ES2980640T3

ES2980640T3 - Instalación de producción de metano

Info

Publication number: ES2980640T3
Application number: ES19832721T
Authority: ES
Inventors: Audrey Viala; Mickaël Scudeller; Laurent Bonhomme; Stéphane Hattou
Original assignee: Arkolia Energies
Current assignee: Arkolia Energies
Priority date: 2019-11-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2024-10-02
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: EP4061912B1; CA3158853A1; US20220411706A1; WO2021099695A1; EP4061912A1; US12351769B2

Abstract

La planta de producción de metano (10) comprende: - una fuente de energía eléctrica (11) adecuada para suministrar energía eléctrica, - un electrolizador (14) alimentado con la energía eléctrica suministrada por la fuente de energía eléctrica, adecuado para suministrar hidrógeno en forma de gas, - un dispositivo de captura de dióxido de carbono atmosférico (16) adecuado para suministrar dióxido de carbono y agua, - un reactor de metanización (15) adecuado para recibir el hidrógeno suministrado por el electrolizador, el agua y el dióxido de carbono que son suministrados por el dispositivo de captura de dióxido de carbono atmosférico, y adecuado para producir metano, y - colectores solares (19) y un medio para la transferencia de calor desde los colectores solares al dispositivo de captura de dióxido de carbono (16). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Instalación de producción de metano

Campo técnico

La presente invención se refiere a una instalación y a un procedimiento para la producción de metano. En particular, se aplica a la producción de metano a partir de energía solar.

Estado de la técnica

La conversión de energía en gas es una solución para el crecimiento de las instalaciones de producción de energía renovable. De hecho, las energías renovables son energías variables, por lo que puede haber picos de sobreproducción de electricidad en momentos de bajo consumo de electricidad en Francia. En esta configuración, la conversión de energía en gas se destaca a la hora de crear una solución de almacenamiento. De hecho, la transformación de la electricidad en gas permite valorizar una pérdida de electricidad en un vector energético a través del hidrógeno o el metano.

Este modelo de conversión de energía en gas se construye de la siguiente manera: la electricidad generada por fuentes renovables se transforma en hidrógeno mediante un electrolizador. El proceso puede detenerse en esta producción y tener varios usos: inyección en redes, movilidad, compresión y almacenamiento. Sin embargo, el hidrógeno (en su forma de gas H<2>) no es un vector energético fácilmente almacenable y transferible.

En el documento WO 2012/110257 A se explica un sistema para almacenar energía en forma de metano que comprende al menos un dispositivo para generar energía eléctrica a partir de una fuente de energía renovable y/o no renovable, al menos un dispositivo para producir hidrógeno y/u oxígeno mediante la electrólisis de agua y/o salmuera, y al menos un biorreactor que comprende un tanque de reacción adecuado para el crecimiento, la fermentación y/o el cultivo de microorganismos metanogénicos.

Exposición de la invención

La presente invención tiene como objetivo remediar la totalidad o parte de estos inconvenientes.

Para este propósito, la presente invención se refiere a una instalación de producción de metano que comprende:

- una fuente de energía eléctrica,

- un electrolizador de agua alimentado con energía eléctrica por la fuente de energía eléctrica, adaptado para producir hidrógeno en forma de gas,

- un dispositivo de captura de dióxido de carbono atmosférico adaptado para suministrar dióxido de carbono y agua,

- un reactor de metanización provisto con una entrada de hidrógeno desde el electrolizador y con una entrada de agua y dióxido de carbono desde el dispositivo de captura de dióxido de carbono atmosférico y adaptado para producir metano, y

- captadores solares y un medio para transferir calor desde los captadores solares al dispositivo para captar dióxido de carbono.

Gracias a estas disposiciones, se reduce la necesidad de agua en la instalación, ya que al menos parte del requerimiento de agua del reactor de metanización lo suministra el dispositivo para captar el dióxido de carbono atmosférico.

En las realizaciones, la instalación comprende un medio para recoger el agua de escorrentía de los captadores solares, comprendiendo el electrolizador una entrada para el agua de escorrentía recogida en los captadores solares.

En las realizaciones, la fuente de energía eléctrica comprende paneles fotovoltaicos, comprendiendo la instalación un medio para recoger el agua de escorrentía de los paneles fotovoltaicos, y el electrolizador comprende una entrada para el agua de escorrentía recogida en los paneles fotovoltaicos.

