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1. WO2011144198 - TRANSPORT ET STOCKAGE D'HYDROGÈNE

Numéro de publication WO/2011/144198
Date de publication 24.11.2011
N° de la demande internationale PCT/DE2011/000422
Date du dépôt international 19.04.2011
CIB
C01B 3/00 2006.01
CCHIMIE; MÉTALLURGIE
01CHIMIE INORGANIQUE
BÉLÉMENTS NON MÉTALLIQUES; LEURS COMPOSÉS
3Hydrogène; Mélanges gazeux contenant de l'hydrogène; Séparation de l'hydrogène à partir de mélanges en contenant; Purification de l'hydrogène
C01B 3/02 2006.01
CCHIMIE; MÉTALLURGIE
01CHIMIE INORGANIQUE
BÉLÉMENTS NON MÉTALLIQUES; LEURS COMPOSÉS
3Hydrogène; Mélanges gazeux contenant de l'hydrogène; Séparation de l'hydrogène à partir de mélanges en contenant; Purification de l'hydrogène
02Production d'hydrogène ou de mélanges gazeux contenant de l'hydrogène
B65G 5/00 2006.01
BTECHNIQUES INDUSTRIELLES; TRANSPORTS
65MANUTENTION; EMBALLAGE; EMMAGASINAGE; MANIPULATION DES MATÉRIAUX DE FORME PLATE OU FILIFORME
GDISPOSITIFS DE TRANSPORT OU D'EMMAGASINAGE, p.ex. TRANSPORTEURS POUR CHARGEMENT OU BASCULEMENT, SYSTÈMES TRANSPORTEURS POUR MAGASINS OU TRANSPORTEURS PNEUMATIQUES À TUBES
5Emmagasinage des fluides dans des excavations ou cavités naturelles ou artificielles souterraines
C01B 3/50 2006.01
CCHIMIE; MÉTALLURGIE
01CHIMIE INORGANIQUE
BÉLÉMENTS NON MÉTALLIQUES; LEURS COMPOSÉS
3Hydrogène; Mélanges gazeux contenant de l'hydrogène; Séparation de l'hydrogène à partir de mélanges en contenant; Purification de l'hydrogène
50Séparation de l'hydrogène ou des gaz contenant de l'hydrogène à partir de mélanges gazeux, p.ex. purification
C01B 3/34 2006.01
CCHIMIE; MÉTALLURGIE
01CHIMIE INORGANIQUE
BÉLÉMENTS NON MÉTALLIQUES; LEURS COMPOSÉS
3Hydrogène; Mélanges gazeux contenant de l'hydrogène; Séparation de l'hydrogène à partir de mélanges en contenant; Purification de l'hydrogène
02Production d'hydrogène ou de mélanges gazeux contenant de l'hydrogène
32par réaction de composés organiques gazeux ou liquides avec des agents gazéifiants, p.ex. de l'eau, du gaz carbonique, de l'air
34par réaction d'hydrocarbures avec des agents gazéifiants
CPC
C01B 2203/0233
CCHEMISTRY; METALLURGY
01INORGANIC CHEMISTRY
BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; ; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
2203Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
02Processes for making hydrogen or synthesis gas
0205containing a reforming step
0227containing a catalytic reforming step
0233the reforming step being a steam reforming step
C01B 3/00
CCHEMISTRY; METALLURGY
01INORGANIC CHEMISTRY
BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; ; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
3Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it
C01B 3/02
CCHEMISTRY; METALLURGY
01INORGANIC CHEMISTRY
BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; ; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
3Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it
02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing ; a substantial proportion of; hydrogen
C01B 3/34
CCHEMISTRY; METALLURGY
01INORGANIC CHEMISTRY
BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; ; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
3Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it
02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing ; a substantial proportion of; hydrogen
32by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
34by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
C01B 3/506
CCHEMISTRY; METALLURGY
01INORGANIC CHEMISTRY
BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; ; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
3Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it
50Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
506at low temperatures
Y02P 20/133
YSECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
