chaleur configuré pour un échange de chaleur entre un fluide caloporteur circulant dans l’échangeur de chaleur et l’eau stockée dans le réservoir d’eau.
Le circuit d’eau permettant à la fois d’assurer de récupérer l’eau produite par l’électrolyseur, de récupérer de l’eau produite par la pile à combustible, et éventuellement d’alimenter et/ou de récupérer de l’eau d’un circuit de refroidissement de la pile à combustible permet une simplification du système de stockage et de récupération d’énergie.
Le dispositif de récupération de chaleur permet de valoriser la chaleur contenue dans l’eau stockée dans le réservoir d’eau, et ainsi d’améliorer l’efficacité énergétique du système de stockage et de récupération d’énergie. La chaleur peut être valorisée de différentes manières.
Dans des exemples de réalisation particuliers, le système de stockage et de récupération d’énergie comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la pile à combustible comprend un circuit de refroidissement, le circuit d’eau reliant fluidiquement le réservoir d’eau à une entrée d’eau du circuit de refroidissement pour alimenter le circuit de refroidissement en eau provenant du réservoir d’eau et/ou reliant fluidiquement le réservoir d’eau à une sortie d’eau du circuit de refroidissement pour récupérer dans le réservoir d’eau de l’eau sortant du circuit de refroidissement ;
- au moins un dit échangeur de chaleur est disposé à l’intérieur du réservoir d’eau ;
- au moins un dit échangeur de chaleur est disposé à l’extérieur du réservoir d’eau ;
- au moins un dit un échangeur de chaleur disposé à l’extérieur du réservoir d’eau entoure au moins partiellement le réservoir d’eau ;
- chaque échangeur de chaleur est relié à un dispositif de valorisation configuré pour utiliser la chaleur récupérée par l’échangeur de chaleur ;
- le dispositif de valorisation est ou comprend une installation d’eau sanitaire configurée pour utiliser la chaleur récupérée pour le chauffage d’eau sanitaire et/ou est ou comprend un dispositif de production de froid par sorption ;
- le circuit d’eau comprend au moins une pompe dont l’entrée est reliée au réservoir d’eau et dont la sortie est reliée fluidiquement à une entrée d’eau de l’électrolyseur et/ou à une entrée d’un circuit de refroidissement de la pile à combustible ;
- le circuit d’eau comprend une ligne de retour d’eau pour alimenter le réservoir d’eau avec un fluide provenant d’une sortie de dioxygène de l’électrolyseur ;
- le circuit d’eau comprend une vanne de retour d’eau pour réguler la pression, disposée sur la ligne de retour d’eau.
L’invention concerne aussi un procédé de stockage et de récupération d’énergie comprenant la transformation d’eau en dihydrogène et dioxygène en utilisant de l’énergie électrique à l’aide un électrolyseur, la génération d’énergie électrique à partir de dihydrogène et de dioxygène tout en produisant de l’eau à l’aide d’une pile à combustible, le procédé comprenant l’alimentation de l’électrolyseur en eau à partir d’un réservoir d’eau, la récupération de l’eau produite par la pile à combustible dans le réservoir d’eau, le procédé comprenant la réalisation d’un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et l’eau contenue dans le réservoir d’eau pour récupérer et valoriser la chaleur contenue dans cette eau.
Dans des modes de mise en œuvre particuliers, le procédé de stockage et de récupération d’énergie comprend une ou plusieurs des caractéristiques optionnelles suivantes, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- il comprend l’alimentation en eau d’un circuit de refroidissement de la pile à combustible à partir du réservoir d’eau et/ou la récupération dans le réservoir d’eau de l’eau sortant du circuit de refroidissement ;
- il comprend l’alimentation du réservoir d’eau avec un fluide fourni par une sortie de dioxygène de l’électrolyseur, le réservoir d’eau étant configuré pour séparer le dioxygène de l’eau dans le fluide fourni par ladite sortie de dioxygène ;
- il comprend l’alimentation en eau de l’électrolyseur et/ou d’un circuit de refroidissement de la pile à combustible à l’aide d’une même pompe alimentée à partir du réservoir d’eau ;
- il comprend la valorisation de la chaleur récupérée dans le réservoir d’eau dans un dispositif de valorisation, par exemple une installation d’eau sanitaire ou un dispositif de production de froid par sorption.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence à l’unique figure annexée qui représente un système de stockage et de récupération d’énergie.
