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FR3001523A1 - Gestion de l'alimentation en biomethane d'un reseau de gaz naturel a partir d'une production de biogaz - Google Patents

Gestion de l'alimentation en biomethane d'un reseau de gaz naturel a partir d'une production de biogaz Download PDF

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FR3001523A1
FR3001523A1 FR1350827A FR1350827A FR3001523A1 FR 3001523 A1 FR3001523 A1 FR 3001523A1 FR 1350827 A FR1350827 A FR 1350827A FR 1350827 A FR1350827 A FR 1350827A FR 3001523 A1 FR3001523 A1 FR 3001523A1
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Abstract

La présente invention concerne une méthode de gestion et de contrôle de l'alimentation d'un réseau de distribution de gaz naturel en biométhane produit par épuration de biogaz issu de la méthanisation naturelle ou artificielle de matières organiques, végétales ou animales dans laquelle le biogaz est mis à disposition par un producteur de biométhane et le réseau de distribution de gaz naturel est alimenté en ledit biométhane via un poste d'injection équipé de moyens de comptage, d'analyse, de protection du réseau contre les sur-pressions dont au moins une vanne automatique pour interrompre l'injection du biométhane lorsque la pression de gaz dans le réseau est supérieure à une pression critique PC définie par l'opérateur du réseau. La méthode de l'invention, comprend en outre au moins une étape de mesure de la variation de pression du gaz circulant dans le réseau apte à détecter toute augmentation de pression dans le réseau, une étape de gestion et de contrôle - par le producteur de biométhane de l'approvisionnement en biométhane disponible pour l'alimentation du poste d'injection de sorte à adapter le débit de biométhane injecté dans le réseau pour rétablir la pression du gaz circulant dans le réseau et à prévenir l'interruption de l'injection par le poste d'injection.

Description

La présente invention concerne une méthode de gestion de l'alimentation d'un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel à partir de biométhane produit par épuration de biogaz.
Un réseau de distribution ou de transport de gaz naturel permet de relier des consommateurs de gaz à des producteurs de gaz. Le réseau est maintenu à une pression comprise entre 2 et 6 bars pour la distribution, 15 et 25 bars pour la distribution moyenne pression et 25 à 80 bars pour le transport. Dans la suite de la description, nous utiliserons le terme de distribution qui signifiera indifféremment réseau de distribution ou réseau de transport. Le biogaz est un gaz produit par la fermentation naturelle ou artificielle de matières organiques végétales ou animales (la méthanisation) Le biogaz contient majoritairement du méthane (CH4) du dioxyde de carbone (CO2), mais également -en moindre proportion- de l'eau, de l'azote, de l'hydrogène sulfuré, de l'oxygène, ainsi que des composés organiques autres, à l'état de traces. Selon les matières organiques et les techniques utilisées, les proportions des composants diffèrent, mais en moyenne le biogaz comporte, sur gaz sec, de 30 à 75% de méthane, de 15 à 50% de CO2, de 0 à 5% d'azote, de 0 à 5% d'oxygène et des composés traces.
Le biogaz est valorisé de différentes manières. Le développement de la valorisation du biogaz est indispensable pour répondre aux problématiques engendrées par le réchauffement climatique, tant global qu'à l'échelle régionale; il permet aussi d'accroître l'indépendance énergétique. Il peut, après un traitement léger, être valorisé à proximité du site de production pour fournir de la chaleur, de l'électricité ou un mélange des deux (la cogénération); la teneur importante en dioxyde de carbone réduit son pouvoir calorifique, augmente les coûts de compression et de transport et limite l'intérêt économique de sa valorisation à cette utilisation de proximité. Une purification plus poussée du biogaz permet une plus large utilisation du biogaz.
En particulier, une purification poussée du biogaz permet d'obtenir un biogaz épuré aux spécifications du gaz naturel : le biogaz ainsi purifié est appelé « biométhane ». Le biométhane complète ainsi les ressources de gaz naturel avec une partie renouvelable produite au coeur des territoires; il est utilisable pour exactement les mêmes usages que le gaz naturel d'origine fossile. Les modes de valorisation du biométhane sont déterminés en fonction des contextes locaux : besoins énergétiques locaux, possibilités de valorisation en tant que biométhane carburant, existence à proximité de réseaux de distribution ou de transport de gaz naturel notamment. Créant des synergies entre les différents acteurs oeuvrant sur un territoire (agriculteurs, industriels, pouvoirs publics), la production de biométhane aide les territoires à acquérir une plus grande autonomie énergétique.
