JP2022510719A - バーナを備えた少なくとも１つの燃焼装置を含む設備のエネルギーおよび環境の最適化 - Google Patents

Abstract

本発明は、バーナ（３）を備えた少なくとも１つの燃焼装置（１）を含む設備のエネルギーおよび環境最適化のためのシステムに関する。このシステムは、バーナ（３）の少なくとも１つの燃料（３ａ）入口および／または酸化剤（３ｂ）入口に接続された電解槽（２）および注入システム（４）を備えている。注入システムは、そのような入口で、電解槽（２）からのガスならびに／またはこれらのガスと可燃性流体および／もしくは酸化性流体との混合物を注入することができる。電解槽（２）および／または注入システム（２）は、設備の燃焼装置（１）および／またはセンサ（６ｘ）から生じる少なくとも１つの情報に基づいて制御される。電気分解器は、装置を冷却するため、および／または燃焼装置（１）によって次に加熱（ＥＣ）されることを意図された水（ＥＰ）を予熱するための熱交換器（２ａ）を備えることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、バーナを備えた少なくとも１つの燃焼装置を含む設備のエネルギーおよび環境の最適化のためのシステムに関する。

バーナを備えた機器（ボイラ、炉など）、特に個人または集合住宅または企業の機器のエネルギー効率および寿命を改善できることが望ましいことが一般的に知られている。

特に、燃焼装置は、ごく一部のみが分子状酸素で残りが主に窒素である空気を主に酸化剤として使用するため、効率が制限される。

さらに、ＣＯ２、ＣＯ、窒素酸化物（ＮＯｘ）などの温室効果ガスや他の汚染物質、および酸化剤として空気を消費するこの既存の機器によって生成される汚染物質および有毒物質の排出を大幅に低減したいという要望がある。

また、この装置の操作に使用される化石燃料への依存と消費を低減したいという要望もある。

建物で消費されるエネルギーは確かにＣＯ２排出の主要な原因であり、燃焼装置の効率を改善することは、温室効果ガス排出に重大な影響を与える可能性が高いと特定された手段である。

汚染排出物と戦うためのもう１つの重要な方法は、太陽エネルギーや風力エネルギーのような再生可能エネルギーを特に電気の形で使用することである。

それらの用途、特に家庭での用途は、現在、それらが許容する電気エネルギーの生成が消費需要と同期していないことが多いという点で制限されている。

現在実装され始めている解決策の１つは、「Ｐｏｗｅｒ－ｔｏ－Ｇａｓ」である。これらの再生可能エネルギーから主に得られる電気は、水の電気分解によって水素に変換される。このように変換されたこれらのエネルギーは、都市ガスネットワークなどの現在のネットワークによって保存および輸送できる。

ただし、「Ｐｏｗｅｒ－ｔｏ－Ｇａｓ」の解決策は、今日でも広く展開されていない。特に、都市ガスなどの現在の都市地下ネットワークは、都市ガスと組み合わされているかどうかにかかわらず、圧縮された形で、特に水素を輸送するように常に適合されているわけではない。

さらに、都市ガスネットワークに接続されていない燃焼装置は、これらの「Ｐｏｗｅｒ－ｔｏ－Ｇａｓ」解決策の恩恵を受けることができない。代わりに、これらの燃焼装置は電気ネットワークに接続されており、場合によっては局所発電設備に接続されている。

さらに、電気分解による水素生成は、回収されない酸素生成を伴う。このことは、電解操作中に生成されたガスのかなりの部分の損失を表している。

最後に、電気分解で使用される電気エネルギーのかなりの部分が廃熱生成（ジュール効果）の形で失われ、回収されないため、この操作の全体的な効率が制限される。

したがって、都市ガスネットワークで輸送することなく、電気分解中に生成された酸素および熱を回収して、水素および／または酸素の生成および貯蔵を局所的に使用できるようにする解決策が一般的に必要とされている。この解決策により、バーナ付きの燃焼装置を備えた設備のエネルギーおよび環境の最適化が可能になる。

本発明の一般的な目的は、先行技術の欠点を克服することである。

この目的のために、本発明は、都市ガスネットワークに接続されているかどうかにかかわらず、特に個人または集合住宅または企業の燃焼装置を含む、少なくとも１つのバーナを含むすべてのタイプの燃焼装置を、これらの燃焼装置の近くにある局所電解槽とハイブリッド化することを提案する。本発明は、有利には、再生可能または再生不可能な電源を使用して、最初に炭素ベースの化石燃料を使用する燃焼装置内で脱炭素熱を生成することを可能にする。

