PROCEDIMIENTO DE LLENADO DE UN GAS A PRESIÓN EN UN DEPÓSITO.

Procedimiento de llenado de un gas a presión en un depósito (11),

concretamente de hidrógeno en el depósito (11) de un vehículo, por medio de una estación (1) de llenado, que comprende: - una pluralidad de recipientes (2, 3) de compensación previstos para contener gas a presión y llenar el depósito (11) mediante fases de equilibrado de presión sucesivas entre, por una parte, el depósito (11) y, por otra parte, los recipientes de compensación de presión creciente, - un dispositivo (5; 15; 16) de generación de gas presurizado previsto para garantizar el llenado de dichos recipientes (2, 3) de compensación a partir de una fuente (14, 24, 34, 44) de fluido, comprendiendo el procedimiento una etapa de llenado del depósito (11) mediante transferencia de gas a partir de un recipiente (2, 3) de compensación y, simultáneamente, mediante transferencia de gas directamente de la fuente (14, 24, 34) a través del dispositivo (5; 15, 16) de generación de gas, comprendiendo el dispositivo de generación de gas presurizado un compresor (5) conectado a los recipientes (2, 3) de compensación; caracterizado porque el compresor (5) alimenta con gas el depósito (11) a partir de una fuente de gas constituida por un primer recipiente (2) de compensación al menos durante una parte de una fase de equilibrado de presión entre al menos un segundo recipiente (3) de compensación y el depósito (11), utilizándose los recipientes (2, 3) de compensación sucesivamente como fuentes por el compresor (5) tras su uso en el equilibrado de presión con el depósito (11)

La presente invención se refiere a un procedimiento de llenado de un gas a presión en un depósito.

La invención se refiere más particularmente a un procedimiento de llenado de un gas a presión en un depósito, concretamente de hidrógeno en el depósito de un vehículo, por medio de una estación de llenado que comprende una pluralidad de recipientes de compensación previstos para contener gas a presión y llenar el depósito mediante fases de equilibrado de presión sucesivas y un dispositivo de generación de gas presurizado previsto para garantizar el llenado de dichos recipientes de compensación a partir de una fuente de fluido.

El llenado rápido (normalmente en menos de 15 minutos) de depósitos a alta presión (concretamente 700 bares y más) integrados a bordo de vehículos (por ejemplo hidrógeno gaseoso para vehículos dotados de pilas de combustible) se realiza de manera clásica mediante equilibrados de presión sucesivos con una pluralidad de recipientes de compensación a alta presión. Este llenado “en cascada” se obtiene de manera clásica realizando una sucesión de equilibrados de presión entre, por una parte, el depósito objetivo del llenado y, por otra parte, recipientes de compensación de presión creciente (por ejemplo 200 bares, después 300 bares, después 450 bares, después 850 bares).

Este método bien conocido se describe de forma abundante en la bibliografía, concretamente para aplicaciones de gas natural o de hidrógeno.

Este método conocido de llenado mediante equilibrados de presión requiere, no obstante, un número importante de recipientes a alta presión. Esto aumenta por tanto los riesgos de fugas y la cantidad de gas que debe almacenarse en un emplazamiento. Normalmente, la cantidad de gas inmovilizado mediante este método es del orden de tres veces el consumo diario medio utilizado por la estación. Esto puede necesitar solicitudes de autorizaciones particulares en el caso en el que el gas es inflamable o peligroso.

Además, mediante este método, para permitir llenados sucesivos de varios vehículos sin un tiempo de espera demasiado importante, es necesario aumentar el número de recipientes de compensación a alta presión disponibles y por tanto, necesariamente el tamaño de la estación de llenado.

Según otra tecnología de llenado conocida denominada “llenado lento” (por ejemplo, de duración superior a 15 minutos), el gas se introduce en el depósito directamente a partir de una fuente de hidrógeno a baja presión a través de un compresor.