En las realizaciones, la instalación comprende una unidad para deshidratar el metano que sale del reactor de metanización, comprendiendo el reactor de metanización una entrada para el agua que proviene de la unidad de deshidratación.

En las realizaciones, la instalación comprende una unidad para deshidratar el metano que sale del reactor de metanización, adaptada para suministrar agua para electrolizar en la entrada del electrolizador.

Cada una de estas realizaciones permite ahorrar agua.

En las realizaciones, el electrolizador está adaptado para electrolizar el agua del reactor de metanización.

En las realizaciones, el electrolizador está adaptado para electrolizar el agua que sale del dispositivo de captura de dióxido de carbono atmosférico.

En las realizaciones, la instalación comprende un medio de transferencia de calor adaptado para transferir calor desde el electrolizador al dispositivo de captura de dióxido de carbono.

En las realizaciones, la instalación comprende un medio de transferencia de calor adaptado para transferir calor desde el reactor de metanización al dispositivo de captura de dióxido de carbono.

En las realizaciones, la fuente de energía eléctrica comprende paneles fotovoltaicos provistos de un sistema de refrigeración, comprendiendo la instalación un medio de transferencia de calor adaptado para transferir calor desde los paneles fotovoltaicos al dispositivo de captura de dióxido de carbono.

En las realizaciones, la instalación comprende un compresor para comprimir el metano producido por el reactor de metanización e inyectarlo en una red de transporte o distribución de gas, y un medio de transferencia de calor adaptado para transferir calor del compresor al dispositivo de captura de dióxido de carbono.

En las realizaciones, el electrolizador está adaptado para proporcionar parte del calor requerido para el funcionamiento del dispositivo de captura de dióxido de carbono.

En las realizaciones, el reactor de metanización está adaptado para proporcionar parte del calor requerido para el funcionamiento del dispositivo de captura de dióxido de carbono.

En las realizaciones, la fuente de energía eléctrica comprende paneles fotovoltaicos provistos con un sistema de refrigeración adaptado para proporcionar parte del calor necesario para el funcionamiento del dispositivo de captura de dióxido de carbono.

En las realizaciones, la instalación comprende un compresor para comprimir el metano producido por el reactor de metanización e inyectarlo en una red de transporte o distribución de gas, siendo suministrado por el compresor parte del calor necesario para el funcionamiento del dispositivo de captura de dióxido de carbono.

Cada una de estas realizaciones ahorra calor y evita la necesidad de consumir la energía eléctrica producida por los paneles fotovoltaicos para proporcionar calor al dispositivo de captura de dióxido de carbono.

En las realizaciones, el reactor de metanización es un reactor biometanización.

En las realizaciones, el reactor de metanización es un reactor metanización catalítica.

En las realizaciones, el reactor de metanización es un reactor biometanización por vía termoquímica.

Breve descripción de las figuras

Otras ventajas, objetivos y características de la presente invención resultarán de la siguiente descripción que, con un propósito explicativo y de ningún modo limitativo, se hace en relación con los dibujos anexos, en los que:

- La figura 1 representa, en forma de diagrama de bloques, una realización particular de la instalación de producción de energía mixta que es el objeto de la invención.

- La figura 2 representa, en forma de diagrama de bloques, las transferencias de calor entre varias partes de la instalación ilustrada en la figura 1.

- La figura 3 representa, en forma de diagrama de bloques, además de las transferencias de calor, las transferencias de agua entre varias partes de la instalación ilustrada en las figuras 1 y 2.

- La figura 4 representa, en forma de curvas, el funcionamiento de varios sistemas de la instalación ilustrada en las figuras 1 a 3.

Descripción de realizaciones de la invención

Cabe señalar que las figuras no están a escala. La figura 1 muestra una instalación 10 para la producción de energía mixta, energía en forma de electricidad inyectada en una red eléctrica 13 y metano inyectado en una red de transporte y/o distribución de gas 18. La instalación 10 comprende una fuente de energía eléctrica, por ejemplo, paneles fotovoltaicos (o «solares»), que producen electricidad en corriente continua y un transformador 12 que produce electricidad en corriente alterna, a la tensión y frecuencia de la red eléctrica 13.