これらの局所電解槽は、これらの燃焼装置の燃料入口および／または酸化剤入口に接続されている。

それらは、ＮＯｘ、ＣＯ２、ＣＯなどの汚染ガスや有毒ガスの発生の全部または一部を中和するために、局所的に生成された水素および／または酸素を個別にまたは混合の形態で注入することを可能にする。

この水素および／または酸素の注入のおかげで、特に電解槽によって供給されるこれらのガスの発熱量およびエネルギーの寄与のために、実行される燃焼および燃焼装置の効率が明らかに改善される。さらに、燃焼はよりクリーンであり、ファウリング（粒子の生成など）が少ないため、燃焼装置の耐久性が高まり、メンテナンスが限定的になる。

さらに、これらの電解槽は、エネルギー資源に対する世界市場の緊張のために増加し続ける初期化石燃料のコストを低減する。

燃焼装置への水素および／または酸素注入の分配は、燃焼装置、水素および／または酸素生成装置、ならびにセンサに接続することができる、設備に配置された電子モジュールによって制御される。

後者は、リモートサーバと交換して、設備の様々な動作パラメータを定期的にまたは要求に応じて送信する通信ユニットをさらに含み得る。

したがって、このサーバは、燃焼装置を構成する多数の設備の動作挙動を利用する。

さらに、このリモートサーバは、ガス注入分配プログラミングを変更する情報を送信するために、局所制御モジュールと交換できる。

さらに、そして有利には、設備の効率を改善するために、水素および／または酸素の生成中に電解槽によって放出される熱エネルギー自体が、燃焼装置内を循環する水を熱交換器によって予熱するために使用される（コージェネレーションによって失われた熱の回収）。

この熱エネルギーは、二次回路（家庭用温水用の給湯器など）への供給にも使用できる。

余剰の水素分子自体を局所的に貯蔵して、後で非同期的に使用して設備の燃焼装置に供給するか、燃料電池を使用して現場で電気エネルギーに変換することができる。

電解槽は、太陽光（太陽光発電パネル）、風力、水力、または任意の「グリーン」発電機などの再生可能エネルギー源から電力を供給することもできる。

特に、この再生可能エネルギー源は、燃焼装置が作動していないときに、水素および／または酸素を生成するために使用することができる。次に、こうして生成された水素および／または酸素が貯蔵される。

一般に、そのような局所システムにより、水素の生成、酸素の生成および回収、ならびに電気分解反応中に生成された熱エネルギーを回収することにより、非常に高い全体的な効率が可能になる。

さらに、ガス輸送とジュール効果によるエネルギー損失とが回避される。

したがって、一態様によれば、本発明は、少なくとも１つのバーナを含む少なくとも１つの燃焼装置を含む設備のエネルギーおよび環境最適化のためのシステムであって、
水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための少なくとも１つの装置と、
燃焼装置の少なくとも１つの燃料入口および／または酸化剤入口に接続された少なくとも１つの注入システムであって、水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための前記装置から来るガス、および／またはこれらのガスの混合物、ならびに燃料流体および／または酸化剤流体をそのような入口で注入することができる、注入システムと、
水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための装置、燃焼装置、および／または設備に装備されているセンサに接続された局所電子モジュールであって、燃焼装置および／または設備のセンサから来る少なくとも１つの情報の機能として、生成装置および／または注入システムを制御するモジュールと、を備えたシステムを提案する。

さらに別の態様によれば、水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための装置が、当該装置を冷却するための、および／またはその後燃焼装置によって続いて加熱されることを意図される水を予熱するための熱交換器を備えたシステムが提案される。

有利には、注入システムは、異なるモードに従って、燃焼装置のバーナの燃料入口および／または燃焼装置のバーナの酸化剤入口への水素ガスおよび／または酸素ガスの注入を制御するための流体構成要素を含む。

特に、電子モジュールは、燃焼装置のバーナの燃料入口への水素ガスおよび／または酸素ガスの全部または一部の注入を可能にするために、および／または燃焼装置のバーナの酸化剤入口への水素ガスおよび／または酸素ガスの全部または一部の注入を可能にするために、異なる注入モードを制御するように構成されている。

さらに、代替の実施形態によれば、注入システムは、水素ガスおよび／または酸素ガスと燃料流体または酸化剤流体との混合が、燃焼装置の少なくとも１つの燃料入口および／または酸化剤入口に注入される前に、前記システム内で実行されるように構成されている。

