METODO DE SUMINISTRO DE FLUIDO CRIOGENICO EN ESTADO LIQUIDO O GASEOSO A UNA RED DE ESTACIONES DE SERVICIO RECEPTORAS.

Un método para suministrar un fluido criogénico a una red de dos o más estaciones receptoras de fluido criogénico,

comprendiendo el método:

(a) dirigir un recipiente de almacenamiento criogénico que contiene un fluido criogénico licuado a una estación receptora de fluido criogénico;

(b) determinar si la estación receptora de fluido criogénico está adaptada o no para recibir el fluido criogénico como un líquido criogénico, un gas comprimido, tanto un líquido criogénico como un gas comprimido o una mezcla de un líquido criogénico y un gas comprimido;

(c) dosificar el fluido criogénico desde el recipiente de almacenamiento criogénico a la estación receptora de fluido criogénico como un líquido criogénico, un gas comprimido, tanto un líquido criogénico como un gas comprimido o una mezcla de un líquido criogénico y un gas comprimido de acuerdo con la determinación realizada en la etapa (b);

(d) (1) determinar (i) si otra estación receptora de fluido criogénico en la red está en necesidad del fluido criogénico y (ii) si la cantidad de fluido criogénico restante en el recipiente de almacenamiento criogénico es adecuada para satisfacer dicha necesidad, (2) si otra estación receptora de fluido criogénico en la red se determina que está en necesidad de fluido criogénico y la cantidad de fluido criogénico restante en el recipiente de almacenamiento de líquido criogénico se determina que es adecuada para satisfacer dicha necesidad, poner en práctica las etapas (a)-(c) para suministrar fluido criogénico a esta estación receptora de fluido criogénico o (3) si otra estación receptora de fluido criogénico en la red se determina que está en necesidad de fluido criogénico y la cantidad de fluido criogénico restante en el recipiente de almacenamiento criogénico se determina que es inadecuada para satisfacer dicha necesidad, (i) dirigir el recipiente de almacenamiento criogénico a una instalación de suministro de fluido criogénico que dosifica fluido criogénico al recipiente de almacenamiento criogénico, y (ii) posteriormente poner en práctica las etapas (a)-(c) para suministrar el fluido criogénico a esta estación receptora de fluido criogénico; y

(e) repetir las etapas (a)-(d) hasta que (1) se determina que no hay otra estación receptora de fluido criogénico en la red que necesite el fluido criogénico o (2) el dirigir el recipiente de almacenamiento criogénico dentro de la red se termina de otra manera; en la que el fluido criogénico se dosifica como un gas comprimido a una estación receptora de fluido criogénico (1) aumentando la presión de al menos una parte del fluido criogénico licuado en el recipiente de almacenamiento criogénico a una presión suficiente para formar un fluido supercrítico y (2) calentando al menos una parte del fluido supercrítico, formando de esta manera un gas comprimido

Método de suministro de fluido criogénico en estado líquido o gaseoso a una red de estaciones de servicio receptoras.

Antecedentes de la invención

Los fluidos criogénicos se transportan típicamente a una estación receptora como un gas comprimido o como un líquido criogénico, dependiendo de factores que incluyen la tasa de uso del fluido criogénico y si la capacidad refrigerante del fluido criogénico líquido es necesaria para el cliente. Si la capacidad refrigerante del fluido criogénico líquido es necesaria, entonces se requiere un suministro de líquido. Si el cliente no necesita una capacidad refrigerante, el fluido criogénico puede suministrarse como un líquido o como un gas comprimido. Cuando haya una tasa de consumo de fluido criogénico alta en una instalación, es preferible suministrar el fluido como un líquido ya que puede almacenarse una mayor cantidad de producto para un volumen de recipiente dado. A la inversa, si la tasa de uso de fluido criogénico de la instalación es baja, se prefiere el suministro del fluido como un gas comprimido debido al coste de la licuación.

