L'invention a trait à la distribution de gaz condensé à l'état liquide (par ex. du gaz naturel liquéfié ou GNL) d'un réservoir stationnaire à un réservoir embarqué sur un véhicule, typiquement un véhicule fonctionnant au gaz naturel.

Le gaz naturel, essentiellement composé de méthane (de formule chimique CH₄) est une ressource abondante. Employé comme carburant dans les moteurs à combustion interne, le gaz naturel présente l'avantage d'être peu polluant par comparaison aux hydrocarbures (essence, fioul) issus du raffinage du pétrole.

Ce double avantage lui vaut de tenir une place de choix parmi les sources alternatives d'énergie destinées à la propulsion des véhicules, notamment des véhicules terrestres, et plus particulièrement des véhicules lourds destinés par ex. au transport (camions), à la manutention ou aux travaux (engins de chantier).

Comme pour la plupart des sources d'énergie combustible, les sites de consommation du gaz naturel sont distants de ses sites de production. Le gaz naturel doit donc être transporté.

Si le gaz naturel est pour partie transporté sous forme gazeuse au moyen de gazoducs en début de chaîne, c'est-à-dire entre les sites de production et les usines de traitement, où sont séparés du méthane les autres gaz (notamment le dioxyde de carbone), il est, en milieu et en fin de chaîne, c'est-à-dire en aval des usines de traitement, transporté sous forme liquéfiée. A cet effet, le gaz naturel est refroidi par cryogénie à une température de -161°C, ce qui provoque sa condensation et la réduction de son volume dans un rapport de 600 pour 1.

Aux fins de son utilisation comme carburant pour les véhicules de transport terrestre, le GNL est acheminé au moyen de camions citernes jusqu'à des stations de distribution où il est stocké dans des réservoirs.

Les conducteurs des véhicules fonctionnant au GNL peuvent alors régulièrement faire le plein de leurs réservoirs à ces stations de distribution, qui tendent à se multiplier, notamment en Europe sous l'oeil de la Commission européenne, qui a publié en novembre 2013 un rapport d'étape intitulé « DG Move, Seventh Framework Programme, GC.SST.2012.2-3 GA No. 321592 » décrivant certaines technologies de stations de distribution de GNL. Si le schéma de principe fourni (figure 2-1 du rapport d'étape) montre une station munie d'une pompe pour la distribution forcée du GNL, le rapport évoque, sans les détailler, des stations prétendument dépourvues de pompe, dont il est indiqué qu'elles « doivent fonctionner à une pression de stockage plus élevée ».

Les stations équipées de pompes de distribution du GNL ont pour principal avantage de forcer l'injection du GNL dans les réservoirs, sans qu'il soit nécessaire de les dégazer, la vapeur de GNL présente dans le réservoir se recondensant sous forme liquide à mesure que le réservoir se remplit et qu'y augmente ainsi la pression de vapeur saturante.

Mais les stations de distribution à pompe souffrent d'inconvénients majeurs que la Commission se garde de mentionner :

• la complexité technologique des pompes cryogéniques nécessaires à l'injection du GNL,
• la nécessité de les maintenir à une température de fonctionnement basse, à laquelle les pièces mobiles adoptent un comportement moins prédictible qu'à température ambiante,
• ou, si les pompes sont maintenues à température ambiante entre les distributions, la nécessité de les mettre en froid avant chaque distribution,
• et, par voie de conséquence, la maintenance fréquente à laquelle ces pompes sont soumises.

Les stations de distribution sans pompe remédient à ce défaut en recourant à une distribution par gravimétrie (c'est-à-dire par équilibrage des pressions). Ainsi, le brevet américain US 9 181 077 (Linde Aktiengesellschaft) décrit une station de distribution de GNL sans pompe, dans laquelle le GNL est stocké dans un réservoir (A) à une pression comprise entre 12 et 15 bars, pour alimenter des réservoirs embarqués de véhicules à une pression comprise entre 3 et 10 bars.