Pour produire et utiliser le biométhane en tant que gaz naturel renouvelable dans les réseaux de gaz naturel deux acteurs principaux interviennent : le producteur de biométhane - dénommé ci après le producteur - et le distributeur de gaz naturel, gestionnaire du réseau de gaz -dénommé ci-après le distributeur ou gestionnaire. En effet, pour être injecté dans un réseau de distribution de gaz naturel, le biométhane doit présenter des caractéristiques conformes aux prescriptions techniques du distributeur afin d'éviter de causer des dommages au réseau et d'assurer que le gaz distribué pourra être utilisé en toute sécurité. Le rôle du producteur est ainsi de produire le biogaz, épurer le biogaz de sorte à fournir du biométhane de composition similaire à celle du gaz naturel; l'installation de production doit donc comporter les dispositifs permettant de s'adapter aux consommations sur le réseau, tant en terme de quantité de biométhane à injecter qu'en terme de qualité du biométhane injecté. Les responsabilités du distributeur sont de sécuriser et réguler l'injection par des organes de sécurité qui limitent les pressions, comptent les quantités de biogaz injecté et analysent sa qualité pour assurer la sécurité des clients et des installations (l'ensemble de ces organes de sécurité, de comptage et d'analyse sont contenus dans l'installation d'injection aussi appelé poste d'injection. Le biométhane est injecté dans un réseau pour être consommé, il est soumis aux aléas de consommation; une difficulté supplémentaire de l'injection de biométhane dans un réseau de distribution de gaz naturel est donc l'adéquation entre les quantités de biométhane à injecter en provenance de l'installation produisant le biométhane et la capacité du réseau à les absorber, c'est-à-dire les consommations de gaz naturel en fonction des fluctuations journalières, saisonnières, ou autres fluctuations prévisibles ou non. Ainsi, à l'heure actuelle : si le débit de gaz consommé par les utilisateurs de gaz de la zone desservie par le réseau de distribution dans lequel est injecté le biométhane est inférieur au débit de biométhane injecté, la pression dans le réseau va augmenter; le réseau étant défini pour accepter une pression maximum de fonctionnement, dès lors que la pression dans le réseau dépasse ce seuil critique de pression (PC) défini par le gestionnaire, une vanne automatique située dans le poste d'injection se ferme, interrompant l'injection du biométhane; par ailleurs, une mise en sécurité s'effectue dans le cas où le poste d'injection n'est plus alimenté en biométhane et que la pression dans le poste d'injection devient trop faible pour les analyseurs présents, en effet les analyseurs consomment du gaz ce qui peut générer une baisse de pression dans le poste d'injection si l'unité d'épuration produisant le biométhane ne fonctionne pas et qu'aucun débit de biométhane n'est injecté. Une fois la mise en sécurité effectuée, le redémarrage nécessite l'intervention d'un technicien et un cycle de purge des analyseurs qui occasionnent un manque à gagner pour le producteur car pendant ce temps le biogaz produit ne peut pas être valorisé et doit être détruit.
Actuellement, la situation est donc la suivante : lorsque la pression dans le réseau de distribution est trop élevée, le poste d'injection du biométhane se ferme pour empêcher l'introduction de gaz supplémentaire en provenance de l'unité de production de biométhane. Lorsque l'injection de biométhane dans le réseau est interrompue, trois solutions s'offrent au producteur, qui peuvent être mises en oeuvre au niveau de l'unité de production de biométhane : 1. envoyer le biométhane produit vers les digesteurs et/ou une capacité de stockage de biogaz tampon, 2. envoyer le biométhane produit vers une torchère pour sa destruction, 3. arrêter l'installation de purification du biogaz produisant le biométhane, en laissant s'accumuler le biogaz produit dans le digesteur ou dans une capacité de stockage selon les sites de production, et/ ou destruction du biogaz au moyen d'une torchère.