Como se ilustra en las Figuras 2A y 2B los suministradores de fluido criogénico típicamente emplean una cadena de suministro o sistema de distribución para el transporte y suministro de un gas comprimido y una cadena de suministro o sistema de distribución separado o diferente para el transporte y suministro de un líquido criogénico. Por ejemplo, puede suministrarse hidrógeno a un cliente como un líquido desde un remolque de líquido o como un gas comprimido desde remolques cilíndricos tubulares y, en algunos casos, a través de una tubería. Cuando se usan remolques tubulares, el hidrógeno a menudo se descarga de los remolques utilizando una diferencia de presión entre los tubos del remolque y los tubos o recipientes receptores. Como alternativa, todo el remolque del tubo puede desprenderse o quedarse detrás y cambiarse por un remolque cuyo tubo está agotado o relativamente vacío. El equipo se ha diseñado para permitir que los fluidos criogénicos se transporten a altas presiones, maximizando de esta manera la cantidad de fluido almacenado, por ejemplo, en un remolque. La secuencia o logística de las entregas a clientes se ha ajustado también para minimizar la cantidad de gas residual en los tubos cuando un vehículo de suministro vuelve a una estación de llenado después de completar las entregas.

Las Figuras 3A y 3B ilustran que en los métodos conocidos de suministro de un fluido criogénico como un gas comprimido, el vehículo de suministro o la estación receptora deben configurarse para comprimir el fluido criogénico a presiones aceptables (por ejemplo, presiones en el intervalo de aproximadamente 100-700 bar).

La Patente de Estados Unidos Nº 3.369.372 ("Patente 372") describe un sistema de distribución de helio líquido. La Patente de Estados Unidos Nº 5.762.119 ("Patente 119") describe un sistema de transporte y suministro de gas criogénico para transportar el gas en un estado licuado y suministrarlo a un recipiente de almacenamiento en un estado vaporizado o gaseoso.

El documento WO 2005/052439 describe una estación de suministro de LNG/CNG móvil.

Los métodos de suministro de fluido criogénico conocidos padecen numerosos inconvenientes. Tener que usar dos tipos diferentes de vehículos de suministro para suministrar líquidos y gases criogénicos por separado es inherentemente caro e ineficaz: cuantos más vehículos de suministro se requieran, mayores serán los gastos de suministro y las probabilidades de interrupción del suministro. Cuando la máxima presión de trabajo permisible para el equipo de almacenamiento en una instalación de gas comprimido es mayor que una presión de suministro del vehículo de suministro, debe mantenerse un equipo de compresión caro en la instalación para ayudar a suministrar el gas comprimido. También, las cadenas de suministro de gas comprimido y líquido criogénico separadas no pueden modificarse fácilmente para conseguir los cambios en el nivel o tipo de demanda de fluido criogénico en cualquier estación receptora de fluido criogénico dada.

Por consiguiente, existe la necesidad de métodos económicos que posibiliten un suministro eficaz tanto de gases comprimidos como de líquidos criogénicos a un número de estaciones receptoras de fluido criogénico.

Breve sumario de la invención

La invención proporciona métodos para suministrar un fluido criogénico a una red de dos o más estaciones receptoras de fluido criogénico, comprendiendo los métodos:

(a) dirigir un recipiente de almacenamiento criogénico que contiene un fluido criogénico licuado a una estación receptora de fluido criogénico;

(b) determinar si la estación receptora de fluido criogénico está adaptada para recibir el fluido criogénico como un líquido criogénico, un gas comprimido, tanto un líquido criogénico como un gas comprimido o una mezcla de un líquido criogénico y un gas comprimido;

(c) dosificar el fluido criogénico desde el recipiente de almacenamiento criogénico a la estación receptora de fluido criogénico como un líquido criogénico, un gas comprimido, tanto un líquido criogénico como un gas comprimido o una mezcla de un líquido criogénico y un gas comprimido de acuerdo con la determinación realizada en la etapa (b);

