Production d’électricité

Le premier usage énergétique produit par AURAGEN est de l’électricité. La quantité d’électricité produite dépend du rendement du cycle qui est expliqué ci-dessous.

La source froide est produite avec un cryogénérateur Stirling (composant ORBEM) dont le COP est de l’ordre de 2. De ce fait, pour le cycle de Rankine, la source froide est à la température de liquéfaction de l’azote 77°K (ou du néon 27°K). Avec les récupérations d’énergie, il ne reste que l’énergie de liquéfaction du fluide moteur d’AURAGEN à produire. Avec un COP de 2, l’énergie mécanique (électrique) à fournir au Cryogénérateur Stirling pour liquéfier le fluide moteur, est 2 fois moins importante que ce qui est requis. 

Production d’hydrogène vert

Transformation possible du vecteur électricité produit en hydrogène, via le module UMA H2

Sur un site industriel, la demande électrique n’est jamais constante et elle fluctue en fonction du démarrage et de l’arrêt de chacune des machines électriques ou utilités. Pour lisser cette consommation, le surplus de production électrique peut être converti en hydrogène, par le procédé d’électrolyse de l’eau, via le module UMA H2. 

De plus, ce procédé d’électrolyse sépare l’hydrogène et l’oxygène, ce dernier peut être alors récupéré séparément pour un usage spécifique. 

Séparation des gaz industriels

Transformation possible du vecteur électricité produit en hydrogène, via le module UMA Avec le module CRYOSGEN2 : séparation des gaz de l’air 

Le principe de la distillation de l’air est de chauffer un mélange liquide, jusqu’à la vaporisation complète de tous les composants du mélange, puis de les séparer dans une colonne en allant du plus volatile au moins volatile. Le plus volatile est condensé en tête de colonne (partie haute de la colonne) et le moins volatile est condensé en bas de colonne. Si le mélange est complexe et comporte de nombreux composants avec de nombreuses températures de condensations, alors chaque composant est condensé à des étages différents (plateaux) de haut en bas de la colonne. C’est ainsi que le pétrole est raffiné, dans ce cas-là, le composant le plus léger, c’est le méthane, le plus lourd, étant le goudron qui est utilisé pour l’enrobé sur les routes. 

Un des premiers usages est la distillation de l’air. Par distillation de l’air, il est entendu séparation des gaz de l’air, pour différentes applications tels que la production d’oxygène, d’azote ou d’argon… Cryosgen2 est un module de séparation des gaz par distillation, c’est en fait un procédé de rectification pour être plus précis, utilisant une colonne de distillation.

Dans notre cas, les composants se séparent par groupe de 2 (rectification), un composant léger (l’azote) qui est condensé en tête de colonne, autour de 100°K, et le mélange oxygène/argon, qui est condensé en bas de colonne, autour de 120°K. 

A noter, pour tenir compte de la loi Dalton, les gaz rares (néon, krypton, xénon) sont considérés comme incondensables et ils vont donc être extraits tout en haut de la colonne au-dessus de la sortie de l’azote. 

Cryosgen2 est une solution adaptée à :

• la purification de tous types de gaz principalement pour les gaz atmosphériques, le méthane et autres alcanes gazeux, le CO2, et toutes les fumées, notamment avec l’adaptation de Cryosgen2 dans l’applicatif Purogen ;
• la production combinée de gaz liquides et comprimés à basse et haute pression. 

Avec le module PUROGEN : épuration des gaz

Purogen, est une adaptation de Cryosgen2, pour l’épuration des gaz. 

C’est aussi un procédé d’ultra-épuration de l’eau et des liquides pour éliminer des polluants dangereux pouvant être condensés avec de l’eau ou du dioxyde de carbone. 

Par exemple : purification et recyclage de l’eau des effluents liquides issus de la méthanisation ou des procédés agroalimentaires (vinification, production laitière, …).

Le procédé de Purogen liquide se base sur une filtration céramique étagée, une osmose inverse et une photo-oxydation. 

Pour l’eau, des recherches ont été menées entre 2011 et 2014.

Avec le module OXUSGEN : production massive d’oxygène

Oxusgen est un procédé annexe à Cryosgen2. Il simplifie Cryosgen2 dans le cas de la production massive d’oxygène indépendamment des autres gaz de l’air. 

Il est basé sur la séparation magnétique de l’oxygène dans l’air liquide. La séparation finale de l’oxygène est réalisée par une pompe magnéto-hydrodynamique qui pressurise l’oxygène liquide.

Néanmoins, il peut être envisagé une utilisation marginale des autres gaz de l’air restants après séparation, notamment comme substitut à l’air comprimé, inertage de réservoirs ou autres. 

OXUSGEN est le procédé de base pour la production d’azote nécessaire à UMA NH3.

Capture du CO2

Utilisation du froid cryogénique pour la capture du CO2, avec le module CARBOGEN

Le froid cryogénique permet de capturer le carbone parce que le point de condensation du CO2 est de 193°K (soit -80°C environ), via un condenseur.

Suivant la pureté attendue du CO2 : 

• CARBOGEN est simplement un condenseur alimenté en froid cryogénique ; 
• Ou complété par une rectification PUROGEN afin d’obtenir le grade de pureté attendu par les clients.

Par exemple, CARBOGEN peut être utiliser pour capter le bioCO2 dans les unités de méthanisation et de production d’alcool.

CARBOGEN est le procédé de base pour la production de CO2 nécessaire à UMA CH4. 

Production de froid et climatisation

Utilisation du froid cryogénique pour la production de froid industriel ou de climatisation, avec le module THEIAGEN

Refroidir une enceinte, quelle qu’elle soit, c’est en soustraire la chaleur qu’elle contient. THEIAGEN permet de produire du froid uniquement avec le cryogénérateur Stirling ORBEM, qui est un composant d’AURAGEN. Le principal avantage tient dans le fait qu’ORBEM ne rejette aucune chaleur dans son environnement. Bien évidemment, dans cette configuration, ORBEM est associé à la pompe ANANKAGEN, dont la pression permet de régler le niveau de température par détente directe. 

THEIAGEN permet donc de produire du froid pour remplacer les installations classiques à compresseur (gaz F) pour la réfrigération (environ 0°C), la congélation et la surgélation (bien en dessous de 0°C) et la climatisation par refroidissement direct de l’air.

Les puissances frigorifiques vont de 10 kW à 1300 kW.

Le principe de ce procédé est de prendre l’atmosphère d’une chambre froide, de liquéfier l’air de la pièce, qui est ensuite réinjecté dans la pièce après détente, plus froid qu’à l’origine.

En associant THEIAGEN à AURAGEN qui produit du froid cryogénique en même temps que de l’électricité, cela permet alors d’avoir des installations de climatisation ou de froid industriel autonome.

Production air comprimé

Utilisation du froid cryogénique pour la compression des gaz et de l’air (notamment production air comprimé), avec le module HERMESSEGEN

HERMESSEGEN est dérivé du module THEIAGEN, mais l’air est soustrait à l’atmosphère environnante liquéfié, mis en pression par ANANKAGEN, et vaporisé puis injecté dans les tuyauteries de gaz comprimé. 

En associant ce module HERMESSEGEN à AURAGEN, cela permet de remplacer tout ou partie des installations de production d’air comprimé (souvent par des compresseurs d’air) sur le lieu d’implantation d’AURAGEN, et permet de supprimer la consommation de cette production d’air comprimé.

Le procédé HERMESSEGEN est très intéressant pour l’air sec et les gaz à très haute pression (>200 bars) et plus particulièrement pour l’hydrogène comprimé, qui peut ainsi être stocké à plus de 700 bars.