Dans le brevet US 9 181 077, la distribution s'effectue au moyen d'une buse (CO1) qui assure également le retour des vapeurs, ou au moyen d'une paire de buses (CO1) et (CO2) dont l'une (CO1) assure l'alimentation en GNL et l'autre (CO2) assure le retour des vapeurs. La station comprend un condenseur (C) à azote liquide, ayant pour fonction de refroidir un débitmètre (FE1) ainsi que les canalisations, et ce sans dégazage.

Avant de lancer la distribution, la vanne (V2) est maintenue fermée tandis que les vannes (V1) et (V3) sont ouvertes. Le GNL ne s'écoule pas car tous les composants sont à la même pression. La différence de pression est créée en injectant de l'azote liquide du réservoir (B) au condenseur (C) par la ligne (4) en ouvrant la vanne (V4). Il en résulte une condensation des vapeurs de GNL dans le condenseur et un écoulement du GNL depuis le réservoir (4), ce qui induit un refroidissement des canalisations et du débitmètre par écoulement dans la canalisation (1) et dans la vanne (V1).

La vapeur en excès dans le réservoir embarqué du camion peut être récupéré par dégazage. La vanne (V1) est maintenue fermée tandis que la vanne (V3) est ouverte. La vapeur est introduite dans le condenseur (C) et s'y condense, jusqu'à ce que la pression dans le réservoir embarqué atteigne une pression convenable.

Dès lors, la vanne (V3) est fermée et la distribution du GNL est effectuée. La vanne (V1) est ouverte et le GNL s'écoule au travers du débitmètre (FE1), et au travers de la vanne (V2) via la canalisation (7). A la fin de la distribution, la vanne (V1) est fermée.

Le brevet US 9 181 077 est cependant muet sur les conditions permettant de décréter la fin de la distribution.

En pratique, le bon déroulement de la distribution repose sur le tour de main du pompiste, qui joue savamment sur les vannes de distribution et de dégazage pour tantôt dégazer en interrompant la distribution, et tantôt interrompre le dégazage pour injecter à nouveau du GNL dans le réservoir, jusqu'à « sentir » que le réservoir est plein. On comprend donc que le bon fonctionnement de la station de distribution repose sur la disponibilité et la compétence d'une main d'oeuvre qualifiée.

Mais le besoin existe d'automatiser des stations de distribution de GNL sans pompe, pour pouvoir équiper des territoires dans lesquels la main d'oeuvre qualifiée n'est pas disponible ou dans lesquels l'exploitant ne souhaite pas y recourir.

A cet effet, il est proposé, en premier lieu, un procédé de distribution gravimétrique de gaz condensé à l'état liquide d'un réservoir de stockage stationnaire surélevé d'une station de distribution à un réservoir mobile embarqué sur un véhicule, la station comprenant un circuit de distribution raccordé au réservoir stationnaire et muni d'une vanne de distribution et d'un pistolet de distribution pour le branchement au réservoir embarqué, ainsi qu'un circuit de dégazage muni d'une vanne de dégazage et d'un connecteur de dégazage pour le branchement au réservoir embarqué, ce procédé comprenant le branchement du circuit de distribution et du circuit de dégazage sur le réservoir embarqué, ce procédé comprenant en outre :

• la mesure, sur le circuit de dégazage, de la pression, dite pression de vapeur, entre la vanne de dégazage et le raccord de dégazage, et la transmission de la pression mesurée à un automate équipant la station et commandant l'ouverture et la fermeture des vannes ;
• un cycle de distribution, commandé par l'automate, qui comprend, tant qu'aucun pic de pression n'est détecté dans la pression de vapeur, la répétition des phases suivantes :
  • ∘ si la pression de vapeur est inférieure à un seuil prédéterminé, distribution par ouverture de la vanne de remplissage et fermeture de la vanne de dégazage ;
  • ∘ si la pression de vapeur atteint le seuil, dégazage par fermeture de la vanne de remplissage et ouverture de la vanne de dégazage ;
• dès lors qu'est détecté un pic de pression dans la pression de vapeur, l'interruption du cycle de distribution par fermeture des vannes et la génération d'un signal de fin de distribution.