Chacune de ces solutions comporte des inconvénients qu'il convient de prendre en compte. La solution 1 n'est pas satisfaisante, tout particulièrement dans le cas où la situation de sous consommation se prolonge. En effet il y a un risque d'enrichissement en méthane du ciel gazeux des digesteurs excessif, et pour des raison de sécurité, il faut éviter de dépasser une concentration de 75% de CH4 dans les digesteurs ; il y a aussi un risque de dépassement de la capacité de stockage du ou des digesteurs ; par ailleurs, l'unité de purification de biogaz est consommatrice d'électricité, cette consommation électrique n'est pas valorisée car le biométhane produit est mélangé avec le biogaz pour être de nouveau traité par l'unité d'épuration. La solution 2 se traduit par une perte de production immédiate et une consommation électrique non valorisée. Le biogaz est purifié pour produire le biométhane qui est détruit dans une torchère. Il y a à la fois perte de produit et consommation d'électricité. Dans le cas de la solution 3, il n'y a plus d'exutoire pour le biogaz produit ; il devra être brulé par la torchère. L'unité d'épuration est arrêtée et le biogaz produit s'accumule dans les digesteurs. Une fois le stockage de biogaz rempli, l'excédent de production doit être détruit dans une torchère sans aucune valorisation. Par ailleurs, un autre inconvénient, commun à l'ensemble des solutions existantes est que si le poste d'injection reste durablement fermé, le biométhane présent dans le poste d'alimentation risque d'être consommé par les analyseurs de gaz du poste du poste d'injection, et/ou faire l'objet de fuites ; l'alimentation étant coupée, si la pression devient trop faible, il y a un risque de désamorçage du poste d'injection. Pour réamorcer le poste en vue d'un redémarrage lorsque les conditions d'un redémarrage seront réunies, seul l'opérateur en charge de l'injection est habilité à intervenir (par exemple l'opérateur français GrDF) pour réaliser un cycle complet de purge et de remise à zéro des analyseurs ; l'opération durant environ deux heures, cela occasionnera une perte de production pour le producteur qui, pendant ce temps ne bénéficiera pas de la vente de sa production au réseau.. On comprend donc aisément que les solutions existantes ne sont pas satisfaisantes pour le producteur, chacune présentant au moins les inconvénients énoncés ci-dessus.
Le problème qui se pose est dès lors de proposer une solution qui permette de gérer et de contrôler l'injection de biométhane dans le réseau - en adaptant la quantité de biométhane injectée à la consommation de gaz du réseau- de sorte à prévenir l'arrêt du poste d'injection en raison d'une pression excessive dans le réseau et de sorte à éviter ou au moins limiter les pertes de production qui en résulteraient. Un autre problème est aussi d'éviter les consommations inutiles d'électricité et de gérer le débit de biométhane produit en liaison avec la capacité disponible dans le réseau de gaz. Un autre problème est de limiter les pertes pour le producteur liées à la réouverture du poste d'injection lorsqu'il n'a pas été possible d'éviter sa fermeture par l'opérateur contrôlant le poste d'injection. Un autre problème est de prévenir les risques de désamorçage et de mise en sécurité du poste d'injection lorsque le poste d'injection n'est plus alimenté par l'unité d'épuration et que la pression de gaz dans le poste est trop faible pour faire fonctionner les analyseurs.
La solution de l'invention est une méthode de gestion et de contrôle de l'alimentation d'un réseau de distribution de gaz naturel en biométhane produit par épuration de biogaz, dans laquelle : - le biométhane est obtenu par épuration de biogaz issu de la méthanisation naturelle ou artificielle de matières organiques, végétales ou animales, et est mis à disposition par un producteur de biométhane, - le réseau de distribution de gaz naturel est alimenté en ledit biométhane via un poste d'injection équipé de moyens de comptage et d'analyse du biométhane ainsi que des moyens de protection du réseau contre les sur-pressions comprenant des moyens aptes à réguler la pression de biométhane, limiter le débit du biométhane injecté, et au moins une vanne automatique pour interrompre l'injection du biométhane lorsque la pression de gaz dans le réseau est supérieure à une pression critique PC définie par l'opérateur du réseau, caractérisé en ce que la méthode de gestion et de contrôle de l'alimentation du réseau de distribution de gaz naturel en biométhane comprend en outre au moins : - une étape de mesure de la variation de pression du gaz circulant dans le réseau apte à détecter toute augmentation de pression dans le réseau, - une étape de gestion et de contrôle, par le producteur de biométhane, de l'approvisionnement en biométhane disponible pour l'alimentation du poste d'injection de sorte à adapter le débit de biométhane injecté dans le réseau pour rétablir la pression du gaz circulant dans le réseau et à prévenir l'interruption de l'injection par le poste d' inj ection. Grace à la méthode de gestion de l'alimentation selon l'invention, lorsque la consommation de gaz diminue, l'augmentation de la pression dans le réseau qui en résulte est immédiatement détectée, sans attendre que la pression du gaz dans le réseau dépasse la pression seuil PC autorisée par l'opérateur du réseau, et l'apport de biométhane au réseau est réduit - à l'initiative du producteur de biométhane. Le producteur peut ainsi, soit diminuer la production de biométhane, soit envoyer une partie du biométhane produit vers un exutoire, et ainsi l'interruption automatique de l'injection par fermeture du poste d'injection pourra le plus souvent être évitée; de plus, la production de biométhane pour l'injection dans le réseau