Le système de stockage et de récupération d’énergie 2 de la Figure 1 comprend un électrolyseur 4, une pile à combustible 6, un réservoir d’eau 8 et un circuit d’eau 10, le circuit d’eau 10 reliant fluidiquement le réservoir d’eau 8 à l’électrolyseur 4 pour alimenter l’électrolyseur 4 en eau à partir du réservoir d’eau 8, et à la pile à combustible 6 pour récupérer de l’eau produite par la pile à combustible 6.
Optionnellement, la pile à combustible 6 possède un circuit de refroidissement 12 interne configuré pour la circulation d’eau à travers la pile à combustible 6 en vue de son refroidissement, et le circuit d’eau 10 relie fluidiquement le circuit de refroidissement 12 au réservoir d’eau 8 pour la circulation de l’eau contenue dans le réservoir d’eau 8 dans le circuit de refroidissement 12.
L’électrolyseur 4 est configuré pour électrolyser de l’eau de manière à produire du dihydrogène (H2) et du dioxygène (O2), en utilisant de l’énergie électrique fournie par une source d’énergie électrique 14.
L’électrolyseur 4 possède une entrée d’eau 4A, une sortie de dihydrogène 4B et une sortie de dioxygène 4C. En fonctionnement, la sortie de dihydrogène 4B fournit un fluide contenant du dihydrogène et éventuellement de l’eau, et la sortie de dioxygène 4C fournit un fluide contenant du dioxygène et éventuellement de l’eau.
L’entrée d’eau 4A de l’électrolyseur 4 est reliée fluidiquement au réservoir d’eau 8 par le circuit d’eau 10 pour alimenter l’entrée d’eau 4A de l’électrolyseur 4 en eau à partir du réservoir d’eau 8.
La sortie de dihydrogène 4B de l’électrolyseur 4 est reliée fluidiquement à un réservoir de stockage de dihydrogène 16, optionnellement via un séparateur eau/dihydrogène 18 configuré pour séparer l’hydrogène de l’eau éventuellement contenue dans le fluide sortant par la sortie d’hydrogène 4B.
Optionnellement, de l’eau récupérée par le séparateur eau/dihydrogène 18 est renvoyée à l’électrolyseur 4, par exemple via l’entrée d’eau 4A ou via une entrée d’eau recyclée 4D distincte de l’entrée d’eau 4A.
La sortie de dioxygène 4C de l’électrolyseur 4 est reliée fluidiquement au réservoir d’eau 8 par le circuit d’eau 10 pour envoyer le fluide sortant par la sortie de dioxygène 4C vers le réservoir d’eau 8. Ce fluide contient du dioxygène et éventuellement de l’eau.
Le réservoir d’eau 8 est avantageusement configuré pour séparer l’eau et le dioxygène. Le réservoir d’eau 8 définit séparateur liquide/gaz. Ceci permet de séparer le dioxygène de l’eau contenue dans le fluide provenant de la sortie de dioxygène 4C, pour récupérer le dioxygène et conserve l’eau dans le réservoir d’eau 8.
A cet effet, le réservoir d’eau 8 comprend par exemple un ciel 20 de forme convergente vers le haut, en particulier de forme tronconique convergente vers le haut, le ciel 20 étant muni d’un piquage 22 permettant de capter le dioxygène en haut du ciel, l’eau restant au fond du réservoir d’eau 8.
Le système de stockage et de récupération d’énergie 2 comprend avantageusement un réservoir de stockage dioxygène 24 relié au réservoir d’eau 8 pour récupérer le dioxygène et le stocker.