Este método de llenado mediante “compresión directa” no permite, en efecto, llenar depósitos en menos de 15 minutos salvo que se utilicen compresores (o bombas criogénicas) de tamaños muy importantes que necesitan potencias eléctricas muy elevadas (del orden, por ejemplo, de 70 kW para una bomba de líquido y más de 300 kW para un compresor).

Un objetivo de la presente invención es paliar todos o parte de los inconvenientes de la técnica anterior mencionados anteriormente.

Con este fin, el procedimiento según la invención, es según la definición de la reivindicación 1.

El documento US6792981, considerado que refleja la técnica anterior más próxima, describe un llenado de un depósito utilizando un compresor que extrae su gas que va a comprimir de un almacenamiento de gas a alta presión. Simultáneamente al llenado mediante el compresor, el almacenamiento de gas a alta presión transfiere gas al depósito mediante equilibrado de presión. Cuando la presión en el depósito alcanza la presión del almacenamiento de gas a alta presión, el equilibrado entre el almacenamiento de gas a alta presión y el depósito se interrumpe, es decir que sólo el compresor continúa llenando el depósito.

Por otro lado, los modos de realización de la invención pueden comprender una o varias de las siguientes características:

- el dispositivo de generación de gas presurizado alimenta directamente con gas el depósito al menos durante una parte de una fase de equilibrado de presión entre al menos un recipiente de compensación y el depósito,

- el dispositivo de generación de gas presurizado y los recipientes de compensación están conectados en paralelo a una tubería de alimentación común destinada a conectarse al depósito,

- el dispositivo de generación de gas presurizado comprende un compresor y en el que la fuente está conectada al dispositivo de generación de gas y comprende al menos uno de: un contenedor de gas presurizado móvil, un sistema de síntesis o de producción de dicho gas, una red de distribución de dicho gas, al menos uno de los recipientes de compensación,

- el primer recipiente de compensación utilizado como fuente por el compresor es distinto del segundo recipiente de compensación que está sometiéndose a equilibrado de presión,

- al menos una parte de los recipientes o de los elementos de compensación están unidos a la entrada de aspiración del compresor a través de una tubería que comprende al menos una válvula de aislamiento,

- el dispositivo de generación de gas presurizado comprende un circuito criogénico que comprende una bomba y un sistema de vaporización/presurización y en el que la fuente está conectada al dispositivo de generación de gas y comprende un tanque de gas licuado a baja temperatura.

Otras características y ventajas se pondrán de manifiesto con la lectura de la siguiente descripción, realizada con referencia a las figuras, en las que:

- la figura 1 representa, en una misma figura esquemática, la estructura y el funcionamiento de varias variantes de un primer modo de realización del sistema de llenado según la invención,

- la figura 2 representa una vista esquemática que ilustra la estructura y el funcionamiento de una variante de realización del sistema de llenado de la figura 1,

- la figura 3 representa una vista esquemática que ilustra la estructura y el funcionamiento de un segundo modo de realización del sistema de llenado según la invención,

- la figura 4 representa una vista esquemática y parcial que ilustra la estructura y el funcionamiento de un tercer modo de realización del sistema de llenado según la invención.

La estación 1 de llenado representada en la figura 1 comprende de manera clásica dos recipientes 2, 3 de compensación de gas (o “capacidades de compensación”) unidos en paralelo a una tubería 6 de alimentación destinada a conectarse a la entrada de un depósito 11 que va a llenarse. Por motivos de simplificación, el depósito 11 que va a llenarse se simboliza mediante un vehículo. Cada recipiente 2, 3 de compensación se une a la tubería 6 de alimentación a través de una válvula V4, V5 respectiva, luego una conducción 16 común que también comprende una válvula V3.