Ce procédé permet de distribuer efficacement, de manière automatisée et sans pompe, le gaz condensé à l'état liquide du réservoir stationnaire au réservoir embarqué.

Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :

• l'interruption du cycle de distribution peut dépendre d'une condition supplémentaire, à savoir la détection d'une chute de la température de vapeur dans le réservoir embarqué, par ex. sous un seuil de température prédéterminé, typiquement, dans le cas du GNL, de -150°C ;
• l'interruption du cycle de distribution peut en outre être conditionnée par la détection d'une chute du débit dans le circuit de distribution ;
• la phase de dégazage peut comprendre l'injection de la vapeur issue du réservoir embarqué dans un réservoir de boil-off ;
• il peut être prévu la recondensation du gaz stocké dans le réservoir de boil-off au moyen d'un compresseur et la réinjection du gaz recondensé dans le réservoir stationnaire ;
• il peut être prévu un conditionnement thermique du gaz condensé à l'état liquide par circulation de celui-ci dans un vaporisateur relié au circuit de distribution ;
• il peut être prévu, après l'interruption du cycle de distribution, une vidange du circuit de distribution dans le circuit de dégazage et une vidange du circuit de dégazage à l'air.

Il est proposé, en second lieu, une station de distribution gravimétrique de gaz condensé à l'état liquide, qui comprend :

• un réservoir de stockage stationnaire surélevé,
• un circuit de distribution raccordé au réservoir stationnaire et muni d'une vanne de distribution et d'un pistolet de distribution pour le branchement à un réservoir embarqué,
• un circuit de dégazage muni d'une vanne de dégazage et d'un connecteur de dégazage pour le branchement au réservoir embarqué,
• un capteur de pression monté sur le circuit de dégazage entre la vanne de dégazage et le raccord de dégazage ;
• un automate programmable relié à la vanne de distribution, à la vanne de dégazage et au capteur de pression, et comprenant des instructions pour :
  • commander un cycle de distribution tant qu'aucun pic de pression n'est détecté dans la pression de vapeur, ce cycle de distribution comprenant la répétition des phases suivantes :
    • ∘ si la pression de vapeur est inférieure à un seuil prédéterminé, distribution par ouverture de la vanne de remplissage et fermeture de la vanne de dégazage ;
    • ∘ si la pression de vapeur atteint le seuil, dégazage par fermeture de la vanne de remplissage et ouverture de la vanne de dégazage ;
  • dès lors qu'est détecté un pic de pression dans la pression de vapeur, commander l'interruption du cycle de distribution par fermeture des vannes et générer un signal de fin de distribution.

Cette station peut comprendre, en outre, un capteur de température monté sur le circuit de dégazage entre la vanne de dégazage et le connecteur de dégazage, l'automate étant programmé pour interrompre le cycle de distribution si une chute de la température de vapeur est détectée au niveau du capteur de température.

D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description d'un mode de réalisation, faite ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels :

• la FIG.1 est une vue en perspective montrant une station de distribution de GNL ;
• la FIG.2 est une vue en perspective, en arraché partiel, montrant un réservoir embarqué en cours de remplissage ;
• la FIG.3 est un schéma hydraulique simplifié de la station de distribution ;
• la FIG.4 est un diagramme comprenant, dans la partie supérieure, un graphe de l'évolution des pressions, et de la masse du réservoir stationnaire au cours du temps pendant un cycle de distribution et, dans la partie inférieure, un chronogramme synchronisé au graphe et illustrant l'état des vannes principales de distribution et de dégazage.

Sur la FIG.1 est représentée une station 1 de distribution gravimétrique d'un gaz condensé à l'état liquide. Le gaz condensé à l'état liquide pourrait être de l'air liquide, de l'azote liquide ou tout autre gaz qu'il est avantageux de stocker sous forme condensée à l'état liquide. Dans l'exemple illustré et dans la description qui suit, il s'agit de gaz naturel liquéfié (GNL). Dans ce qui suit, on n'utilise la dénomination GNL que pour désigner la phase condensée à l'état liquide. La phase gazeuse du gaz naturel est désignée sous l'acronyme GN.