20Technologies relating to chemical industry
10Process efficiency
133Renewable energy sources, e.g. sunlight
Déposants
  • DIETRICH, Karl-Werner [DE]/[DE]
Inventeurs
  • DIETRICH, Karl-Werner
Données relatives à la priorité
10 2010 020 762.417.05.2010DE
10 2010 031 777.221.07.2010DE
10 2010 034 711.618.08.2010DE
10 2010 035 260.824.08.2010DE
10 2010 052 260.023.11.2010DE
Langue de publication allemand (DE)
Langue de dépôt allemand (DE)
États désignés
Titre
(DE) TRANSPORT UND SPEICHERUNG VON WASSERSTOFF
(EN) TRANSPORT AND STORAGE OF HYDROGEN
(FR) TRANSPORT ET STOCKAGE D'HYDROGÈNE
Abrégé
(DE)
Mit Wasserstoff als Sekundärenergieträger werden erneuerbare Energien zusammen mit dem Erdgas gespeichert und über das Gasnetz transportiert. Erneuerbare Energien werden in Form von Wasserstoff schneller verfügbar als in Form von Elektrizität, da keine neuen Hochspannungsleitungen gebaut werden müssen. Außerdem werden erneuerbare Energien so grundlastfähig. Die vorliegende Erfindung beschreibt die Überführung von z.B. Wind- oder Solarstrom in Wasserstoff und dessen Einleiten in Erdgas. Zusammen mit dem Erdgas wird der Wasserstoff in der Erdgaslagerstätte gespeichert und/oder in dem Erdgasnetz zur Verbrauchsstelle transportiert. Wegen der physikalischen und brenntechnischen Unterschiede zwischen Wasserstoff und Erdgas sind solche Mischungen bei unstetem Mischungsverhältnis, wie es in er Natur der erneuerbaren Energien liegt, nicht ohne laufende Messung des Wasserstoffgehaltes zu verwenden. So muss beispielsweise der Wasserstoffgehalt direkt vor der Verbrennung bestimmt und die Dosierung der Gasmischung ihrem Brennwert angepasst werden. Eine Maßnahme, die praktisch an jeder Verbrauchsstelle erforderlich wird und die sowohl technisch als auch rechtlich begleitet werden muss. Technisch, indem der Gaszähler nicht nur Volumen, sondern z.B. über die Dichte auch den Wasserstoffgehalt misst und rechtlich weil der schwankende Brennwert einer fluktuierenden Wasserstoff/Erdgas-Mischung im Eichrecht zu berücksichtigen ist. Da die erfindungsgemäße Verarbeitung eines fluktuierenden Gasgemisches also einer sorgfältigen Marktvorbereitung bedarf, kann es von Vorteil sein, den Wasserstoff einige Zeit in der Erdgaslagerstätte anzusammeln, während noch unvermischtes Erdgas gefördert und geliefert wird. Hierzu wird der Wasserstoff in die Erdgaslagerstätte eingeleitet und, sobald im geförderten Erdgas Wasserstoff nachzuweisen ist, wird dieser vom Erdgas abgetrennt und wieder in die Erdgaslagerstätte zurückgeleitet. Diese Verfahrensvariante eignet sich besonders dort, wo das Erdgas ohnehin kälteverflüssigt und als Flüssiggas vom gasförmigen Wasserstoff abgetrennt werden kann. Wasserstoff wird in die Lagerstätte zurückgeleitet und Erdgas wird als Flüssiggas transportiert und geliefert. Wasserstoff aus erneuerbaren Energien kann so auch durch Verdrängen des Erdgases in seiner Lagerstätte mit Vorteil zur Ausförderung von Erdgas benutzt werden. Indem man dabei über einen längeren Zeitraum den Wasserstoff vom geförderten Erdgas trennt und wieder zurückleitet, kann man je nach geologischer Struktur auch die Menge an erschließbarem Erdgas (recoverable gas) einer Lagerstätte erhöhen. Erdgas, das bei gleichem Gasvolumen den nahezu dreifachen Brennwert von Wasserstoff besitzt, wird mit dem leichten Wasserstoff aus der Lagerstätte „herausgespült". Unabhängig von der gewählten Verfahrensvariante wird am Ende der Erdgasförderung die gesamte Erdgaslogistik den erneuerbaren Energien in Form von Wasserstoff zur Verfügung stehen. Erneuerbare Energien ersetzen nach und nach den Energieträger Erdgas in der Lagerstätte, dem Gasnetz oder allgemein beim Transport und beim Verbraucher um dann dem Erdgas nachzufolgen. Erdgas wird zu einem nachwachsenden Rohstoff - Windparks und Solarfarmen werden zu Gasfeldern.