(d) (1) determinar (i) si otra estación receptora de fluido criogénico en la red tiene necesidad del fluido criogénico y (ii) si la cantidad de fluido criogénico que queda en el recipiente de almacenamiento criogénico es adecuada para satisfacer dicha necesidad, (2) si se determina que otra estación receptora de fluido criogénico en la red tiene necesidad de fluido criogénico y se determina que la cantidad de fluido criogénico que queda en el recipiente de almacenamiento criogénico es adecuada para satisfacer dicha necesidad, realizando las etapas (a)-(c) para suministrar el fluido criogénico a esta estación receptora de fluido criogénico o (3) si se determina que otra estación receptora de fluido criogénico en la red tiene necesidad de fluido criogénico y se determina que la cantidad de fluido criogénico que queda en el recipiente de almacenamiento criogénico es inadecuada para satisfacer dicha necesidad, (i) dirigir el recipiente de almacenamiento criogénico a una instalación de suministro de fluido criogénico que dosifica el fluido criogénico al recipiente de almacenamiento de fluido criogénico, y (ii) posteriormente realizar las etapas (a)-(c) para suministrar el fluido criogénico a esta estación receptora de fluido criogénico; y

(e) repetir las etapas (a)-(d) hasta que (1) se determina que no hay otra estación de fluido criogénico en la red que necesite fluido criogénico o (2) el desplazamiento del recipiente de almacenamiento criogénico dentro de la red se termina de otra manera,

donde el fluido criogénico se dosifica como un gas comprimido a una estación receptora de fluido criogénico (1) aumentando la presión de al menos una parte del fluido criogénico licuado en el recipiente de almacenamiento de líquido criogénico a una presión suficiente para formar un fluido supercrítico; y (2) calentando al menos una parte del fluido supercrítico, formando así un gas comprimido.

En una realización, el recipiente de almacenamiento criogénico se dispone sobre un vehículo de suministro que comprende y está regulado por medios de control que están asociados con el recipiente de almacenamiento criogénico, la una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y la instalación de suministro de fluido criogénico para la transmisión, recepción y análisis de datos que reflejan uno o más de los siguientes valores: (1) la cantidad de líquido criogénico en el recipiente de almacenamiento criogénico, (2) las demandas de líquido criogénico o gas comprimido de la una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y (3) la cantidad de fluido criogénico en la instalación de suministro de fluido criogénico.

En una realización de la invención, el fluido criogénico se dosifica desde el recipiente de almacenamiento criogénico a una estación receptora de fluido criogénico como una mezcla de líquido criogénico y un gas comprimido.

En otra realización más de la invención, el fluido criogénico se dosifica desde el recipiente de almacenamiento de criogénico a una estación receptora de fluido criogénico como una corriente de líquido criogénico separada y una corriente de gas comprimido separada.

En otra realización más de la invención, el fluido criogénico...

1. Un método para suministrar un fluido criogénico a una red de dos o más estaciones receptoras de fluido criogénico, comprendiendo el método:

(a) dirigir un recipiente de almacenamiento criogénico que contiene un fluido criogénico licuado a una estación receptora de fluido criogénico;

(b) determinar si la estación receptora de fluido criogénico está adaptada o no para recibir el fluido criogénico como un líquido criogénico, un gas comprimido, tanto un líquido criogénico como un gas comprimido o una mezcla de un líquido criogénico y un gas comprimido;

(c) dosificar el fluido criogénico desde el recipiente de almacenamiento criogénico a la estación receptora de fluido criogénico como un líquido criogénico, un gas comprimido, tanto un líquido criogénico como un gas comprimido o una mezcla de un líquido criogénico y un gas comprimido de acuerdo con la determinación realizada en la etapa (b);