Comme on le voit sur la FIG.1, la station 1 est prévue pour assurer une distribution du GNL à un (ou plusieurs) véhicule(s) 2 équipé(s) d'un moteur à combustion fonctionnant au GNL.

Bien que, dans l'exemple illustré, un seul véhicule 2 (en l'occurrence un poids lourd) soit représenté, la station 1 peut être conçue pour assurer une distribution simultanée à plusieurs véhicules.

Le véhicule 2 est équipé d'un réservoir 3 embarqué (et donc mobile) propre à stocker le GNL qui lui est distribué. Bien que cela n'apparaisse pas sur les dessins, on comprend que le véhicule 2 est en outre équipé d'un circuit d'injection assurant la distribution du GNL depuis le (ou chaque) réservoir 3 vers le moteur.

Le (ou chaque) réservoir 3 est équipé d'un raccord 4 fluidique par lequel le GNL est destiné à être injecté lors de la distribution, et d'un raccord 5 pneumatique par lequel les vapeurs de GN présentes dans le réservoir sont destinées à être évacuées au coup par coup par dégazage lors de la distribution (et, le cas échéant, auparavant).

Le terme « gravimétrique » signifie que l'écoulement des fluides en phase liquide se fait par différence de pression (dans laquelle intervient la différence d'altitude), sans être forcé au moyen d'une pompe. En d'autres termes, la station 1 est dépourvue de pompe pour la distribution du GNL.

La station 1 comprend un réservoir 6 stationnaire surélevé, c'est-à-dire placé au-dessus du sol, à une distance de celui-ci suffisante pour être toujours situé à une altitude supérieure à celle du réservoir 3 du véhicule 2, quel que soit le modèle de celui-ci. La plupart des poids lourds ayant leur réservoir 3 proche du sol, le réservoir 6 stationnaire peut sans risque être installé à une hauteur (mesurée à sa base) supérieure ou égale à 1,50 m.

Selon un mode de réalisation illustré sur la FIG.1, la station 1 comprend une ossature 7 sur laquelle est monté le réservoir 6 stationnaire. Cette ossature 7 peut être de type mécanosoudé. L'ossature 7 forme, sous le réservoir 6, un abri dans lequel peuvent être rassemblés certains équipements (notamment fluidiques) de la station 1.

Comme on le voit également sur la FIG.1, la station 1 comprend une borne 8 pourvue d'une interface 9 homme-machine. L'interface 9 comprend un écran 10 d'affichage, qui peut être tactile. L'interface 9 peut également comprendre un lecteur 11 de carte, associé à un clavier 12. Dans l'exemple illustré, le clavier 12 se présente sous forme d'un module mécanique séparé, mais il pourrait être tactile et intégré à l'écran 10.

La station 1 comprend par ailleurs :

• un circuit 13 fluidique de distribution du GNL, incluant des canalisations tracées en trait plein sur la FIG.3,
• un circuit 14 de remplissage du réservoir 6 stationnaire, incluant une canalisation également tracée en trait plein sur la FIG.3,
• un circuit 15 de dégazage, incluant des canalisations tracées en pointillés sur la FIG.3, et
• un automate 16 programmable (c'est-à-dire une unité de contrôle informatisée), incluant un processeur 17 dans lequel est implémenté un programme de commande du circuit 13 fluidique de distribution et du circuit 15 de dégazage et permettant de procéder de manière automatique à la distribution du GNL à la demande.

Selon un mode de réalisation illustré sur la FIG.3, le circuit 13 de distribution comprend :