La estación 1 también comprende al menos un compresor 5 situado sobre la tubería 6 de llenado. La entrada del compresor 5 se une en conexión de fluido a al menos una fuente 14, 24, 34 de gas. La salida del compresor 5 se une en conexión de fluido a la tubería 6 de llenado a través de, por ejemplo, un controlador PCV1 de presión (válvula de control de la presión y/o del caudal). De manera clásica, el compresor 5 está previsto para garantizar el llenado de los recipientes 2, 3 de compensación a partir de gas a una presión más baja proporcionado por una fuente 14, 24,

34. En el ejemplo de la figura 1, tres fuentes 14, 24, 34 están conectadas en paralelo a la entrada del compresor 5 a través de válvulas respectivas (un contenedor 14 de gas presurizado móvil tal como un semirremolque de cilindros o bloque de cilindros de gas a alta presión, un sistema 24 de síntesis o de producción de dicho gas, una red 34 de distribución de dicho gas).

Naturalmente, y como se representa en la figura 2, en general es necesaria una sola fuente de gas (por ejemplo una red 34 si está disponible, simbolizada mediante una tubería).

La o las fuentes 14, 24, 34 de gas también pueden unirse directamente a la tubería 6 de alimentación a través de una conducción 26 que comprende una válvula V2 (directamente, es decir sin pasar por el compresor 5). Por ejemplo, la conducción 26 fuente está conectada a la conducción 16 común de los recipientes 2, 3 de compensación, aguas arriba de la válvula V3. Esta conducción 26 fuente permite, dado el caso, realizar un... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de llenado de un gas a presión en un depósito (11), concretamente de hidrógeno en el depósito

(11) de un vehículo, por medio de una estación (1) de llenado, que comprende:

- una pluralidad de recipientes (2, 3) de compensación previstos para contener gas a presión y llenar el depósito (11) mediante fases de equilibrado de presión sucesivas entre, por una parte, el depósito (11) y, por otra parte, los recipientes de compensación de presión creciente,

- un dispositivo (5; 15; 16) de generación de gas presurizado previsto para garantizar el llenado de dichos recipientes (2, 3) de compensación a partir de una fuente (14, 24, 34, 44) de fluido, comprendiendo el procedimiento una etapa de llenado del depósito (11) mediante transferencia de gas a partir de un recipiente (2, 3) de compensación y, simultáneamente, mediante transferencia de gas directamente de la fuente (14, 24, 34) a través del dispositivo (5; 15, 16) de generación de gas, comprendiendo el dispositivo de generación de gas presurizado un compresor (5) conectado a los recipientes (2, 3) de compensación;

caracterizado porque el compresor (5) alimenta con gas el depósito (11) a partir de una fuente de gas constituida por un primer recipiente (2) de compensación al menos durante una parte de una fase de equilibrado de presión entre al menos un segundo recipiente (3) de compensación y el depósito (11), utilizándose los recipientes (2, 3) de compensación sucesivamente como fuentes por el compresor (5) tras su uso en el equilibrado de presión con el depósito (11).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (5; 15, 16) de generación de gas presurizado alimenta directamente con gas el depósito (11) al menos durante una parte de una fase de equilibrado de presión entre al menos un recipiente (2, 3) de compensación y el depósito (11).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el dispositivo (5; 15, 16) de generación de gas presurizado y los recipientes (2, 3) de compensación están conectados en paralelo a una tubería (6) de alimentación común destinada a conectarse al depósito (11).

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el dispositivo de generación de gas presurizado comprende un compresor (5) y porque la fuente está conectada al dispositivo (5; 15, 16) de generación de gas y comprende al menos uno de: un contenedor (14) de gas presurizado móvil, un sistema

(24) de síntesis o de producción de dicho gas, una red (34) de distribución de dicho gas, al menos uno de los recipientes (2, 3) de compensación.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el primer recipiente (2, 3) de compensación utilizado como fuente por el compresor (5) es distinto del segundo recipiente (3, 2) de compensación que está sometiéndose a equilibrado de presión.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque al menos una parte de los recipientes (2, 3) de compensación están unidos a la entrada de aspiración del compresor (5) a través de una tubería que comprende al menos una válvula (V7, V8) de aislamiento.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el dispositivo de generación de gas presurizado comprende un circuito (15) criogénico que comprende una bomba y un sistema (116) de vaporización/presurización y porque la fuente (44) está conectada al dispositivo (15, 16) de generación de gas y comprende un tanque (44) de gas licuado a baja temperatura.