En variantes, los paneles fotovoltaicos 11 se sustituyen por otra fuente de electricidad cuya producción puede superar el consumo de la red eléctrica o con respecto a la capacidad de transporte de la parte de la red eléctrica conectada a la fuente de electricidad, por ejemplo, turbinas eólicas o incluso una central nuclear.

La instalación 10 también comprende una unidad de electrólisis (o «electrolizador») 14 que produce dihidrógeno (H<2>) que se almacena en un tanque 21. El tanque 21 está, además, conectado por medio de una tubería provista de una válvula a una entrada de un reactor de metanización 15. Una fuente 16 de dióxido de carbono (CO<2>) produce dióxido de carbono que se almacena en un tanque 22. El tanque 22 está, además, conectado por medio de una tubería provista de una válvula al reactor de metanización 15. Una unidad de deshidratación 20 asociada, en la salida, a un compresor 17 suministra metano a presión a la red de gas 18. Según las realizaciones, el reactor de metanización 15 es un reactor de biometanización, un reactor de metanización catalítica o un reactor de biometanización termoquímica.

En el caso de un reactor de biometanización 15, las bacterias consumen dihidrógeno (H<2>) y dióxido de carbono (CO<2>) para producir metano (CH<4>) según la ecuación:

4H<2>+ CO<2>^ CH<4>+ 2 H<2>O

Como indica esta ecuación, esta producción de metano va acompañada de la liberación de calor y la producción de agua.

La metanización biológica, o biometanización, es un procedimiento biológico que se lleva a cabo a una temperatura comprendida entre 40 °C y 80 °C y a una presión inferior a 1 MPa (10 bar). La biometanización permite la conversión de dihidrógeno (H<2>) y dióxido de carbono (CO<2>) en metano (CH<4>) mediante un consorcio microbiano anaeróbico. Hay dos tipos de biometanización:

- In situ: se inyecta hidrógeno en un metanizador, en el lugar donde la actividad hidrogenotrófica es más favorable.

- Ex situ: el hidrógeno se inyecta en un reactor dedicado, que funciona en condiciones optimizadas (temperatura, tiempo de residencia, tipo de biomasa y suministro de nutrientes).

El rendimiento energético (calculado en kWhPC) del reactor de biometanización es del 78 % para la producción de metano (CH<4>) y del 20 % para la producción de calor. Con respecto a las conversiones de H<2>y CO<2>: al menos el 98 % del H<2>se convierte, y el rendimiento de conversión de los átomos de carbono del dióxido de carbono CO<2>en CH<4>es al menos del 98 %.

La ventaja de la biometanización es que su funcionamiento puede ser intermitente: una vez que se han establecido las condiciones de estabilidad, las bacterias no son muy sensibles a las variaciones en las cantidades de gas en la alimentación de H<2>y CO<2>: esta carga puede llegar a cero o volver al caudal nominal sin afectar a la conversión del CO<2>y el H<2>en CH<4>. La biometanización se adapta así a los sistemas fotovoltaicos en el suelo. Es más, con respecto al dióxido de carbono (CO2), la metanización tiene poca sensibilidad a las imperfecciones y puede aceptar niveles bajos de sulfuro de hidrógeno (H<2>S), amoniaco (NH<3>) y dioxígeno (O<2>).

En realizaciones menos preferidas, la biometanización se reemplaza por la metanización catalítica usando la misma ecuación química. Esta metanización química tiene lugar a una temperatura comprendida entre 250 °C y 350 °C, a una presión entre 1 MPa y 2 MPa (10 bar y 20 bar) y es sensible al sulfuro. En las realizaciones, la biometanización se lleva a cabo por medios termoquímicos.

La fuente 16 de dióxido de carbono (CO<2>) es preferiblemente un dispositivo para captar dióxido de carbono mediante extracción atmosférica. Dicha fuente se describe, por ejemplo, en el documento US 2017326494, incorporado como referencia, y en los documentos allí citados, que también se incorporan como referencia.

La separación del gas por adsorción permite apuntar a un componente específico de una corriente de gas. Una aplicación importante es captar el dióxido de carbono (CO<2>) de las corrientes gaseosas, por ejemplo, del aire atmosférico.