• un conduit 18 principal de distribution qui s'étend du réservoir 6 stationnaire à un pistolet 19 de distribution du GNL muni de moyens de connexion rapide au raccord 4 fluidique du réservoir 3 embarqué ;
• un vaporisateur 20 raccordé au conduit 18 principal par un conduit 21 aller et un conduit 22 retour ;
• un conduit 23 de réinjection qui relie le conduit 22 retour au conduit 14 de remplissage ;
• un débitmètre FM monté sur le conduit 18 principal en amont du pistolet 19 de distribution ;
• une vanne X3 d'isolation, située sur le conduit 18 principal entre le réservoir 6 et l'embranchement du conduit 14 de remplissage ;
• un robinet V20 de sécurité situé sur le conduit 18 principal en aval de l'embranchement du conduit 14 de remplissage ;
• une vanne V35 principale de distribution du GNL, située sur le conduit 18 principal en aval du robinet V20 de sécurité ;
• une vanne V100 de dérivation située sur le conduit 21 aller du vaporisateur 20 ;
• une première vanne V101 de blocage située sur le conduit 18 principal entre les embranchements du conduit 21 aller et du conduit 22 retour du vaporisateur 20 ;
• une vanne V102 de réinjection située sur le conduit 23 de réinjection ;
• une deuxième vanne V103 de blocage située sur le conduit 18 principal en aval de l'embranchement du conduit 22 retour du vaporisateur 20;
• une vanne X21 d'arrêt, située à l'extrémité du conduit 18 principal de distribution entre le débitmètre FM et le pistolet 19 de distribution.

La portion du conduit 18 principal de distribution qui s'étend de la vanne X21 d'arrêt au pistolet 19 de distribution se présente avantageusement sous forme d'un conduit flexible, comme illustré sur la FIG.1 et sur la FIG.2.

Les vannes X3, V35, V100, V101, V102, V103 et X21 sont reliées à l'automate 16 qui en commande l'ouverture ou la fermeture selon le déroulement de son programme.

Les vannes X3, V35, V100, V101, V102, V103 et X21, par lesquelles transite le GNL à une température au moins égale à -161°C, sont des électrovannes cryogéniques, aptes à fonctionner à cette température.

Le robinet V20 de sécurité est, quant à lui, à commande manuelle.

Comme illustré sur la FIG.3, le circuit 18 de distribution peut comprendre divers capteurs, notamment :

• un capteur TT1 de température monté sur le conduit 18 principal entre l'embranchement du conduit 14 de remplissage et le robinet V20 de sécurité ;
• un capteur PT3 de pression monté sur le conduit 18 principal entre le robinet V20 d'arrêt et la vanne V35 principale de distribution ;
• un capteur PT100 de pression monté entre la vanne V35 principale de distribution et l'embranchement du conduit 21 aller du vaporisateur 20 ;
• un capteur TT100 de température monté sur le conduit 21 aller du vaporisateur 20 en amont de la vanne V100 de dérivation ;
• un capteur TT200 de température situé sur le conduit 18 principal de distribution en aval de la deuxième vanne V103 de blocage ;
• un capteur PT200 de pression situé sur le conduit 18 principal de distribution en aval de la deuxième vanne V103 de blocage.

Les capteurs TT100, TT200, PT100 et PT200 sont reliés à l'automate 16 qui en reçoit les mesures (de température ou, respectivement, de pression) en temps réel ou à toute période prédéfinie compatible avec les performances (en particulier la cadence d'horloge) de ces capteurs.

Le circuit 14 de remplissage comprend un conduit de remplissage qui s'étend d'une borne A3 de connexion à un embranchement sur le conduit principal entre la vanne X3 d'isolation et la vanne V20 de sécurité, et un robinet V1 de remplissage à commande manuelle, monté sur ce conduit de remplissage.

Selon un mode de réalisation également illustré sur la FIG.3, le circuit 16 de dégazage comprend :

• un conduit 24 principal de dégazage, qui s'étend depuis un connecteur 25 rapide de dégazage pour le branchement du conduit 24 principal sur le raccord 5 pneumatique du réservoir 3 embarqué, jusqu'à un compresseur 26 ;
• un réservoir BO d'évaporation tampon (également dénommé réservoir de boil-off) monté sur le conduit 24 principal de dégazage en amont du compresseur 26 ;
• un conduit 27 de dérivation court-circuitant le réservoir BO de boil-off ;
• un conduit 28 de mise à l'air branché sur le conduit 24 principal de dégazage en amont du réservoir BO de boil-off ;
• une vanne X6 de dégazage située sur le conduit 24 principal de dégazage en aval et au voisinage du connecteur 25 ;
• une vanne X15 de mise à l'air située sur le conduit 28 de mise à l'air ;
• un compteur GM de gaz situé sur le conduit 24 principal de dégazage en amont du réservoir BO de boil-off et de l'embranchement du conduit 28 de mise à l'air ;
• une vanne B301 d'alimentation du réservoir de BO boil-off, située sur le conduit 24 principal de dégazage en amont du réservoir BO de boil-off et en aval de l'embranchement du conduit 28 de mise à l'air ;
• une vanne B300 de dérivation située sur le conduit 27 de dérivation.