(d) (1) determinar (i) si otra estación receptora de fluido criogénico en la red está en necesidad del fluido criogénico y (ii) si la cantidad de fluido criogénico restante en el recipiente de almacenamiento criogénico es adecuada para satisfacer dicha necesidad, (2) si otra estación receptora de fluido criogénico en la red se determina que está en necesidad de fluido criogénico y la cantidad de fluido criogénico restante en el recipiente de almacenamiento de líquido criogénico se determina que es adecuada para satisfacer dicha necesidad, poner en práctica las etapas (a)-(c) para suministrar fluido criogénico a esta estación receptora de fluido criogénico o (3) si otra estación receptora de fluido criogénico en la red se determina que está en necesidad de fluido criogénico y la cantidad de fluido criogénico restante en el recipiente de almacenamiento criogénico se determina que es inadecuada para satisfacer dicha necesidad, (i) dirigir el recipiente de almacenamiento criogénico a una instalación de suministro de fluido criogénico que dosifica fluido criogénico al recipiente de almacenamiento criogénico, y (ii) posteriormente poner en práctica las etapas (a)-(c) para suministrar el fluido criogénico a esta estación receptora de fluido criogénico; y

(e) repetir las etapas (a)-(d) hasta que (1) se determina que no hay otra estación receptora de fluido criogénico en la red que necesite el fluido criogénico o (2) el dirigir el recipiente de almacenamiento criogénico dentro de la red se termina de otra manera;

en la que el fluido criogénico se dosifica como un gas comprimido a una estación receptora de fluido criogénico (1) aumentando la presión de al menos una parte del fluido criogénico licuado en el recipiente de almacenamiento criogénico a una presión suficiente para formar un fluido supercrítico y (2) calentando al menos una parte del fluido supercrítico, formando de esta manera un gas comprimido.

2. Un método de la reivindicación 1, en el que el fluido criogénico se dosifica desde el recipiente de almacenamiento criogénico a una estación receptora de fluido criogénico como una mezcla de un líquido criogénico y un gas comprimido.

3. Un método de la reivindicación 1, en el que el fluido criogénico se dosifica desde el recipiente de almacenamiento criogénico a una estación receptora de fluido criogénico como un gas comprimido.

4. Un método de la reivindicación 3, en el que el líquido criogénico desde el recipiente de almacenamiento criogénico se usa para refrigerar el gas comprimido a medida que el gas comprimido se dosifica a la estación receptora de fluido criogénico.

5. Un método de la reivindicación 4, en el que: (a) el fluido criogénico es hidrógeno; (b) el recipiente de almacenamiento criogénico se dispone sobre un vehículo de suministro; (c) la refrigeración del gas comprimido genera una corriente de vapor de hidrógeno; y (d) la corriente de vapor de hidrógeno se suministra a una celda de combustible que se sitúa en y proporciona energía eléctrica para el vehículo de suministro.

6. Un método de la reivindicación 1, en el que el fluido criogénico es un líquido a temperaturas mayores de aproximadamente -60ºC.

7. Un método de la reivindicación 1, en el que el fluido criogénico se selecciona entre el grupo que consiste en hidrógeno, helio, argón, oxígeno, nitrógeno, gas natural, mezclas de hidrógeno y gas natural y dióxido de carbono.

8. Un método de la reivindicación 1, en el que el recipiente de almacenamiento criogénico se dispone en un vehículo de suministro que está regulado por medios de control que están asociados con el vehículo de suministro y el recipiente de almacenamiento criogénico, las dos o más estaciones receptoras de fluido criogénico y la instalación de suministro de fluido criogénico para la transmisión, recepción y análisis de datos que reflejan uno o más de los siguientes valores: (1) la cantidad de líquido criogénico en el recipiente de almacenamiento criogénico, (2) las demandas de líquido criogénico o gas comprimido de la una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y (3) la cantidad de líquido criogénico en la instalación de suministro de fluido criogénico.

9. Un método de la reivindicación 1, en el que el recipiente de almacenamiento criogénico se dispone en un vehículo de suministro.