Se han desarrollado varios métodos para captar el CO<2>atmosférico basados en diversos enfoques tecnológicos. Por ejemplo, en la Patente de EE. UU. 8 163066 se describen estructuras y técnicas para captar y regenerar dióxido de carbono. En el documento US 2009/0120288 se describe un procedimiento para eliminar el dióxido de carbono del aire. En el documento US 2012/0174778 se describe un procedimiento para captar y regenerar dióxido de carbono usando un elevador vertical. En el documento WO2010022339 se describe un procedimiento y una instalación para captar dióxido de carbono. Estos cuatro documentos se incorporan aquí como referencia.

Un enfoque particular se basa en un proceso de adsorción/desorción cíclico en materiales sólidos y funcionalizados químicamente. Por ejemplo, en el documento WO2010 091831, se describe una estructura basada en materiales adsorbentes sólidos con funciones amina junto con un procedimiento de adsorción/desorción cíclico en que se usa este material para la extracción de dióxido de carbono del aire ambiente. Este documento se incorpora aquí como referencia.

En este caso, el proceso de adsorción tiene lugar en condiciones ambientales en las que el aire se difunde a través del material adsorbente y una parte del CO<2>contenido en el aire se une químicamente a la superficie con funciones amina del material. Durante la desorción posterior, el material se calienta a una temperatura de aproximadamente 50 °C a 110 °C y la presión parcial del dióxido de carbono que rodea al material se reduce aplicando un vacío o exponiendo el material a un flujo de gas de purga. Por lo tanto, el dióxido de carbono capturado anteriormente se elimina del material adsorbente y se obtiene en forma concentrada.

En el documento WO2012 168346A1, incorporado aquí como referencia, se describe un material a base de celulosa con funciones amina, que puede usarse para el procedimiento descrito anteriormente.

El material es preferiblemente un material modificado con aminas, preferiblemente basado en una resina de intercambio iónico de base débil, en particular, en un material de matriz de poliestireno modificado con grupos amino, especialmente grupos amino primario o a base de celulosa, celulosa nanofibrilada, en cada caso preferiblemente con un diámetro de partícula promedio en el intervalo de 60 pm a 1200 pm, para la adsorción de dióxido de carbono. En un procedimiento de adsorción y desorción cíclico típico, la adsorción puede tener lugar en condiciones ambientales, por ejemplo, en un intervalo de temperatura de -30 °C a 40 °C y a una presión absoluta de 0,07 MPa a 0,13 MPa (0,7 bar a 1,3 bar).

Tras la adsorción de dióxido de carbono o dióxido de carbono y vapor de agua, el material adsorbente se puede regenerar o desorber calentándolo, por ejemplo, a una temperatura de 50 °C a 120 °C, y reduciendo la presión parcial de CO<2>alrededor del material adsorbente reduciendo la presión absoluta a, por ejemplo, 0,1 kPa a 25 kPa (1 mbar a 250 mbar), es decir, aplicando un vacío y/o exponiendo el material a un flujo de gas de purga. Si la desorción se logra calentando el material y aplicando un vacío, todo el proceso cíclico recibe el nombre de proceso de variación de temperatura y vacío (cuyas siglas son TVS). Si la desorción se logra calentando el material y exponiéndolo a una corriente de gas de purga, el proceso cíclico general se denomina proceso de barrido de concentración de temperatura (cuyo acrónimo es TCS).

En las realizaciones, las capas de material individuales se forman sobre estructuras de montura rígidas, comprendiendo cada una un marco rectangular con una longitud de borde de 0,5 m x 0,6 m y una altura de 1 cm, constituido por perfiles de acero inoxidable.

La fabricación y el montaje de la estructura general comprenden los siguientes pasos:

1. Las estructuras de la montura se fabrican soldando perfiles de acero inoxidable o moldeando por inyección un material de plástico o aluminio.

2. En los marcos, se insertan una malla de alambre de aluminio y un tubo de goma que contiene un fluido de transferencia de calor para garantizar una buena transferencia de calor.

3. Se pega una capa de tela no tejida a cada lado (superior e inferior) de la estructura del marco con un adhesivo de dos componentes.

4. Un material a base de fibras de celulosa modificadas por una amina se produce según una versión ampliada del procedimiento descrito en el documento WO2012 168346:

a. Aislamiento de nanofibras de celulosa a partir de la suspensión refinada de pulpa fibrosa de madera de haya (ver 1). «Aislamiento de nanofibras de celulosa» en el documento WO2012168346 (incorporado aquí como referencia).

b. Adición de una solución hidrolizada de 3-aminopropilmetildietoxisilano a una suspensión de nanofibras que tiene un contenido de masa seca del 3,2 %.

c. Homogeneización y agitación de la solución durante dos horas.

d. Congelación de la solución en lotes en cobre realizada en nitrógeno líquido.

e. Liofilización de la mezcla congelada durante 48 horas.

f. Tratamiento del material seco a 120 °C en un horno bajo una atmósfera de argón.

g. Compresión y raspado del material para obtener un material granular con un tamaño medio de partícula de aproximadamente 400 pm.