また、電子モジュールは、燃焼装置、および／または水素および／または酸素を生成するための装置、および／または設備のセンサ、のデータをリモートサーバに送信することを可能にする少なくとも１つの電気通信モジュールを含むことができる。

さらに、システムは、１つまたは複数の電子モジュールから受信した動作データを格納および処理して、例えば、保守情報を生成するリモートサーバを備えることができる。

可能な代替の実施形態では、水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための装置は、再生可能エネルギー電源に結合されている。

代替的または追加的に、システムはまた、水の電気分解生成装置によって生成された余剰の水素および／または酸素の全部または一部を貯蔵することができる局所貯蔵システムを備え、電子モジュールは、このように貯蔵された水素および／または酸素を続いて燃焼装置に供給するために、水素および／または酸素の生成と非同期化される方法で注入システムを制御することができる。

システムは、前記貯蔵システムに貯蔵された水素を入力として受け取り、水素を電気エネルギーに変換する燃料電池をさらに含み得る。

以下の説明は、純粋に例示的であり、非限定的である。説明は、添付図面と併せて読む必要がある。

本発明の可能な実施形態による電解槽を組み込んだボイラ回路、より一般的には、バーナを備えた少なくとも１つの燃焼装置および少なくとも１つのエネルギーおよび環境最適化システムを含むアセンブリ（１０で示される）を示す。 そのようなボイラのバーナとそのさまざまな吸気モードを概略的に示す。 電解槽および／または注入システムが燃焼装置に統合されている、少なくとも１つのエネルギーおよび環境最適化システムを含む設備を示す。

図１に示す設備は、燃焼装置１と電解槽２とを備えている。

装置１は、バーナ３を有し、任意のタイプ（ボイラ、オーブンなど）であり得る。この装置が一部を形成する設備は、一軒家などの建物ＢＡＴを備えることができる。あるいは、設備は集合住宅または会社の建物用に提供され得る。

図１の例では、燃焼装置１は、液体または気体の化石燃料Ｃ（家庭用燃料油、プロパン、ブタン、都市ガスなど）を使用する個別のボイラであり、その酸化剤ＯＸは空気である。これにより、住居用ＢＡＴのセントラルヒーティング、主温水回路または二次回路の暖房が保証される。

装置のバーナ３は、伝熱流体または温水回路ＥＣ－ＥＦ－ＥＰを加熱する。

電解槽２は、アルカリ膜またはプロトン交換膜（ＰＥＭ）などのいくつかのタイプの電解技術を使用することができる。

電解槽は、前記装置１と前記電解槽２との間の電子的および／または機械的インターフェースを単純化するために、燃焼装置１に有利に統合することができる。あるいは、電解槽は、燃焼装置１の外側にあるが、後者との混成を考慮して、前記装置１に可能な限り近い、後者と同じ場所に存在し得る。

電解槽の出力は、その効率と燃焼とを最適化する必要がある燃焼装置１に関連して寸法が定められている。例えば、個人の家庭での使用の場合、電解槽の電力は２００～３０００Ｗの間に設定できる。

水素Ｈ２および酸素Ｏ２を生成するために、ネットワークからの水、雨水、またはろ過水および／または精製水（脱塩、浸透、蒸留など）が、継続的かどうかに関係なく供給される。

設備、特に電解槽２のエネルギー効率を最適化するために、一方では、電解操作中に発生した熱を回収し、他方では、電解槽２を最適な機能のために冷却することを可能にしながら、加熱回路の戻りからの冷水ＥＦを交換器２ａに入れることができる。

この水ＥＰは、電解槽２の内部または出口に配置することができる熱交換器２ａによって、そこで生成される熱反応によって予熱され得る。熱交換器は、電解セル２ｃと統合されていてもされていなくてもよい。

この交換器２ａは、例えば、液体／液体の熱交換器または空気／液体の熱交換器である。

次に、電解槽２の交換器２ａから来る予熱水ＥＰは、加熱されるためにボイラ１に送られる（温水回路ＥＣ）。また、予熱水ＥＰは、二次回路（家庭用温水用の給湯器など）の供給にも使用できる。

電解槽２をボイラ内に直接組み込むことは、これによってより単純な流体移送を伴う機械的に単純なシステムが可能になるので有利である。これにより、設計／製造段階から電解槽を統合したボイラを設計することが可能になり、流体、機械、熱、電子、およびコンピュータの観点から構成要素／機能を可能な限り近づけることができる。これにより、コンパクトさ、重量、安全性、製造コストの面でも利点が得られる。