La pile à combustible 6 est du type utilisant du dihydrogène comme combustible et du dioxygène comme comburant pour produire de l’énergie électrique, la pile à combustible 6 produisant en outre de l’eau.
L’énergie électrique produite par la pile à combustible 6 est par exemple fournie à une charge électrique 25 reliée aux bornes de la pile à combustible 6, qui est par exemple une installation électrique d’un bâtiment.
La pile à combustible 6 comprend une entrée de combustible 6A pour recevoir le combustible, une entrée de comburant 6B pour recevoir le comburant, et une sortie d’eau 6C par laquelle sort l’eau produite par la pile à combustible 6.
L’entrée de combustible 6A est reliée fluidiquement à une source de dihydrogène, qui est de préférence le réservoir de stockage de dihydrogène 16. En variante, il pourrait s’agir d’un autre réservoir stockage de dihydrogène.
L’entrée de comburant 6B est reliée à une source de comburant 26. Le comburant est par exemple de l’air, la pile à combustible 6 utilisant alors le dioxygène contenu dans l’air. L’air est un mélange de gaz contentant du dioxygène. Dans ce cas, la source de comburant 26 est par exemple un capteur d’air, configuré pour capter de l’air ambiant.
En variante, la source de comburant 26 est une source de dioxygène, fournissant du dioxygène pur, par exemple le réservoir de stockage de dioxygène 24.
En option, un humidificateur 28 est disposé entre la source de comburant 26 et l’entrée de comburant 6B pour humidifier le comburant 6B avant son entrée dans la pile à combustible 6. L’humidification du comburant améliore les performances et la sécurité de la pile à combustible 6, en particulier s’il s’agit d’une pile à combustible à membrane(s) échangeuse(s) d’ions, qui requiert de maintenir chaque membrane échangeuse d’ions humide pour limiter les risques de défaillance.
La sortie d’eau 6C est reliée fluidiquement au réservoir d’eau 8, de manière à récupérer l’eau produite par la pile à combustible 6 dans le réservoir d’eau 8.
Optionnellement, un séparateur liquide/gaz 30 est disposé entre la sortie d’eau 6C et le réservoir d’eau 8 pour séparer l’eau des gaz contenus dans le fluide délivré par la sortie d’eau 6C. Ces gaz sont par exemple de l’air, du dioxygène et du diazote. Un tel séparateur liquide/gaz 30 est préférable notamment lorsque le comburant utilisé est de l’air et non du dioxygène.
Comme indiqué précédemment, la pile à combustible 6 possède en option un circuit de refroidissement 12 traversant la pile à combustible 6 et configuré pour la circulation d’eau à travers de la pile à combustible 6 pour le refroidissement de celle-ci. L’eau est alors utilisée comme fluide de refroidissement.
Le circuit de refroidissement 12 est relié fluidiquement au circuit d’eau 10 pour l’alimentation du circuit de refroidissement 12 en eau à partir du réservoir d’eau 8 et la récupération de l’eau sortant du circuit de refroidissement 12 dans le réservoir d’eau 8.
La pile à combustible 6 comprend une entrée de refroidissement 12A et une sortie de refroidissement 12B qui sont reliées fluidiquement au réservoir d’eau 8 par le circuit d’eau 10.
L’entrée de refroidissement 12A est reliée au circuit d’eau 10 pour recevoir de l’eau provenant du réservoir d’eau 8. La sortie de refroidissement 12B est reliée fluidiquement au réservoir d’eau 8 pour l’évacuation de l’eau de refroidissement dans le réservoir d’eau 8.
Le circuit d’eau 10 est ici configuré pour alimenter l’électrolyseur 4 et le circuit de refroidissement 12, à partir du réservoir d’eau 8.
Le circuit d’eau 10 comprend par exemple une pompe 32 dont l’entrée est reliée fluidiquement au réservoir d’eau 8 par une ligne d’entrée 34, et dont la sortie est reliée fluidiquement à l’entrée d’eau 4A de l’électrolyseur 4 par une ligne d’alimentation 36, et est reliée fluidiquement à l’entrée de refroidissement 12A de la pile à combustible 6 par une ligne de refroidissement 38.