5. El material se inyecta en la estructura del marco a través de un orificio que luego se cierra.

6. Se obtiene una capa de material absorbente. El grosor de esta capa varía entre 1 cm y 1,5 cm;

7. Un total de 26 marcos se apilan uno encima del otro, mientras que las salas remotas forman los canales de entrada y salida.

8. La pila está montada dentro de una cámara de vacío rectangular con unas dimensiones internas de 0,55 m x 0,55 m * 0,65 m con una abertura de entrada y otra de salida para el flujo de aire.

9. Una válvula de mariposa accionada neumáticamente está conectada a cada una de las aberturas para sellar y abrir la cámara al medio ambiente.

10. La abertura de entrada está conectada a un ventilador para producir un flujo de aire durante la adsorción. Asimismo, la cámara está conectada a una bomba de vacío para reducir la presión durante la desorción y a un termostato para calentar y enfriar la chimenea durante los pasos individuales del ciclo.

Con la estructura propuesta, la extracción de una parte sustancial del CO<2>contenido en una corriente de aire atmosférico usando un material modificado con aminas es posible con una caída de presión de menos de 100 Pa con una estructura que se puede fabricar con un esfuerzo limitado.

En el caso, representado en la figura 1, en el que la fuente 16 de dióxido de carbono es un dispositivo para captar dióxido de carbono del aire atmosférico, los captadores solares 19 calientan un fluido de transferencia de calor (agua presurizada, aceite o sales fundidas).

En las realizaciones, el CO<2>proviene del biogás obtenido de un metanizador que trata, por ejemplo, el lodo de una depuradora.

La unidad de deshidratación 20 permite que el metano inyectado en la red de gas 18 cumpla con las especificaciones del gas suministrado a los consumidores conectados a esta red 18. Se observa que esta unidad de deshidratación produce agua. El compresor 17 comprime el metano a presión. Debido a las leyes de la termodinámica, el compresor 17 también produce calor. Es más, las especificaciones de la red de gas 18 pueden requerir que se enfríe el gas comprimido, lo que implica que se recoja una cantidad adicional de calor.

En la figura 2, las transferencias de calor se representan en líneas discontinuas finas. Estas transferencias de calor se realizan mediante medios de transferencia de calor (no mostrados) que comprenden intercambiadores de calor y un medio para mover el fluido de transferencia de calor en tuberías provistas de válvulas (no mostradas) entre los intercambiadores de calor (no mostrados). Como se ilustra en la figura 2, en el caso de una fuente 16 de CO<2>que requiere calor, por ejemplo, un dispositivo para captar dióxido de carbono atmosférico, este calor es, al menos parcialmente, producido y suministrado por:

- captadores solares 19 que calientan un fluido de transferencia de calor (por ejemplo, agua presurizada, aceite o sales fundidas);

- la unidad de electrólisis 14 (preferiblemente, del 20 % al 40 % de los requisitos de calor de la fuente 16);

- el reactor de metanización 15 (preferiblemente del 20 % al 40 % de los requisitos de calor de la fuente 16);

- un sistema para enfriar los paneles fotovoltaicos 11 (no mostrados) y/o

- el compresor 17.

Opcionalmente, una unidad geotérmica (no mostrada) suministra calor a la fuente 16.

En la figura 3, las transferencias de agua se representan en líneas discontinuas gruesas. Estas transferencias de agua corresponden a tuberías provistas con válvulas (no mostradas). Como se ilustra en la figura 3, el agua producida por la fuente 16 de dióxido de carbono (CO<2>) se transfiere al reactor de metanización 15 y se usa en el reactor de metanización 15, por ejemplo, para diluir los nutrientes necesarios para el consorcio microbiano anaeróbico. Preferiblemente, el agua producida por la fuente 16 de dióxido de carbono (CO<2>) cubre todas las necesidades de agua del reactor de metanización 15 durante su funcionamiento continuo. En otras palabras, el reactor de metanización no tiene ninguna otra entrada de agua que esté abierta durante su funcionamiento continuo, excepto la que recibe el agua producida por la fuente 16 de dióxido de carbono.