étant adaptée à la consommation de gaz par le réseau, il n'y a pas ou peu de perte de biométhane -l'envoi vers une torchère ne se faisant qu'en ultime recours. Le producteur acquiert ainsi la possibilité de contrôler sa production de biométhane, alors qu'auparavant, il ne pouvait que subir les arrêts de l'injection. Avantageusement, la détermination de la variation de pression du gaz circulant dans le réseau de distribution est faite en au moins un des points suivants : au niveau du réseau - directement sur le réseau ou dans le poste d'injection, ou entre l'unité d'épuration et le poste d'injection. Un capteur de pression - pouvant être fourni par l'opérateur du réseau - peut en effet être disposé directement sur le réseau, ou dans le poste d'injection du bio-méthane dans le réseau de distribution, ou juste en amont du poste d'injection pour simuler la pression du réseau. - un capteur installé sur le réseau indiquera rapidement les évolutions de pression qui apparaissent dans le réseau. - un capteur dans le poste d'injection donnera la même indication sur les évolutions dans le réseau aux pertes de charge de la conduite de connection au réseau près. La réactivité sera aussi plus lente à cause de ces pertes de charge. - un capteur placé entre l'unité d'épuration et le poste d'injection devra tenir compte des pertes de charge du poste d'injection en plus.
Le choix de la position du capteur dépend de la position du poste d'injection (proximité des consommateurs du réseau) et des possibilités offertes par l'opérateur du réseau pour son installation. Il sera de préférence installé sur le réseau, sinon intégré dans le poste d'injection, enfin si les deux positions précédentes sont impossibles, en dernier choix chez le producteur entre l'unité d'épuration et le poste d'injection, le plus proche possible de ce dernier. Dans tous les cas le capteur installé permettra de connaitre l'évolution de la pression dans le réseau. Si la pression dans le réseau de distribution de gaz augmente, cela signifie que le réseau est en cours de saturation et que le poste d'injection risque de stopper l'injection. Le producteur va donc faire en sorte de diminuer le flux de biométhane envoyé au poste d'injection de sorte à contribuer à rétablir la pression du gaz dans le réseau; il peut pour cela réduire la production de biométhane, il peut aussi n'envoyer qu'une partie du biométhane produit au poste d'alimentation. Ces deux solutions peuvent être utilisées conjointement. Selon le cas, la méthode de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes. - l'étape de gestion de l'approvisionnement comprend au moins une étape de limitation du débit de biogaz envoyé à l'unité d'épuration pour y être traité; - l'étape de gestion de l'approvisionnement comprend au moins une étape de répartition du biométhane entre l'alimentation du poste d'injection dans le réseau et l'envoi vers un exutoire lequel exutoire peut être un digesteur servant à la production du biogaz, un stockage de biogaz tampon ou une torchère; - dès que la pression dans le réseau de distribution le permet à nouveau, le débit de biométhane envoyé au poste d'injection est adapté pour maintenir ou rétablir la pression du gaz circulant dans le réseau, par arrêt ou ajustement de l'envoi de biométhane vers l'exutoire, et/ ou par l'augmentation du débit de biogaz alimentant l'étape d'épuration de sorte à augmenter le débit de biométhane injecté dans le réseau ; - selon une première variante, la ligne transportant le biométhane vers l'exutoire est équipée d'un déverseur fonctionnant de la manière suivante : le déverseur est réglé pour que la pression d'ouverture corresponde à la pression maximale admissible du réseau aux pertes de charge dans le poste d'injection près, de sorte que lorsque la pression dans le réseau, mesurée par le capteur atteint la pression maximale admissible par le réseau, le biométhane produit en excès qui ne peut être injecté dans le réseau s'échappe par le déverseur vers l'exutoire; lorsque la pression dans le réseau diminue, le biométhane ne passe plus par le déverseur et est réinjecté en totalité dans le réseau. Dans ce cas le biométhane est toujours disponible aux pressions et qualités suffisantes en entrée du poste d'injection. selon une deuxième variante, la ligne vers l'exutoire est équipée d'une vanne de laminage et une vanne automatique marche/arrêt (on/off) en série, le système des deux vannes fonctionnant de la manière suivante : lorsque la pression maximale admissible du réseau -aux pertes de charge dans le poste d'injection près- est atteinte, la vanne on/off s'ouvre pour permettre au biométhane de circuler vers l'exutoire, la vanne de laminage permettant d'établir la contre-pression équivalente aux conditions du réseau pour assurer la disponibilité du biométhane à la qualité et à la pression requise pour réalimenter le réseau par priorité à partir de l'unité d'épuration dès que la pression dans le réseau permet à nouveau l'injection du biométhane. la ligne transportant le biométhane vers l'exutoire est avantageusement équipée d'un système apte à interrompre l'alimentation du poste d'injection en cas de surpression dans le réseau de distribution en envoyant le biométhane produit par l'unité d'épuration vers l'exutoire et apte à assurer la réalimentation du poste d'injection par priorité par arrêt de l'envoi de biométhane vers l'exutoire dès que la pression dans le réseau permet à nouveau d'y injecter du biométhane. De manière avantageuse, un stockage de biométhane de capacité réduite apte à assurer l'alimentation du poste d'injection et des analyseurs de gaz pendant plusieurs heures en cas d'arrêt de la production de biométhane est installé sur la ligne alimentant le poste d'injection et en aval de la ligne vers l'exutoire.