熱交換器２ａは、有利には、電解槽２に、または直接電解セル２ｃにさえ統合することができる。可能な限り最適な熱伝達を可能にするために、放出された熱を、機械的、流体的および熱的にセル２ｃの可能な限り近くで捕捉することが有利である。これにより、電解槽２の外部に移送され、熱伝達流体を介して熱量が移動する必要がある交換器によって誘導される熱損失や流体の制約が回避される。循環にはポンプも必要であり、追加のエネルギー消費を引き起こす。熱交換器２ａを電解槽２に、または電解セル２ｃに直接統合することにより、全体的な効率（熱的、エネルギー的、機械的、流体的など）が改善される。この技術的構成は、電解槽２をボイラ内に統合することが望まれる場合に明確な追加の利点となる。

水素Ｈ２ガスおよび／または酸素Ｏ２ガスは、ボイラ１の燃焼を改善するために、マルチチャネル注入システム４を介してボイラ１のバーナ入口３に送られる。

ハイブリッド化レジーム、すなわち、水素Ｈ２ガスおよび／または酸素Ｏ２ガスと、初期化石燃料Ｃおよび／または酸化剤ＯＸとの間の摂取比は、有利には、０％～１００％の範囲であり得る。

通常、都市ガスでは、燃焼装置１内の混合物は、水素Ｈ２（６～２０質量％のオーダー）で濃縮することができる。

ハイブリッド化は、こうして達成された化石燃焼への脱炭素エネルギーの寄与を提供する。特に、ハイブリッド化は、炭素と環境とのバランスを改善し（燃焼装置１のバーナ３の火炎Ｆは、より少ないＮＯｘ、ＣＯ２、ＣＯなどを生成する）、エネルギー効率を改善する。

特に、酸素Ｏ２はＮＯｘの形成を防ぎ、水素Ｈ２は化石燃料Ｃの燃焼を最適化する。

提案されたシステムは、電解槽２によって生成された酸素Ｏ２が、都市ガスネットワーク内の水素と同時に貯蔵および／または輸送され得ないため、大気中に放出される代わりにリサイクルされることを可能にすることにも留意されたい。

これにより、全体的な歩留まりが向上する。

酸素Ｏ２を回収することにより、交換器２ａによって実行されるコージェネレーションと組み合わせて、電気分解および燃焼過程の全体的な効率が増加し、電解槽２の全体的な熱効率は、最大９８％に達し得る。

ガス生産も現場で行われるため、ガスネットワークの輸送と適応との問題が回避される。

このシステムはまた、それらの数およびタイプが、ハイブリッド化する燃焼装置１に依存するために図１に網羅的に示されていない電解槽２、燃焼装置１、および／または設備のセンサ６ｘに接続された電子モジュール５を含む。

センサ６ｘは通常、熱プローブ、ガス流量計、圧力センサ、またはガス／液体流量計である。それらは、例えば、水または熱伝達流体がＥＣ－ＥＦ－ＥＰを循環する回路上に配置される。または、燃料Ｃおよび／または酸化剤ＯＸが循環する回路に配置することもできる。これらのセンサ６ｘはまた、燃焼装置１および／または電解槽２の内部にあってもよい。

モジュール５は、電解槽２および／または水素Ｈ２ガスおよび／または酸素Ｏ２ガスの燃焼装置１への取り込みを制御する。この電子モジュール５は、その制御電子機器２ｂに関連して、または関連していない状態で、電解槽２に統合されていてもされていなくてもよい。

電子モジュールが実行する制御は、燃焼装置１の電子機器１ａによって、および／または設備のセンサ６ｘによって送信される情報の機能である。

例えば、モジュール５は、燃焼装置１の起動が検出されたときに電解槽２を起動する。

また、モジュール５は、回路ＥＣ－ＥＦ－ＥＰ内を循環する水が所定の温度設定値に達していない限り、燃焼装置１の吸気口３ａおよび３ｂでの水素Ｈ２ガスおよび／または酸素Ｏ２ガスの吸気を制御する。

電解槽２の起動の検出は、例えば、典型的には、
ガス流量計６ｘによる化石燃料Ｃの消費による検出、
圧力センサ６ｘによる化石燃料Ｃの消費による検出（通常、消費は、低下または基準圧力よりも低い圧力が検出されたときに検出される）、
化石燃料Ｃの吸気バルブの電気的切り替えの検出、
電解槽２と燃焼装置１との間で対話する電子モジュール５によって確立された電子コマンドによる検出、のように、システム内の燃料Ｃの呼び出しの検出によって行われる。