El agua producida por la unidad de deshidratación 20 se transporta a la entrada del reactor de metanización 15 y/o a la unidad de electrólisis 14. El agua producida por el reactor de metanización 15 se transporta a la entrada de la unidad de electrólisis 14. Preferiblemente, entre el 40 % y el 80 % del agua usada por la unidad de electrólisis 14 puede suministrarse por el reactor de metanización 15. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que entonces es preferible purificar el agua. Además, la instalación comprende un medio (no mostrado) para captar el agua de escorrentía de los paneles fotovoltaicos 11 y/o de los captadores solares 19. Esta agua de escorrentía recogida se transporta a la entrada de la unidad de electrólisis 14 para cubrir, por ejemplo, hasta el 40 % de las necesidades de agua de la unidad de electrólisis 14. Como se ilustra en la figura 3, opcionalmente, una parte (por ejemplo, del 15 % al 35 %) del consumo de agua de la unidad de electrólisis 14 es agua producida por la fuente 16 de dióxido de carbono (CO<2>).

En las variantes (no mostradas), toda la producción eléctrica que proviene de los paneles fotovoltaicos 11 se usa para producir metano, y no solo el exceso de electricidad.

Como se puede entender a partir de la lectura de la descripción anterior, la instalación 10 de producción de metano comprende en especial:

- una fuente de energía eléctrica 11,

- un electrolizador de agua 14 alimentado con energía eléctrica por la fuente de energía eléctrica, adaptado para producir hidrógeno en forma de gas,

- un dispositivo 16 de captura de dióxido de carbono atmosférico adaptado para producir dióxido de carbono y agua,

- un reactor 15 de metanización provisto con una entrada de hidrógeno desde el electrolizador y con una entrada de agua y dióxido de carbono desde el dispositivo de captura de dióxido de carbono atmosférico y adaptado para producir metano, y

- captadores solares 19 y un medio para transferir calor desde los captadores solares al dispositivo para captar dióxido de carbono.

La instalación 10 tiene numerosas ventajas. Las centrales de energía renovable producen electricidad intermitente a precios bajos. Una parte sobrante de la electricidad producida se puede usar, mediante electrólisis del agua, para producir H<2>, que se puede almacenar, pero en condiciones bastante caras. La captación y el almacenamiento de CO<2>son una solución para el futuro para reducir la contaminación en las industrias y las ciudades, pero también para cumplir con el compromiso de dividir las emisiones de CO<2>entre cuatro para 2050. La instalación combina las ventajas de la captación y el almacenamiento de CO<2>con las de la electrólisis del agua mediante la implementación de la metanización y las sinergias en términos de flujo de calor y flujo de agua. De esta forma, obtenemos no solo la captación del CO<2>del aire, sino también la valorización del CO<2>en energía, un paso más en la lucha contra el calentamiento global, pero también por la independencia energética. Dado que el agua se produce mediante esta tecnología de metanización (para la biometanización, aproximadamente una tonelada de agua por tonelada de dióxido de carbono captado), se reduce la necesidad de agua en la instalación de producción de energía mixta.

La figura 4 muestra una curva 30 de producción de electricidad a lo largo del tiempo durante dos días sucesivos. Esta curva tiene un lóbulo por cada día de sol, siendo cero la producción nocturna.

También se observa un valor límite 31 de producción de electricidad más allá del cual la producción de electricidad es excedentaria, ya que la red eléctrica 13 no puede absorber la electricidad producida más allá de este valor límite 31. Este valor límite 31 puede fijarse a lo largo del tiempo, por ejemplo, debido al dimensionamiento de los cables eléctricos conectados a la instalación 10, como se supone en la figura 4. Este valor límite 31 también puede ser variable, dependiendo del consumo de energía en la red eléctrica 13. Solo la parte 32 de la electricidad producida se suministra entonces a la red eléctrica 13. La parte 33 de la electricidad producida alimenta los sistemas de la instalación 10, en especial, la unidad de electrólisis 14. La cantidad de dihidrógeno producido está representada por la curva 34. Las curvas 35 y 36 representan el funcionamiento de la fuente 16 de dióxido de carbono.