10. Un método de la reivindicación 8, en el que los medios de control están asociados con una base de datos que: (a) está localizada lejos del recipiente de almacenamiento criogénico, las dos o más estaciones receptoras de fluido criogénico y la instalación de suministro de fluido criogénico; y (b) que está en comunicación con el medio de control para la transmisión, recepción y análisis de datos que reflejan uno o más de los siguientes valores: (1) la cantidad de líquido criogénico en el recipiente de almacenamiento criogénico, (2) las demandas de líquido criogénico o de gas comprimido de la una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y (3) la cantidad de fluido criogénico en la instalación de suministro de fluido criogénico.

11. Un método de la reivindicación 8, en el que los medios de control están asociados con una base de datos que: (a) está localizada lejos del recipiente de almacenamiento criogénico, la una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y la instalación de suministro de fluido criogénico; y (b) que está en comunicación con los medios de control para la transmisión, recepción y análisis de los datos que no están relacionados con los siguientes valores: (1) la cantidad de líquido criogénico en el recipiente de almacenamiento criogénico, (2) las demandas de líquido criogénico o gas comprimido de la una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y (3) la cantidad de fluido criogénico en la instalación de suministro de fluido criogénico.

12. Un método de la reivindicación 1, en el que el fluido supercrítico se calienta mediante un cambiador de calor que se localiza (a) sobre un vehículo de suministro que transporta el recipiente de almacenamiento criogénico a una estación receptora de fluido criogénico o (b) en una estación receptora de fluido criogénico.

13. Un método de la reivindicación 1, en el que el líquido criogénico, un gas comprimido o una mezcla de un líquido criogénico y un gas comprimido se dosifica desde el recipiente de almacenamiento criogénico a una estación receptora de fluido criogénico usando un aparato que comprende:

un medio de soporte móvil sobre el que se dispone el recipiente de almacenamiento criogénico;

una bomba de tipo pistón que está en comunicación fluida con el recipiente de almacenamiento criogénico y que se dispone sobre el medio de soporte móvil;

un cambiador de calor que está en comunicación fluida con la bomba de tipo pistón y que se dispone para recibir el fluido criogénico desde la bomba de tipo pistón;

un primer conducto que tiene un primer extremo y un segundo extremo, donde el primer extremo del primer conducto está en comunicación fluida con el cambiador de calor y se dispone para recibir el fluido criogénico desde el cambiador de calor y donde el segundo extremo del primer conducto está en comunicación fluida con un accesorio de conexión de gas comprimido; y

un segundo conducto que tiene un primer extremo y un segundo extremo, en el que el primer extremo del segundo conducto está en comunicación fluida con el recipiente de almacenamiento criogénico y dispuesto para recibir el fluido criogénico al menos en parte como un líquido desde el recipiente de almacenamiento criogénico y en el que el segundo extremo del segundo conducto está en comunicación fluida con un accesorio de conexión de fluido criogénico líquido.

14. Un método de la reivindicación 1, en el que la presión de al menos una parte del fluido criogénico licuado en el recipiente de almacenamiento criogénico aumenta mediante una bomba de tipo pistón.

15. Un método de la reivindicación 1, en el que líquido criogénico en el recipiente de almacenamiento criogénico se agota hasta que el recipiente de almacenamiento criogénico sólo contiene fluido criogénico gaseoso residual y al menos una parte del fluido criogénico gaseoso residual está comprimido y se dosifica a una estación receptora de fluido criogénico.

16. Un método de la reivindicación 1, en el que al menos una estación receptora de fluido criogénico está adaptada para recibir tanto un líquido criogénico como un gas comprimido.

17. Un método de la reivindicación 1, en el que dos o más estaciones receptoras de fluido criogénico están adaptadas para recibir gas comprimido a dos o más presiones diferentes.