より一般的には、モジュール５は、燃料Ｃ／酸化剤ＯＸの消費と整合して燃焼状態を制御するために、注入システム４を介したボイラ１へのＣ、ＯＸ、Ｈ２および／またはＯ２流体の取り込みを制御する。

モジュール５は、化石燃料Ｃの消費をできるだけ少なくすることを目的として、最大のエネルギー効率を得るために、燃焼装置１のタイプと使用される燃料Ｃとに応じてプログラムされる。

このシステムは、電解槽２から来るＨ２ガスおよび／またはＯ２ガスのための注入システム４をさらに含む。この注入システム４（通常、ミキサ、フラップ、制御バルブ（手動および／または電子制御）、ソレノイドバルブ、循環および／またはルーティングチューブ、制限などの機械部品および流体構成要素４ｘで構成される）は、燃焼装置１の少なくとも１つの燃料入口３ａおよび／または少なくとも１つの酸化剤入口３ｂに接続されている。

したがって、燃焼装置１は、特に燃料Ｃまたは酸化剤ＯＸのいずれかで水素Ｈ２ガスおよび／または酸素Ｏ２ガスを混合するためのいくつかの流体注入経路を規定する注入システム４を統合することができる。注入システム４は、注入接続８ａおよび８ｂによってバーナ３に接続されている。

例えば、これらのガスは、空気取り入れ口（酸化剤ＯＸ）を介して、燃焼装置１のバーナ３に別々にまたは同時に注入され得る。

ガスはまた、都市ガス入口（燃料Ｃ）を介して、別々にまたは同時に、燃焼装置１のバーナ３に注入され得る。

別の代替案では、水素ガス、酸素ガス、および燃料（または酸化剤）流体の間の混合は、この目的のために構成された注入システム４の内部で実行され得る。次に、入口３ａ／出口３ｂへの注入は、混合後に行われる。図２の例では、２つの注入口３ａおよび３ｂにより、それぞれ水素Ｈ２ガスおよび／または酸素Ｏ２ガスを注入できる：
入口３ａ：バーナ３のチャンバへのメタンＣ（注入パイプ８ａ）を伴う。
入口３ｂ：バーナ３の火炎Ｆに直接に空気ＯＸ（注入８ｂ）を伴う。

ミキサ４ａおよび４ｂは、これらの２つの入口３ａおよび３ｂの上流に提供され、それぞれに送られる水素Ｈ２および酸素Ｏ２の比率を制御する。

燃焼装置１の様々な入口にこの注入が可能であることにより、燃焼を最適化するために、流体Ｃ、ＯＸ、Ｈ２、Ｏ２のすべての可能な吸気モードがカバーされる。

与えられた低位発熱量（ＬＣＶ）に対して、異なる量の燃料が必要である。水素をメタンやＬＰＧ（プロパンやブタンなど）と比較すると、約３倍になる。つまり、同じＬＣＶを得るには、体積で約３倍の水素が必要である。このことは、水素（および／または酸素）が初期燃料に注入されると、その初期体積の一部が置き換えられるため、初期ＬＣＶの一部が除去されることを意味する。この影響を補償し、設備のエネルギー効率、性能／収率、またはエネルギー最適化を改善するには、バーナの酸化剤入口側にも水素および／または酸素を注入することが有利である。燃料量／ＬＣＶの制限を回避することに加えて、この吸気可能性（３ｂ）により、二重調整（燃料側および／または酸化剤側のエネルギー入力）と入力の１００％、すなわち：水素、酸素、酸化剤（通常は周囲空気）および初期燃料、の最終燃焼をより細かく制御することによって、可能なパラメータ化のより広い範囲がカバーされる。

この目的のために、制御された吸気モードはオン／オフまたは比例（０～１００％水素Ｈ２および／または酸素Ｏ２、燃料Ｃ側および／または酸化剤ＯＸ側）にすることができ、それによって流体を個別にまたは集合的に、混合されているかどうかにかかわらず、完全にまたは部分的に、燃焼装置１のバーナ３の入口３ａおよび／または３ｂのうちの少なくとも１つを介して注入することができる。これにより、完全な制御が可能になる。

電子モジュール５は、燃焼装置１の異なる動作段階に従って注入システム４を調整し、燃焼装置１のバーナ３における「最良の燃料／酸化剤比」を許容するように、異なる入口３ａおよび／または３ｂに注入される気液流を規定することができる。