L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description suivante faite en références aux figures annexées. La figure 1 présente un schéma de principe illustrant les différentes étapes d'une production de biométhane ainsi que son injection dans un réseau de gaz naturel, et apte à la mise en oeuvre d'une méthode selon l'invention utilisant une vanne de laminage, avec le digesteur comme exutoire.
La figure 2 présente un schéma de principe illustrant les différentes étapes d'une production de biométhane ainsi que son injection dans un réseau de gaz naturel, et apte à la mise en oeuvre d'une variante de l'invention utilisant un déverseur avec le digesteur comme exutoire.
La figure 3 présente un schéma de principe illustrant les différentes étapes d'une production de biométhane ainsi que son injection dans un réseau de gaz naturel, et apte à la mise en oeuvre d'une méthode selon l'invention utilisant une vanne de laminage avec une torchère pour exutoire. La figure 4 présente un schéma de principe illustrant les différentes étapes d'une production de biométhane ainsi que son injection dans un réseau de gaz naturel, et apte à la mise en oeuvre d'une méthode selon l'invention utilisant un déverseur, avec une torchère comme exutoire. Les schémas reproduisent essentiellement les éléments utiles à la compréhension de l'invention; on s'est en particulier abstenu d'indiquer les éléments contenus dans les différents blocs représentés sur les figures quand le détail de ces éléments n'est pas nécessaire pour décrire le fonctionnement de l'invention, et quand ces éléments sont connus de l'homme du métier de sorte à ne pas alourdir inutilement les schémas. Ainsi, selon le schéma de la figure 1, le digesteur 1 produit par méthanisation à partir des matières organiques végétales ou animales 2 du biogaz qui s'accumule dans le ciel gazeux 3 du digesteur ; le biogaz produit quitte le digesteur par la ligne 4 -une ligne 5 permet d'envoyer en cas de nécessité tout ou partie du biogaz produit vers une torchère 6 où il peut être brûlé -. Le biogaz transporté via la ligne 4 entre dans l'unité d'épuration 7 afin d'y être purifié de manière à produire du biométhane conforme aux exigences du réseau de gaz naturel dans lequel il doit être injecté. L'unité d'épuration comprend - en plus des différents éléments non représentés aptes à éliminer les espèces non désirées- au moins un compresseur 8 à vitesse variable et/ou une ligne de recyclage 8' autour du compresseur. Le biométhane quitte l'unité d'épuration 7 via la ligne 9 pour entrer dans le poste d'injection 10 et être injecté via la ligne 11 dans le réseau de distribution de gaz naturel 12. Le poste d'injection 10 comprend de manière classique au moins une vanne de sectionnement, un détendeur, un moyen de comptage, un moyen d'analyse, et une ligne de retour du biométhane vers le digesteur en cas de non-conformité - seule cette dernière est représentée sur la figure, mais non référencée.
L'invention a pour objectif principal d'éviter la fermeture du poste d'injection ; pour cela, un capteur de pression (13, 14, 15) est installé pour mesurer la variation de pression dans le réseau, de préférence ce capteur sera installé en 13, sinon dans le poste d'injection en 14, ou en cas d'impossibilité en 15.
Dans la configuration de la figure 1, la méthode de l'invention fonctionne de la manière suivante. Le poste d'injection 10 est alimenté en permanence en biométhane par l'unité 7 d'épuration. Lorsque la pression mesurée (13, 14, 15) augmente les actions suivantes s' enchainent : Le débit de biogaz épuré dans l'unité d'épuration est réduit (en agissant sur le compresseur 8 à vitesse variable, et/ou par ouverture de la vanne 8' permettant le recyclage autour du compresseur). Par conséquent la production de bio-méthane diminue permettant ainsi d'arriver à un équilibre entre la quantité de biométhane à injecter en provenance de l'installation de production et la consommation dans le réseau.