Comme illustré sur la FIG.3, le circuit 16 de dégazage comprend un capteur PT2 de pression et un capteur TT5A de température, montés sur le conduit 24 principal de dégazage entre la vanne X6 de dégazage et le connecteur 25.

La portion du conduit 24 principal de dégazage qui s'étend de la vanne X6 de dégazage au connecteur 25 se présente avantageusement sous forme d'un conduit flexible, comme illustré sur la FIG.2.

Les vannes X6, X15, B300 et B301 sont reliées à l'automate 16 qui en commande l'ouverture ou la fermeture selon le déroulement de son programme. De même, le compresseur 26 est relié à l'automate 16 qui en commande la mise en route ou l'arrêt selon le déroulement de son programme.

Dans le circuit 16 de dégazage, le GN est à l'état comprimé (mais non condensé) ; sa température est variable selon sa pression mais elle demeure supérieure à -161°C. Les vannes X6, X15, B300 et B301, par lesquelles transite le GN à l'état comprimé, sont également des vannes cryogéniques. On peut choisir le modèle de chaque vanne en fonction de la température du gaz au lieu où est située la vanne ; par sécurité, on peut aussi choisir pour le circuit 16 de dégazage des vannes aptes à fonctionner jusqu'à la température du GNL (soit -161°C). Comme nous le verrons ci-après, la vanne X6, en particulier, la plus proche du réservoir 3 embarqué à remplir, doit pouvoir fonctionner à cette température.

Les capteurs TT5A et PT2 sont reliés à l'automate 16 qui en reçoit les mesures (de température ou, respectivement, de pression) en temps réel ou à toute période prédéfinie compatible avec les performances (en particulier la cadence d'horloge) de ces capteurs.

Comme illustré sur la FIG.3, la station 1 comprend également un circuit 29 de recirculation, qui relie le circuit 13 de distribution, en aval du débitmètre FM et en amont de la vanne X21 de distribution finale, au circuit 16 de dégazage en aval de la vanne X6 de dégazage. Ce circuit 29 de recirculation comprend une vanne X20 de recirculation, reliée à l'automate 16 qui en commande l'ouverture ou la fermeture selon le déroulement de son programme.

La station 1 comprend en outre un conduit 30 de réinjection, qui s'étend du compresseur 26 au réservoir 6 stationnaire.

La station 1 comprend enfin un circuit 31 de pressurisation, qui relie la partie basse du réservoir 6 (où est en communication, par une section 31A amont, avec le GNL) à sa partie haute (où il est en communication, par une section 31 B aval, avec la vapeur). Sur ce circuit 31 de pressurisation est montée, entre la section 31A amont et la section 31B aval, une vanne V50 de pressurisation reliée à l'automate 16 qui en commande l'ouverture et la fermeture.

Comme illustré sur la FIG.3, le circuit 31 de pressurisation est équipé d'un capteur PT1 de pression, monté sur la section 31B aval, entre la vanne V50 et le branchement du circuit 31 sur la partie haute du réservoir 6. Le capteur PT1 de pression est relié à l'automate qui en recueille les mesures.

L'automate 16 peut être délocalisé, c'est-à-dire installé sur un site distant, mais il peut également être installé in situ, en étant par ex. monté dans la borne 8, comme illustré sur la FIG.3.

Le réservoir 6 stationnaire doit régulièrement être rempli. Ce remplissage est avantageusement effectué au moyen d'un camion-citerne équipé d'un réservoir de GNL de grande capacité et d'une pompe cryogénique embarquée.