特に、電子モジュール５は、次の機能を実行する。
・ボイラ１のフィードバック制御を保証する電子機器１ａによる要求の確立。
・初期水素Ｈ２および／または酸素Ｏ２流量を与えるための電解槽２の制御。
・吸気流体構成要素４ｘの開口部／流量の調整。

注入システム４の調整は、燃焼装置１の各モデル、特にそれらの動作速度および／またはバーナ３モデルへの正しい適合を可能にするために、電子的または手動のいずれかで実行できることにも留意されたい。

また、電子モジュール５は、リモートサーバ７とデータを交換することを可能にする少なくとも１つの電気通信モジュール５ａを備えている。通信は、ＧＳＭ携帯電話、ＲＦＩＤ、ＳｉｇＦｏｘ、ＬｏＲａ、ＬＴＥ－Ｍなどの低消費通信、複数の住居間の集中ノードへのＰＬＣ電流などの任意の手段で行うことができる。

サーバ７に転送されるデータは、例えば、燃焼装置１、電解槽２からの動作データ、ならびにシステムのセンサ６ｘまたは注入システム４の流体構成要素４ｘの設定からのデータである。

したがって、サーバ７は、とりわけ以下の機能、すなわち、異なるタイプの燃焼装置１からのデータの監視、保守、保存、および分析、を実行することができる。

化石燃焼のエネルギー最適化は、水素および／または酸素（燃料または酸化剤側）の注入によって可能になり、これらのガスは、水の電気分解システムによって生成される（可能な場合は交換器またはシステム内で熱を回収する）。そして、前記ガスは、組成物（特に、水素、酸素、酸化剤（一般に周囲空気）および初期燃料の体積比）を投与するためのマルチチャネルシステムによって混合される。初期燃料とバーナ入口の酸化剤のこの変更は、初期化石燃料の一部を電力消費量（電子）で置き換える効果がある。このエネルギー代替を環境的に意味のあるものにするためには、そのような設備を、低ＣＯ２排出量で生成された電気エネルギーを提供する再生可能電気エネルギー源に接続することは明らかであるように思われる。

ただし、システムが再生可能エネルギー源に恒久的に接続されていると、動作範囲が狭くなるため、これでは不十分である。特に、再生可能エネルギー源は夜間にうまく機能せず、断続的であり、または風や太陽がないときにうまく機能しないためである。さらに、設備が従来の電気ネットワークに恒久的に接続されている場合、代替する初期化石燃料よりも環境への影響が少ない電気エネルギーを消費することを保証することにより、いつ運用するのが適切かわからない。

したがって、配電ネットワークとの相互作用は、エネルギー最適化システムがその高付加価値の環境機能を提供できるようにするために有利である。この相互作用は、設備とそれが（電気的に）接続されている電気スマートグリッドとの間に接続されたリモート通信システムによって実現できる。このリモート通信により、設備の適応性が高まり、ＣＯ２排出量の少ない温水生産を実現できる。さらに、設備は、オペレータおよび／またはエネルギー調整器（サーバ）によって接続、監視、および／または制御され得る。これにより、一方では、さまざまなメカニズム（ブロックチェーン、エネルギー証明書など）を介して使用される電源を正しく選択／追跡することが可能になり、他方では、電気ネットワークによって決定されたパラメータ（制御信号、オフピーク／ピーク時間、青／緑時間など）に従って、ある電気エネルギー源から別の電気エネルギー源にリアルタイムで切り替えることが可能になる。自家消費のために局所発電所に切り替えることも可能である。自家発電所が設備の近くに存在するような実施形態では、通信システムおよびリモートサーバは、この局所電源に切り替えて、この切り替えを制御する方がよいと判断することができる。したがって、設備に最も環境的および／または経済的に競争力のある電子（この場合、局所およびオフグリッドで生成される）が供給されることを保証することが可能になる。

さらに、リモート通信システムは、有利には、セキュリティ、監視、エネルギー消費、電源のタイプによって消費されるエネルギー量、リアルタイムで達成および計算されるＣＯ２排出の観点からの節約に関連する異なるパラメータをサーバに送信することを可能にする。予測的および治療的メンテナンス、エネルギーサービスの請求、環境認証などに関連するさまざまなパラメータを送信することもできる。

したがって、分配ネットワークは、水素および／または酸素生成装置２の起動および停止を有利に制御することができ、リモートサーバ７は、燃料入口３ａに注入される水素、酸素および燃料流体の比率、ならびに酸化剤入口３ｂに注入される水素、酸素および酸化剤流体の比率を表すパラメータを送信することができる。