Preferiblemente, como se ilustra en la figura 4, durante las frías horas nocturnas, la fuente 16 adsorbe el dióxido de carbono atmosférico (CO<2>), según la curva 36. Por el contrario, durante las horas de luz diurna más calurosas, la fuente 16 libera el dióxido de carbono adsorbido y recibe calor de los diversos componentes de la instalación, como se muestra con referencia a la figura 3. Como variante, la captura y el suministro de dióxido de carbono (CO<2>) por la fuente 16 se realizan de forma alterna y continua durante todo el período de suministro de electricidad por parte de los paneles fotovoltaicos 11.

Como variante (no se muestra), toda la electricidad producida por los paneles fotovoltaicos se usa para generar metano. En otras palabras, el valor límite 31 es cero.

Como variante (no se muestra), dependiendo de la estación, se produce más o menos electricidad o metano, variando el valor límite 31. Por ejemplo, en invierno, el período del año en el que el consumo de gas (para calefacción) es máximo, la instalación 10 se usa esencialmente para producir metano, siendo entonces el valor límite 31 bajo o nulo. Por otro lado, en verano, período en el que el consumo de gas es mínimo, la instalación 10 se usa esencialmente para producir electricidad, siendo entonces mayor el valor límite 31.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Instalación (10) de producción de metano, caracterizada por que comprende:

- una fuente de energía eléctrica (11),

- un electrolizador de agua (14) alimentado con energía eléctrica por la fuente de energía eléctrica, adaptado para producir hidrógeno en forma de gas,

- un dispositivo (16) de captura de dióxido de carbono atmosférico adaptado para producir dióxido de carbono y agua,

- un reactor (15) de metanización provisto con una entrada de hidrógeno desde el electrolizador y con una entrada de agua y dióxido de carbono desde el dispositivo de captura de dióxido de carbono atmosférico y adaptado para producir metano, y

- captadores solares (19) y un medio para transferir calor desde los captadores solares al dispositivo (16) para captar dióxido de carbono.

2. Instalación (10) según la reivindicación 1, que comprende un medio para captar el agua de escorrentía de los captadores solares (19), comprendiendo el electrolizador (14) una entrada para el agua de escorrentía captada en los captadores solares (19).

3. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la fuente de energía eléctrica (11) comprende paneles fotovoltaicos, comprendiendo la instalación un medio para captar el agua de escorrentía de los paneles fotovoltaicos (11), y el electrolizador (14) comprende una entrada para el agua de escorrentía captada en los paneles fotovoltaicos (11).

4. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende una unidad (20) para deshidratar el metano que sale del reactor de metanización (15), comprendiendo el reactor de metanización una entrada para el agua que proviene de la unidad de deshidratación.

5. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una unidad (20) para deshidratar el metano que sale del reactor de metanización (15), adaptada para suministrar agua para electrolizar en la entrada del electrolizador (14).

6. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en la que el electrolizador (14) está adaptado para electrolizar el agua del reactor de metanización (15).

7. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 6, en la que el electrolizador (14) está adaptado para electrolizar el agua que sale del dispositivo (16) para captar el dióxido de carbono atmosférico.

8. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende un medio de transferencia de calor adaptado para transferir calor desde el electrolizador (14) al dispositivo (16) de captura de dióxido de carbono.

9. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende un medio de transferencia de calor adaptado para transferir calor desde el reactor de metanización (15) al dispositivo (16) de captura de dióxido de carbono.

10. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 9, en la que la fuente de energía eléctrica comprende paneles fotovoltaicos (11) provistos con un sistema de refrigeración, comprendiendo la instalación un medio de transferencia de calor adaptado para transferir calor desde los paneles fotovoltaicos al dispositivo (16) de captura de dióxido de carbono.

11. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende un compresor (17) para comprimir el metano producido por el reactor de metanización (15) e inyectarlo en una red (18) de transporte o distribución de gas, y un medio de transferencia de calor adaptado para transferir calor del compresor al dispositivo (16) de captura de dióxido de carbono.

12. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 11, en la que el reactor (15) de metanización es un reactor de biometanización.

13. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 11, en la que el reactor (15) de metanización es un reactor de metanización catalítica.

14. Instalación (10) según una de las reivindicaciones 1 a 11, en la que el reactor (15) de metanización es un reactor de biometanización por vía termoquímica.