18. Un método de la reivindicación 17, en el que dos o más estaciones receptoras de fluido criogénico son estaciones receptoras de hidrógeno que están adaptadas para recibir hidrógeno gas comprimido a dos o más presiones que varían de aproximadamente 100 bar a aproximadamente 700 bar.

19. Un método de la reivindicación 1, en el que el recipiente de almacenamiento criogénico recibe fluido criogénico de dos o más instalaciones de suministro de fluido criogénico.

20. Un método de la reivindicación 12, en el que el cambiador de calor es un cambiador de calor de tubo y aletas o un cambiador de calor de carcasa y tubos de agua caliente.

21. Un método de la reivindicación 20, en el que el cambiador de calor se monta sobre un vehículo de suministro que transporta el recipiente de almacenamiento criogénico a una estación receptora de fluido criogénico.

22. Un método de la reivindicación 8, en el que la regulación del vehículo de suministro mediante los medios de control incluye dirigir el vehículo de suministro a dos o más estaciones receptoras de fluido criogénico usando una ruta de suministro y un programa de suministro determinado al menos en parte por el análisis de datos que reflejan uno o más de los siguientes valores: (1) la cantidad de líquido criogénico en el recipiente de almacenamiento criogénico, (2) las demandas de líquido criogénico o gas comprimido de la una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y (3) la cantidad del líquido criogénico en la instalación de suministro de fluido criogénico.

23. Un método de la reivindicación 22, en el que la ruta de suministro y el programa de suministro se determinan antes de que el vehículo de suministro se dirija a cualquiera de las estaciones receptoras de fluido criogénico.

24. Un método de la reivindicación 22, en el que la ruta de suministro y el programa de suministro se alteran después de que el vehículo de suministro se dirija a una estación receptora de fluido criogénico.

25. Un método de la reivindicación 22, en el que la ruta de suministro y el programa de suministro se alteran basándose al menos en parte en el análisis de datos que refleja uno o más de los siguientes valores: (1) la cantidad de líquido criogénico en el recipiente de almacenamiento criogénico, (2) las demandas de líquido criogénico o gas comprimido de una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y (3) la cantidad de líquido criogénico en la instalación de suministro de fluido criogénico.

26. Un método de la reivindicación 22, en el que la ruta de suministro y el programa de suministro se alteran basándose al menos en parte en el análisis de datos que no reflejan uno o más de los siguientes valores: (1) la cantidad de líquido criogénico en el recipiente de almacenamiento criogénico, (2) las demandas de líquido criogénico o gas comprimido de la una o más estaciones receptoras de fluido criogénico y (3) la cantidad de líquido criogénico en la instalación de suministro de fluido criogénico.

27. Un método de la reivindicación 1, en el que durante la formación de un gas comprimido, la presión de al menos una parte del fluido criogénico licuado en el recipiente de almacenamiento criogénico aumenta a una presión suficiente para formar un fluido supercrítico usando una bomba que está localizada sobre un dispositivo de suministro sobre el que se dispone el tanque criogénico.

28. Un método de la reivindicación 1, en el que durante la formación de un gas comprimido, la presión de al menos una parte del fluido criogénico licuado en el recipiente de almacenamiento criogénico aumenta a una presión suficiente para formar un fluido supercrítico usando una bomba que se localizada en una estación receptora de fluido criogénico.

29. Un método de la reivindicación 21, en el que el vehículo de suministro que transporta el recipiente de almacenamiento criogénico a una estación receptora de fluido criogénico incluye también una bomba que se usa para aumentar la presión de al menos una parte del fluido criogénico licuado en el recipiente de almacenamiento criogénico a una presión suficiente para formar el fluido supercrítico.

30. Un método de la reivindicación 21, en el que el vehículo de suministro es un camión.

31. Un método de una de las reivindicaciones 1, 2, 3 ó 12, en el que una o más de las estaciones receptoras de fluido criogénico es una estación de repostaje de hidrógeno para vehículos.