ＣＯ２排出量が最も少ない最も安価なエネルギーは、再生可能エネルギー源によって生成されたものであり、輸送距離が最も短く、消費が最も速いことが知られている。この設備は、生産に低ＣＯ２排出が必要なエネルギーが、化石燃焼の強化または代替に使用される状況で付加価値を提供する。この目的のために、設備が、エネルギー的および環境的に対象となる化石燃焼を最適化できるようにするために、選択される電源に関する情報を取得できることが有利である。したがって、この設備により、この電気エネルギーの貯蔵よりも競争力のある（環境的および経済的）直接電力消費を介して、初期燃料によって放出されたＣＯ２の汚染除去／削減が可能になる。さらに、ＣＯ２排出量の少ないエネルギー源は、他の生産システムよりも毎年安価になっているため、化石燃料の燃焼とＣＯ２排出量の少ないエネルギー源からの電気エネルギーとのハイブリッド化は、将来的に競争力が高まるであろう。そして、同じことが、自家生産で、オフグリッドで局所に生産される電気エネルギーにも当てはまる。

見てわかるように、提案されたシステムは、バーナ３を備えた１つまたは複数の燃焼装置１を組み込んだ既存の設備と容易に互換性がある。

これにより、改造または新しいガス輸送インフラストラクチャを開発することなく、水素ベクトルのエネルギー効率を最適化することができる。

ボイラのコンピュータは、燃焼パラメータに関する情報を有している。この燃焼のパラメータの変化に可能な限り迅速かつ正確に対応するために、設備はボイラと有利に通信／対話して、実行するのに最適な混合気（水素、酸素、酸化剤、初期燃料）ならびに注入比および注入経路（酸化剤および／または燃料）をリアルタイムで計算することができる。さらに、設備とボイラとの間の直接対話により、応答時間が変動する特定の高価なセンサ（流量計など）の使用が回避される。この直接的なコンピュータの相互作用により、安全性も向上する。

図１に示す例では、電解槽２は、再生可能エネルギー電源ＥＮＲに、この場合は設備の建物ＢＡＴの電力網に電力を供給するためにも使用される太陽光発電パネルに結合されている。

図１では、システムはまた、電解槽２によって生成された余剰水素Ｈ２の全部または一部を貯蔵することができる局所貯蔵システムＳ．Ｈ２を含む。システムはまた、電解槽２によって生成された余剰酸素Ｏ２の全部または一部を貯蔵することができる局所貯蔵システムＳ．Ｏ２を含むことができる。局所は、建物またはそのすぐ近くに貯蔵することを意味すると理解される。

電子モジュール５は、必要に応じて、水素および／または酸素Ｈ２の生成と同期しない方法で、貯蔵された水素および／または酸素をその後バーナ３に供給するために、注入システム４を制御する。

このように貯蔵された余剰水素Ｈ２および／または酸素Ｏ２は、電気エネルギーを生成するためにも使用できる（通常、図１では、燃料電池ＰＡＣは、システムＳ．Ｈ２に貯蔵された水素Ｈ２を入力として受け取り、水素を電気エネルギーに変換して建物ＢＡＴのネットワークに電力を供給する）。

［上記の実施例および図の概要］
以下の表は、図１、図２、および図３を参照して提示された、少なくとも１つの燃焼装置を含む設備のエネルギーおよび環境最適化システムの実施形態で実施される構成要素を要約している。

さらに特に有利な用途では、少なくとも１つのエネルギーおよび環境最適化システムを備えた設備が図３に示されており、電解槽２および／または注入システム４が燃焼装置３に直接統合されている。

Claims (15)