Si la pression mesurée dans le réseau continue à augmenter lorsque le débit minimum d'épuration est atteint, la vanne marche/arrêt 16 disposée sur la ligne d'exutoire 18 s'ouvre; la vanne de laminage 17 est réglée pour permettre de générer la même pression en amont que lors de l'injection, par conséquent la pression entre l'unité d'épuration et le poste d'injection reste constante. Le bio-méthane produit est ensuite retourné dans le digesteur 1.
Lorsque la pression dans le réseau 12 baisse, la baisse de pression est mesurée par le capteur de pression (13, 14, 15) le biométhane est de nouveau injecté et dans le même temps la vanne 16 installée sur la ligne 18 vers l'exutoire est fermée. Progressivement, si la mesure de pression en (13, 14, 15) reste stable ou continue à diminuer, le débit de biogaz traité dans l'unité d'épuration augmente jusqu'à retrouver la situation normale, c'est-à-dire un débit traité maximum. Un ballon tampon optionnel 19 est installé sur la ligne 9 en aval du branchement de la ligne 18 vers l'exutoire, qui permet lorsque le réseau est saturé pendant un temps prolongé nécessitant la fermeture du poste d'injection, de pouvoir arrêter l'unité 7 d'épuration afin de limiter la consommation d'électricité nécessaire pour l'épuration du biogaz (dans ce cas le biogaz produit par le producteur devra être directement envoyé via la ligne 5 pour être détruit dans une torchère 6 adaptée).
Le volume de ce ballon tampon est limité à quelques litres qui suffisent à assurer l'alimentation du poste d'injection 10 et des analyseurs de gaz pendant plusieurs heures. Lorsque la pression dans le réseau baisse de nouveau suffisamment pour pouvoir reprendre l'injection, l'unité d'épuration redémarre et recommence à produire du biométhane.
La figure 2 présente une variante de l'invention ; les éléments communs avec la figure 1 portent les mêmes références et ne seront pas décrits de nouveau ici, ni leur fonctionnement. Dans la configuration de la figure 2, la méthode de l'invention fonctionne de la manière suivante. Le poste d'injection 10 est alimenté en permanence en biométhane par l'unité 7 d'épuration. Lorsque la pression mesurée (13, 14, 15) augmente les actions suivantes s' enchainent : Le débit de biogaz épuré dans l'unité d'épuration est réduit (en agissant sur le compresseur 8 à vitesse variable, et/ou par ouverture de la vanne 8' permettant le recyclage autour du compresseur). Par conséquent la production de bio-méthane diminue permettant ainsi d'arriver à un équilibre entre la quantité de biométhane à injecter en provenance de l'installation de production et la consommation dans le réseau. Si la pression mesurée dans le réseau continue à augmenter lorsque le débit minimum d'épuration est atteint, un déverseur 20 présent sur la ligne vers l'exutoire 18 s'ouvre et permet au biométhane produit de retourner dans le digesteur empêchant ainsi la pression dans le réseau de continuer à augmenter. En effet, le déverseur est réglé pour s'ouvrir avant que la pression du réseau trop haute entraine la fermeture du poste d'injection, la pression entre l'unité d'épuration et le poste d'injection reste inférieure à la pression de fermeture du poste d'injection. Le biométhane produit en excès est retourné dans le digesteur Lorsque la pression dans le réseau 12 baisse, la baisse de pression est mesurée par le capteur de pression (13, 14, 15) le biométhane est de nouveau injecté et le déverseur 20 se ferme. Progressivement, si la mesure de pression en (13, 14, 15) reste stable ou continue à diminuer, le débit de biogaz traité dans l'unité d'épuration augmente jusqu'à retrouver la situation normale, c'est-à-dire le débit maximum. Ici aussi, un ballon tampon optionnel 19 est installé sur la ligne 9 en aval du branchement de la ligne 18 vers l'exutoire, qui remplit les mêmes fonctions que celles décrites pour le cas de la figure 1.