L’entrée d’eau 4A de l’électrolyseur 4 et l’entrée de refroidissement 12A de la pile à combustible 6 sont donc toutes les deux reliées à la sortie de la pompe 32.
Optionnellement, le circuit d’eau 10 comprend un dispositif de répartition 40 configuré pour contrôler la répartition de l’eau fournie par la pompe 32 entre la ligne d’alimentation 36 et la ligne de refroidissement 38.
Le dispositif de répartition 40 comprend par exemple au moins une vanne de répartition 42, chaque vanne de répartition 42 étant disposée sur une parmi la ligne d’alimentation 36 et la ligne de refroidissement 38. Chaque vanne de répartition 42 est avantageusement une électrovanne.
Dans l’exemple illustré, le dispositif de répartition 40 comprend une vanne de répartition 42 disposée sur la ligne de refroidissement 38.
Le circuit d’eau 10 est configuré pour alimenter le réservoir d’eau 8 avec l’eau sortant de la sortie de dioxygène 4C de l’électrolyseur 4. Il comprend par exemple une ligne de retour d’eau 48 reliant fluidiquement la sortie de dioxygène 4C de l’électrolyseur 4 au réservoir d’eau 8. Optionnellement, la ligne de retour d’eau 48 est muni d’une vanne de retour d’eau 50 permettant de réguler la pression en amont de cette vanne de retour d’eau 50. La vanne de retour d’eau 50 est par exemple une vanne à régulation de pression associée à un capteur de pression 52 disposé sur la ligne de retour d’eau 48 en amont de la vanne de retour d’eau 50, la vanne de retour d’eau 50 comprenant un actionneur pour commander la vanne de retour d’eau 50 en fonction de la pression mesurée par le capteur de pression 52. La vanne de retour d’eau 50 permet de pressuriser le circuit de l’électrolyseur 4 si besoin, certains électrolyseurs fonctionnant sous pression.
Le circuit d’eau 10 est configuré pour alimenter le réservoir d’eau 8 avec l’eau sortant du circuit de refroidissement 12 de la pile à combustible 6 par la sortie de refroidissement 12B. Le circuit de refroidissement 12 comprend par exemple une ligne de retour de refroidissement 54 reliant fluidiquement la sortie de refroidissement 12B au réservoir d’eau 8. Optionnellement, la ligne de retour de refroidissement 54 est munie d’un clapet anti-retour 56. Un tel clapet anti-retour 56 évite par exemple une remontée de gaz provenant du réservoir d’eau 8 ou de l’électrolyseur 4 dans le circuit de refroidissement 12.
Le circuit d’eau 10 comprend par exemple une ligne de réception 58 reliant fluidiquement la sortie d’eau 6C de la pile à combustible 6 au réservoir d’eau 8, optionnellement via le séparateur liquide/gaz 30 lorsqu’il est prévu.
Le réservoir d’eau 8 est configuré pour la récupération de la chaleur contenue dans l’eau contenue dans ce réservoir d’eau 8. Le réservoir d’eau 8 est par exemple équipé d’un échangeur de chaleur 60, configuré pour un échange de chaleur entre l’eau contenue dans le réservoir d’eau 8 et un fluide caloporteur.
L’échangeur de chaleur 60 est configuré pour un échange de chaleur entre l’eau et le fluide caloporteur à travers des parois de l’échangeur de chaleur 60, l’eau et le fluide caloporteur restant séparés par lesdites parois.
Dans l’exemple de réalisation illustré, l’échangeur de chaleur 60 est disposé à l’intérieur du réservoir d’eau 8, de manière à être plongé dans l’eau. Le fluide caloporteur circulant dans l’échangeur de chaleur 60 récupère alors la chaleur de l’eau.