1. 少なくとも１つのバーナ（３）を含む少なくとも１つの燃焼装置（１）を含む設備のエネルギーおよび環境最適化のためのシステムであって、
   水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための少なくとも１つの装置（２）と、
   前記燃焼装置（１）のバーナ（３）の少なくとも１つの燃料入口（３ａ）および／または酸化剤入口（３ｂ）に接続された少なくとも１つの注入システム（４）であって、
   水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための前記装置（２）から来るガス、および／またはこれらのガスの混合物、ならびに燃料流体を前記燃料入口（３ａ）に注入すること、および／または
   水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための前記装置（２）から来るガス、および／またはこれらのガスの混合物、ならびに酸化剤流体を前記酸化剤入口（３ｂ）に注入すること
   ができる注入システム（４）と、
   水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための前記装置（２）、前記燃焼装置（１）、および／または、前記設備に装備されているセンサ（６ｘ）、に接続された少なくとも１つの電子モジュール（５）であって、前記燃焼装置（１）および／または前記設備のセンサ（６ｘ）から来る少なくとも１つの情報の機能として、前記生成装置（２）および／または前記注入システム（４）を制御するモジュール（５）と
   を備えることを特徴とするシステム。
2. 水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための前記装置（２）は、当該装置を冷却するため、および／または前記 燃焼装置（１）によって続いて加熱（ＥＣ）されることを意図された水（ＥＰ）を予熱するための熱交換器（２ａ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記注入システム（４）は、異なるモードに従って、前記燃焼装置（１）のバーナ（３）の前記燃料入口（３ａ）および／または前記燃焼装置（１）のバーナ（３）の前記酸化剤入口（３ｂ）への水素ガスおよび／または酸素ガスの注入を制御するための流体構成要素（４ｘ）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電子モジュール（５）は、前記燃焼装置（１）のバーナ（３）の前記燃料入口（３ａ）に水素ガスおよび／または酸素ガスの全部または一部を注入するために、および／または前記燃焼装置（１）のバーナ（３）の前記酸化剤入口（３ｂ）に水素ガスおよび／または酸素ガスの全部または一部を注入するために、異なる注入モードを制御するように構成されていることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記注入システムは、水素ガスおよび／または酸素ガスと燃料流体または酸化剤流体との混合が、前記燃焼装置の少なくとも１つの燃料入口および／または酸化剤入口に注入される前に、前記システム内で実行されるように構成されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記電子モジュール（５）は、前記燃焼装置（１）ならびに／または水素および／もしくは酸素を生成するための前記装置（２）のデータ、ならびに／または設備のセンサ（６ｘ）および／もしくは注入システム（４）のデータをリモートサーバ（７）に送信することを可能にする少なくとも１つの電気通信モジュール（５ａ）を備えることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. １つまたは複数の電子モジュール（５）から受信した動作データを格納および処理して保守情報を生成するリモートサーバ（７）を備えることを特徴とする、請求項６に記載のシステム。
8. 前記リモートサーバ（７）は、水素および／または酸素を生成するための前記装置（２）の起動を制御でき、および／または前記リモートサーバ（７）は、前記燃料入口に注入される水素および／または酸素および／または燃料流体の比率（３ａ）、および／または前記酸化剤入口に注入される水素および／または酸素および／または酸化剤流体の比率（３ｂ）表すパラメータを送信できる、請求項６または７に記載のシステム。
9. 水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための前記装置（２）が再生可能エネルギー（ＥＮＲ）電源に結合されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 前記水の電気分解による生成装置（２）によって生成された余剰の水素および／または酸素の全部または一部を貯蔵することができる局所貯蔵システム（Ｓ．Ｈ２）および／または局所貯蔵システム（Ｓ．Ｏ２）を備え、前記電子モジュール（５）は、こうして貯蔵された水素および／または酸素を続いて前記燃焼装置（１）に供給するために、水素および／または酸素の前記生成と非同期化される方法で前記注入システム（４）を制御することができることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のシステム。
11. 前記貯蔵システム（Ｓ．Ｈ２）に貯蔵された水素を入力として受け取り、前記水素を電気エネルギーに変換する燃料電池（ＰＡＣ）を備えることを特徴とする、請求項１０に記載のシステム。
12. バーナ（３）を備えた少なくとも１つの燃焼装置（１）と、請求項１から１１のいずれか一項に記載の少なくとも１つのエネルギーおよび環境最適化システムとを含むアセンブリ（１０）。
13. 前記燃焼装置（１）に、水の電気分解によって水素および／または酸素を生成するための装置（２）および／または注入システム（４）が統合されていることを特徴とする、請求項１２に記載のアセンブリ（１１）。
14. 前記燃焼装置（１）および前記注入システム（４）は、前記燃料入口（３ａ）に注入される水素および／もしくは酸素および／もしくは燃料流体の比率、ならびに／または前記酸化剤入口（３ｂ）に注入される水素および／もしくは酸素および／もしくは酸化剤流体の比率を表すパラメータを交換するように構成されている、請求項１２または１３に記載のアセンブリ（１１）。
15. 前記燃焼装置（１）がボイラである、請求項１から１１のいずれか一項に記載のエネルギーおよび環境最適化システムまたは請求項１２から１４のいずれか一項に記載のアセンブリの使用。
    
    

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