La figure 3 présente une autre variante de l'invention ; les éléments communs avec les figures 1 et/ ou 2 portent les mêmes références et ne seront pas décrits de nouveau ici, ni leur fonctionnement. Dans la configuration de la figure 3, la méthode de l'invention fonctionne de la manière suivante. Le poste d'injection 10 est alimenté en permanence en biométhane par l'unité 7 d'épuration. Lorsque la pression mesurée (13, 14, 15) augmente les actions suivantes s' enchainent : Le débit de biogaz épuré dans l'unité d'épuration est réduit (en agissant sur le compresseur 8 à vitesse variable, et/ou par ouverture de la vanne 8' permettant le recyclage autour du compresseur). Par conséquent la production de bio-méthane diminue permettant ainsi d'arriver à un équilibre entre la quantité de biométhane à injecter en provenance de l'installation de production et la consommation dans le réseau. Si la pression mesurée dans le réseau continue à augmenter lorsque le débit minimum d'épuration est atteint, la vanne marche/arrêt 16 disposée sur la ligne d'exutoire 18 s'ouvre; la vanne de laminage 17 est réglée pour permettre de générer la même pression en amont que lors de l'injection, par conséquent la pression entre l'unité d'épuration et le poste d'injection reste constante. Le bio-méthane produit est envoyé vers une torchère 21 adaptée pour brûler du biométhane.
Lorsque la pression dans le réseau 12 baisse, la baisse de pression est mesurée par le capteur de pression (13, 14, 15) le biométhane est de nouveau injecté et dans le même temps la vanne 16 installée sur la ligne 18 vers l'exutoire est fermée. Progressivement, si la mesure de pression en (13, 14, 15) reste stable ou continue à diminuer, le débit de biogaz traité dans l'unité d'épuration augmente jusqu'à retrouver la situation normale, c'est-à-dire le débit maximum. Ici aussi, un ballon tampon optionnel 19 est installé sur la ligne 9 en aval du branchement de la ligne 18 vers l'exutoire, qui remplit les mêmes fonctions que celles décrites pour les cas des figures 1 et 2. La figure 4 présente encore une autre variante de l'invention ; les éléments communs avec les figures 1 à 3 portent les mêmes références et ne seront pas décrits de nouveau ici, ni leur fonctionnement.
Dans la configuration de la figure 4, la méthode de l'invention fonctionne de la manière suivante. Le poste d'injection 10 est alimenté en permanence en biométhane par l'unité 7 d'épuration. Lorsque la pression mesurée (13, 14, 15) augmente les actions suivantes s' enchainent : Le débit de biogaz épuré dans l'unité d'épuration est réduit (en agissant sur le compresseur 8 à vitesse variable, et/ou par ouverture de la vanne 8' permettant le recyclage autour du compresseur). Par conséquent la production de bio-méthane diminue permettant ainsi d'arriver à un équilibre entre la quantité de biométhane à injecter en provenance de l'installation de production et la consommation dans le réseau. Si la pression mesurée dans le réseau continue à augmenter lorsque le débit minimum d'épuration est atteint, un déverseur 20 présent sur la ligne vers l'exutoire 18 s'ouvre et envoie le biométhane produit vers une torchère adaptée pour brûler du biométhane, empêchant ainsi la pression dans le réseau de continuer à augmenter. En effet, le déverseur est réglé pour s'ouvrir avant que la pression du réseau trop haute entraine la fermeture du poste d'injection, la pression entre l'unité d'épuration et le poste d'injection reste donc inférieure à la pression de fermeture du poste d'injection. Le biométhane produit en excès est brûlé. Lorsque la pression dans le réseau 12 baisse, la baisse de pression est mesurée par le capteur de pression (13, 14, 15) le biométhane est de nouveau injecté et le déverseur 20 se ferme. Progressivement, si la mesure de pression en (13, 14, 15) reste stable ou continue à diminuer, le débit de biogaz traité dans l'unité d'épuration augmente jusqu'à retrouver la situation normale, c'est-à-dire le débit maximum. Ici aussi, un ballon tampon optionnel 19 est installé sur la ligne 9 en aval du branchement de la ligne 18 vers l'exutoire, qui remplit les mêmes fonctions que celles décrites pour le cas des figures 1 à 3. Outre les avantages indiqués ci-avant, la méthode selon l'invention permetta aussi d'ajuster l'injection de biométhane dans le réseau à la hausse, en cas de pression basse dans le réseau pouvant être due à une diminution d'approvisionnements autres du réseau, à une consommation supérieure à la normale, ou toute autre raison - pour autant que les moyens de production de biogaz, et/ ou de stockage et d'épuration de l'installation le permettent.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Méthode de gestion et de contrôle de l'alimentation d'un réseau de distribution de gaz naturel en biométhane produit par épuration de biogaz, dans lequel : - le biométhane est obtenu par épuration de biogaz issu de la méthanisation naturelle ou artificielle de matières organiques, végétales ou animales, et est mis à disposition par un producteur de biométhane, - le réseau de distribution de gaz naturel est alimenté en ledit biométhane via un poste d'injection équipé de moyens de comptage et d'analyse du biométhane ainsi que des moyens de protection du réseau contre les sur-pressions comprenant des moyens aptes à réguler la pression de biométhane, limiter le débit du biométhane injecté, et au moins une vanne automatique pour interrompre l'injection du biométhane lorsque la pression de gaz dans le réseau est supérieure à une pression critique PC définie par l'opérateur du réseau, caractérisé en ce que la méthode de gestion de l'alimentation du réseau de distribution de gaz naturel en biométhane comprend en outre au moins : - une étape de mesure de la variation de pression du gaz circulant dans le réseau apte à détecter toute augmentation de pression dans le réseau, - une étape de gestion et de contrôle, par le producteur de biométhane, de l'approvisionnement en biométhane disponible pour l'alimentation du poste d'injection de sorte à adapter le débit de biométhane injecté dans le réseau pour rétablir la pression du gaz circulant dans le réseau et à prévenir l'interruption de l'injection par le poste d'injection.