Dans un autre exemple de réalisation, l’échangeur de chaleur est disposé à l’extérieur du réservoir d’eau 8. L’échangeur de chaleur 60 s’étend en particulier autour du réservoir d’eau 8. L’échange de chaleur entre l’eau contenue dans le réservoir d’eau 8 s’effectue à travers une paroi externe du réservoir d’eau 8.
L’échangeur de chaleur 60 est relié fluidiquement à un dispositif de valorisation 62 qui est configuré pour utiliser la chaleur récupérée dans le réservoir, en particulier pour utiliser la chaleur récupérée le fluide caloporteur.
Dans un exemple de réalisation, le dispositif de valorisation 62 est par exemple un dispositif de chauffage d’eau sanitaire. Ainsi, l’eau sanitaire peut être chauffée, ce qui évite ou au moins limite le chauffage nécessaire à réaliser à l’aide d’un dispositif de chauffage classique, utilisant par exemple de l’énergie renouvelable ou de l’énergie fossile.
Dans un autre exemple de réalisation, le dispositif de valorisation 62 est par exemple un dispositif de production de froid par sorption, en particulier par absorption ou par adsorption.
Un tel dispositif de production de froid utilise par exemple un changement d’état liquide/vapeur d’un fluide de refroidissement pour prélever la chaleur nécessaire à ce changement d’état (chaleur latente) dans un fluide caloporteur, le fluide de refroidissement à l’état de vapeur étant absorbé dans un liquide d’absorption ou adsorber dans un solide d’adsorption, ce qui évite la saturation en vapeur du fluide de changement d’étant, et utilise la chaleur récupérée dans le réservoir d’eau 8 pour la désorption du fluide de refroidissement.
Un tel dispositif de production de froid 8 refroidit le fluide caloporteur, qui peut être utilisé par exemple pour la climatisation d’un bâtiment.
En fonctionnement, le système de stockage et de récupération d’énergie permet la mise en œuvre d’un procédé de stockage et de récupération d’énergie tel que décrit ci-dessous.
Dans une phase de stockage et de récupération d’énergie, le procédé de stockage et de récupération d’énergie comprend la production et optionnellement le stockage de dihydrogène et de dioxygène à l’aide de l’électrolyseur 4, et en utilisant l’eau stockée dans le réservoir 8 et en utilisant l’énergie électrique fournie par la source d’énergie électrique 14.
Dans une phase de récupération d’énergie, le procédé de stockage et de récupération d’énergie comprend la production d’énergie électrique à l’aide de la pile à combustible 6 utilisant du dihydrogène et du dioxygène pour produire l’énergie électrique.
Le dihydrogène est par exemple le dihydrogène préalablement produit par l’électrolyseur 4 et stocké. Le dioxygène est par exemple celui produit préalablement par l’électrolyseur 4 et stocké ou du dioxygène présent dans l’air utilisé comme comburant.
Dans les différentes phases, le procédé de stockage et de récupération d’énergie comprend la réalisation d’un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et l’eau contenue dans le réservoir d’eau 8, ici à l’aide de l’échangeur de chaleur, pour récupérer et valoriser la chaleur contenue dans cette eau.
Le procédé de stockage et de récupération d’énergie comprend par exemple la valorisation de la chaleur récupérée dans le réservoir d’eau 8 dans le dispositif de valorisation 62, par exemple une installation d’eau sanitaire ou un dispositif de production de froid par sorption.
Avantageusement, le procédé de stockage et de récupération d’énergie comprend l’alimentation du réservoir d’eau 8 avec le fluide fourni par une sortie de dioxygène 4C de l’électrolyseur 4, le réservoir d’eau 8 étant configuré pour séparer le dioxygène de l’eau dans le fluide fourni par ladite sortie de dioxygène 4C.
Avantageusement, le procédé de stockage et de récupération d’énergie comprend l’alimentation en eau de l’électrolyseur 4 et/ou d’un circuit de refroidissement 12 de la pile à combustible 6 à l’aide de la même pompe 32 alimentée à partir du réservoir d’eau 8.