(EN)
With hydrogen as a secondary energy carrier, renewable energies are stored together with the natural gas and transported by means of the gas network. Renewable energies are more quickly available in the form of hydrogen than in the form of electricity, because new high-voltage lines do not have to be constructed. In addition, renewable energies are thus able to act as a base-load energy source. The present invention relates to the conversion of, for example, wind electricity or solar electricity into hydrogen and the introduction of said hydrogen into natural gas. Together with the natural gas, the hydrogen is stored in the natural gas field and/or transported in the natural gas network to the consumption point. Because of the physical and combustion-related differences between hydrogen and natural gas, such mixtures cannot be used in the event of an unsteady mixture ratio, such as occurs in the nature of renewable energies, without continually measuring the hydrogen content. Thus, for example, the hydrogen content must be determined immediately before combustion and the metering of the gas mixture must be adapted to the calorific value of the gas mixture. This is a measure that is required practically at every consumption point and that must be supported both technically and legally. Technically, because the gas meter measures not only volume but also the hydrogen content, for example by means of the density, and legally, because the fluctuating calorific value of a fluctuating hydrogen/natural gas mixture must be considered in the law of weights and measures. Because the processing of a fluctuating gas mixture according to the invention requires careful market preparation, it can be advantageous to accumulate the hydrogen in the natural gas field for some time while still unmixed natural gas is extracted and delivered. For this purpose, the hydrogen is introduced into the natural gas field and, as soon as hydrogen can be detected in the extracted natural gas, the hydrogen is separated from the natural gas and returned to the natural gas field. Said method variant is suitable especially where the natural gas can be separated from the gaseous hydrogen anyway as a liquefied gas. Hydrogen is returned to the field and natural gas is transported and delivered as a liquefied gas. Hydrogen from renewable energies thus can also be used advantageously to extract natural gas by displacing the natural gas in the natural gas field. By separating the hydrogen from the extracted natural gas and returning the hydrogen over a long period of time, the amount of recoverable natural gas of a field can also be increased depending on the geological structure. Natural gas, which has nearly triple the calorific value of hydrogen at the same gas volume, is flushed out of the field by the light hydrogen. Regardless of the method variant selected, the entire natural gas logistics are available to the renewable energies in the form of hydrogen at the end of the natural gas extraction. Renewable energies gradually replace the energy carrier natural gas in the field, the gas network, or in general in transport and at the load in order to then follow the natural gas. Natural gas becomes a renewable raw material - wind farms and solar farms become gas fields.
(FR)
Avec de l'hydrogène comme support d'énergie secondaire, des énergies renouvelables sont stockées en même temps que le gaz naturel et transportées par le réseau de gaz. Les énergies renouvelables sont plus rapidement disponibles sous forme d'hydrogène que sous forme d'électricité, étant donné que l'on ne doit pas construire de nouvelles lignes à haute tension. En outre, des énergies renouvelables peuvent ainsi supporter une charge de base. La présente invention décrit le transfert par exemple du courant éolien ou du courant solaire en hydrogène et son introduction dans du gaz naturel. En même temps que le gaz naturel, l'hydrogène est stocké dans le gisement de gaz naturel et/ou transporté dans le réseau de gaz de naturel au lieu de consommation. En raison des différences physiques et de combustion existant entre l'hydrogène et le gaz naturel, de tels mélanges ne doivent pas être utilisés dans le cas d'un rapport de mélange discontinu, tel qu'il apparaît dans la nature des énergies renouvelables, sans une mesure permanente de la teneur en hydrogène. Ainsi, par exemple la teneur en hydrogène doit être déterminée directement avant la combustion, et le dosage du mélange de gaz, adapté à sa puissance calorifique. Une mesure, qui devient indispensable pratiquement en tout lieu de consommation et qui doit être accompagnée aussi bien au plan technique qu'au plan juridique. Au plan technique du fait que le compteur à gaz mesure non seulement le volume, mais par exemple par la densité également la teneur en hydrogène et au plan juridique parce que la puissance calorifique variable d'un mélange hydrogène/gaz naturel fluctuant doit être prise en compte dans le droit relatif à l'étalonnage. Comme le traitement selon l'invention d'un mélange gazeux fluctuant nécessite donc une préparation minutieuse pour le marché, il peut être avantageux de collecter l'hydrogène quelque temps dans le gisement de gaz naturel, alors que du gaz naturel non encore mélangé est transporté et livré. A cet effet, l'hydrogène est introduit dans le gisement de gaz naturel et, dès que la présence d'hydrogène peut être décelée dans le gaz naturel transporté, celui-ci est séparé du gaz naturel et réacheminé dans le gisement de gaz naturel. Cette variante de procédé convient particulièrement dans le cas où le gaz naturel peut être toujours liquéfié à froid et séparé de l'hydrogène gazeux sous forme de gaz liquide. L'hydrogène est réacheminé dans le gisement et le gaz naturel est transporté et livré sous forme de gaz liquide. L'hydrogène provenant d'énergies renouvelables peut être utilisé ainsi également par refoulement du gaz naturel dans son gisement de façon avantageuse pour l'extraction de gaz naturel. Du fait qu'on sépare alors pendant une période prolongée l'hydrogène du gaz naturel transporté et qu'on le réachemine, on peut augmenter, en fonction de la structure géologique, également la quantité de gaz naturel exploitable (gaz récupérable) d'un gisement. Le gaz naturel qui, pour un volume de gaz identique, présente pratiquement le triple de la puissance calorifique de l'hydrogène, est soumis avec l'hydrogène léger à une "extraction par lavage" du gisement. Indépendamment de la variante de procédé choisie, l'ensemble de la logistique du gaz naturel sera mis à la disposition des énergies renouvelables sous la forme d'hydrogène à la fin du transport de gaz naturel. Les énergies renouvelables remplacent peu à peu le support énergétique qu'est le gaz naturel dans le gisement, le réseau de gaz ou de façon générale lors du transport ou chez le consommateur, afin de suivre ensuite le gaz naturel. Le gaz naturel devient une matière première qui se régénère - les parcs d'éoliennes et les fermes solaires deviennent des champs de gaz.
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