  2. 2. Méthode selon la revendication 1 dans laquelle la détermination de la variation de pression du gaz circulant dans le réseau de distribution est faite en au moins un des points suivants : au niveau du réseau -directement sur le réseau ou dans le poste d'injection, ou entre l'unité d'épuration et le poste d'injection.30
  3. 3. Méthode selon l'une des revendications 1 ou 2 dans laquelle l'étape de gestion de l'approvisionnement comprend au moins une étape de limitation du débit de biogaz envoyé à l'unité d'épuration pour y être traité,
  4. 4. Méthode selon l'une des revendications 1 à 3 dans laquelle l'étape de gestion de l'approvisionnement comprend au moins une étape de répartition du biométhane entre l'alimentation du poste d'injection dans le réseau et l'envoi vers un exutoire lequel exutoire peut être le digesteur servant à la production du biogaz, un stockage tampon, ou une torchère.
  5. 5. Méthode selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisée en ce que dès que la pression dans le réseau de distribution le permet à nouveau, le débit de biométhane envoyé au poste d'injection est adapté pour maintenir ou rétablir la pression du gaz circulant dans le réseau.: par arrêt de l'envoi de biométhane vers l'exutoire, et/ou par l'augmentation du débit de biogaz alimentant l'étape d'épuration de sorte à augmenter le débit de biométhane injecté dans le réseau,
  6. 6. Méthode selon la revendication 4 dans laquelle la ligne vers l'exutoire est équipée d'un déverseur fonctionnant de la manière suivante : le déverseur est réglé pour que la pression d'ouverture corresponde à la pression maximale PC admissible du réseau aux pertes de charge dans le poste d'injection près, de sorte que lorsque la pression dans le réseau, mesurée par le capteur dépasse la pression maximale PC admissible par le réseau, le biométhane s'échappe par le déverseur vers l'exutoire, lorsque la pression dans le réseau diminue, le biomethane ne passe plus par le déverseur et est réinjecté en totalité dans le réseau.
  7. 7. Méthode selon la revendication 4 dans laquelle la ligne vers l'exutoire est équipée d'une vanne de laminage et une vanne automatique marche/arrêt (on/off) en série, le système des deux vannes fonctionnant de la manière suivante : lorsque la pression maximale admissible du réseau -aux pertes de charge dans le poste d'injection près- est atteinte, la vanne on/off s'ouvre pour permettre au biométhane de circuler vers l'exutoire, la vanne de laminage permettant d'établir la contre-pression équivalente aux conditions du réseau pour assurer ladisponibilité du biométhane à la qualité et à la pression requise pour réalimenter le réseau par priorité à partir de l'unité d'épuration dès que la pression dans le réseau permet à nouveau l'injection du biométhane.
  8. 8. Méthode selon la revendication 4 dans laquelle la ligne transportant le biomethane vers l'exutoire est équipée d'un système apte à interrompre l'alimentation du poste d'injection en cas de surpression dans le réseau de distribution en envoyant le biométhane produit par l'unité d'épuration vers l'exutoire et apte à assurer la réalimentation du poste d'injection par priorité par arrêt de l'envoi de biométhane vers l'exutoire dès que la pression dans le réseau permet à nouveau d'y injecter du biométhane.
  9. 9. Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle un stockage de biométhane de capacité réduite apte à assurer l'alimentation du poste d'injection et des analyseurs de gaz pendant plusieurs heures en cas d'arrêt de la production de biométhane est installé sur la ligne alimentant le poste d'injection et en aval de la ligne vers l'exutoire.
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