La réparation du débit d’eau entre l’électrolyseur 4 et le circuit de refroidissement est par exemple réalisée à l’aide du dispositif de répartition 40 comprenant au moins une vanne de répartition 42.
Grâce à l’invention, il est possible d’obtenir un système de stockage et de récupération d’énergie qui est simple, notamment parce qu’il possède un circuit d’eau contenant un réservoir d’eau commun à la pile à combustible, à l’électrolyseur et optionnellement au circuit de refroidissement de la pile à combustible.
La mise en place d’un circuit unique d’eau pour la pile à combustible et l’électrolyseur permet d’optimiser la gestion thermique de l’ensemble par une simplification de la distribution fluidique, une meilleure valorisation de la chaleur produite et in fine une augmentation du rendement énergétique.
Elle permet en conséquence une diminution du nombre d’équipements incorporés dans le système (pompe, électrovanne, échangeur, …) et ainsi une diminution de son coût et une augmentation du rendement énergétique global.
Le système de stockage et de récupération d’énergie est en outre efficace énergétiquement, en particulier parce que le réservoir d’eau peut être utilisé pour récupérer de la chaleur. Ceci permet d’augmenter le rendement énergétique du système de stockage et de récupération d’énergie et ainsi d’améliorer le modèle économique de ce système de stockage et de récupération d’énergie.
Par ailleurs compte tenu de la diminution du nombre de composants intégrés dans le circuit de gestion thermique et d’eau, on obtient une augmentation significative du rendement énergétique global de cette batterie hydrogène.
Le réservoir d’eau peut aussi également servir de réserve d’eau chaude sanitaire. Dans ce cas, le réservoir d’eau est relié à un circuit d’eau sanitaire d’un bâtiment.
En outre, avantageusement, le réservoir d’eau est configuré pour fonctionner comme un séparateur de dioxygène, permettant de récupérer le dioxygène produit par l’électrolyseur. Un tel réservoir d’eau peut fonctionner à basse pression, typiquement à la pression atmosphérique. Il peut avantageusement être mis à l’atmosphère de manière passive, par exemple via un évent. Ceci permet d’améliorer la sécurité du système de stockage et de récupération d’énergie relativement au dihydrogène (H2) en comparaison des technologies classiques comprenant un séparateur de récupération du dioxygène (O2) qui est pressurisé.
Elle permet en conséquence une diminution du nombre d’équipements incorporés dans le système (pompe, électrovanne, échangeur, …) et ainsi une diminution de son coût et une augmentation du rendement énergétique global.

Claims (15)

  1. Système de stockage et de récupération d’énergie comprenant un électrolyseur (4) pour transformer de l’eau en dihydrogène et dioxygène en utilisant de l’énergie électrique, une pile à combustible (6) pour générer de l’énergie électrique à partir de dihydrogène et de dioxygène tout en produisant de l’eau, un réservoir d’eau (8) et un circuit d’eau (10), le circuit d’eau (10) reliant fluidiquement le réservoir d’eau (8), d’une part, à l’électrolyseur (4) pour alimenter l’électrolyseur (4) en eau à partir du réservoir d’eau (8) et, d’autre part, à la pile à combustible (6) pour récupérer de l’eau produite par la pile à combustible (6), le système de stockage et de récupération d’énergie comprenant au moins un échangeur de chaleur (60) configuré pour un échange de chaleur entre un fluide caloporteur circulant dans l’échangeur de chaleur (60) et l’eau stockée dans le réservoir d’eau (8).
  2. Système de stockage et de récupération d’énergie selon la revendication 1, dans lequel la pile à combustible (6) comprend un circuit de refroidissement (12), le circuit d’eau (10) reliant fluidiquement le réservoir d’eau (8) à une entrée d’eau (12A) du circuit de refroidissement (12) pour alimenter le circuit de refroidissement (12) en eau provenant du réservoir d’eau (8) et/ou reliant fluidiquement le réservoir d’eau (8) à une sortie d’eau (12B) du circuit de refroidissement (12) pour récupérer dans le réservoir d’eau (8) de l’eau sortant du circuit de refroidissement (12).
  3. Système de stockage et de récupération d’énergie selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel au moins un dit échangeur de chaleur (60) est disposé à l’intérieur du réservoir d’eau (8).
  4. Système de stockage et de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un dit échangeur de chaleur (60) est disposé à l’extérieur du réservoir d’eau (8).
  5. Système de stockage et de récupération d’énergie selon la revendication 4, dans lequel au moins un dit un échangeur de chaleur (60) disposé à l’extérieur du réservoir d’eau (8) entoure au moins partiellement le réservoir d’eau (8).
  6. Système de stockage et de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque échangeur de chaleur (60) est relié à un dispositif de valorisation (62) configuré pour utiliser la chaleur récupérée par l’échangeur de chaleur (60).
  7. Système de stockage et de récupération d’énergie selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de valorisation (62) est ou comprend une installation d’eau sanitaire configurée pour utiliser la chaleur récupérée pour le chauffage d’eau sanitaire et/ou est ou comprend un dispositif de production de froid par sorption.
  8. Système de stockage et de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit d’eau (10) comprend au moins une pompe (32) dont l’entrée est reliée au réservoir d’eau (8) et dont la sortie est reliée fluidiquement à une entrée d’eau (4A) de l’électrolyseur (4) et/ou à une entrée d’un circuit de refroidissement (12) de la pile à combustible (6).
  9. Système de stockage et de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit d’eau (10) comprend une ligne de retour d’eau (48) pour alimenter le réservoir d’eau (8) avec un fluide provenant d’une sortie de dioxygène (4C) de l’électrolyseur (4).
  10. Système de stockage et de récupération d’énergie selon la revendication 9, dans lequel le circuit d’eau (10) comprend une vanne de retour d’eau (50) pour réguler la pression, disposée sur la ligne de retour d’eau (48).
  11. Procédé de stockage et de récupération d’énergie comprenant la transformation d’eau en dihydrogène et dioxygène en utilisant de l’énergie électrique à l’aide un électrolyseur (4), la génération d’énergie électrique à partir de dihydrogène et de dioxygène tout en produisant de l’eau à l’aide d’une pile à combustible, le procédé comprenant l’alimentation de l’électrolyseur (4) en eau à partir d’un réservoir d’eau (8), la récupération de l’eau produite par la pile à combustible (6) dans le réservoir d’eau (8), le procédé comprenant la réalisation d’un échange de chaleur entre un fluide caloporteur et l’eau contenue dans le réservoir d’eau (8) pour récupérer et valoriser la chaleur contenue dans cette eau.
  12. Procédé de stockage et de récupération d’énergie selon la revendication 11, comprenant l’alimentation en eau d’un circuit de refroidissement (12) de la pile à combustible (6) à partir du réservoir d’eau (8) et/ou la récupération dans le réservoir d’eau (8) de l’eau sortant du circuit de refroidissement (12).
  13. Procédé de stockage et de récupération d’énergie selon la revendication 11 ou la revendication 12, comprenant l’alimentation du réservoir d’eau (8) avec un fluide fourni par une sortie de dioxygène (4C) de l’électrolyseur (4), le réservoir d’eau (8) étant configuré pour séparer le dioxygène de l’eau dans le fluide fourni par ladite sortie de dioxygène (4C).
  14. Procédé de stockage et de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, comprenant l’alimentation en eau de l’électrolyseur (4) et/ou d’un circuit de refroidissement (12) de la pile à combustible (6) à l’aide d’une même pompe (32) alimentée à partir du réservoir d’eau (8).
  15. Procédé de stockage et de récupération d’énergie selon l’une quelconque des revendications 11 à 14, comprenant la valorisation de la chaleur récupérée dans le réservoir d’eau dans un dispositif de valorisation, par exemple une installation d’eau sanitaire ou un dispositif de production de froid par sorption.
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