Avant que le camion-citerne ne soit raccordé à la borne A3 de connexion, les robinets V1 et V20 et la vanne V102 sont fermés.

Dès lors que le camion-citerne est raccordé à la borne A3 de connexion, le robinet V1 et la vanne X3 sont ouverts, tandis que le robinet V20 et la vanne V102 demeurent fermés.

Le GNL du camion-citerne est injecté, au moyen de la pompe équipant celui-ci, dans le réservoir 6 stationnaire. La vapeur (en grisé sur la FIG.3) surmontant le GNL (en pointillés sur la FIG.3) peut être dégazée avant ou pendant le remplissage du réservoir 6 au moyen d'un circuit de dégazage (non représenté).

Le réservoir 6 stationnaire peut être décrété rempli lorsque la pression de vapeur, mesurée par le capteur PT1, y atteint une pression Pt de travail prédéterminée. Selon un mode préféré de réalisation, la pression Pt de travail est de 13 bars. On peut également équiper la station 1 d'un système de pesée du réservoir 6, qui mesure la masse cumulée de celui-ci et de son contenu, et qui, par simple soustraction, en déduit la masse du contenu. Dans ce cas, le réservoir 6 stationnaire peut être décrété rempli lorsque sa masse atteint un seuil prédéterminé.

Une fois le remplissage du réservoir 6 stationnaire achevé, la vanne V1 est fermée, puis la vanne V20 ouverte, et le camion-citerne est débranché de la borne A3 de connexion.

L'automate 16 est avantageusement programmé pour maintenir dans le réservoir 6 stationnaire une pression de vapeur égale (ou supérieure) à la pression Pt de travail. A cet effet, la pression de vapeur dans le réservoir 6 est mesurée systématiquement (par ex. en temps réel ou à intervalles fixes) au moyen du capteur PT1, prise en compte par l'automate 16, et comparée à la valeur de la pression Pt de travail mémorisée. Tant que la pression de vapeur dans le réservoir 6 est égale ou supérieure à la pression Pt de travail, la vanne V50 de pressurisation est maintenue fermée. En revanche, dès lors que la pression de vapeur dans le réservoir 6 stationnaire devient inférieure à la pression Pt de travail, la vanne V50 de pressurisation est ouverte et le GNL circule dans le circuit 31 de pressurisation. En se réchauffant, le GNL se vaporise et augmente ainsi la pression de vapeur du GN présent dans le réservoir 6.

On décrit à présent le processus de distribution du GNL pour faire le plein du réservoir 3 embarqué d'un véhicule 2.

Si cette distribution ne suit pas immédiatement une distribution précédente, il est nécessaire, avant de débuter la distribution, de procéder à une mise en froid du circuit 13 de distribution.

A cet effet, les vannes suivantes sont placées, sur commande de l'automate 16, dans les états respectifs suivants (O signifiant ouvert et F signifiant fermé) : Vanne Etat X3 O V35 O V50 F V100 F V101 O V102 F V103 O X20 O X21 F X6 F X15 F B300 F B301 O

Le compresseur 26 est à l'arrêt.

L'ouverture de la vanne X20, qui met le circuit 13 de distribution en communication avec le circuit 16 de dégazage, lui-même en communication avec le réservoir BO de boil-off (à faible pression) via la vanne B301, provoque une chute de pression dans le circuit 13 de distribution. La différence de pression entre celui-ci et le réservoir 6 stationnaire provoque l'écoulement du GNL du réservoir 6 stationnaire vers le circuit 13 de distribution puis vers le circuit 16 de dégazage. L'automate 16 peut vérifier via le débitmètre FM que le GNL s'écoule effectivement dans le circuit 13 de distribution. Le GN du réservoir BO de boil-off est recomprimé à l'aide du compresseur 26 et réinjecté dans le réservoir 6 stationnaire.

Les états précités sont maintenus tant que la température mesurée par le capteur TT200 et la pression mesurée par le capteur PT200 (transmises à l'automate 16 et vérifiées par celui-ci) n'ont pas atteint des valeurs proches de celles du GNL présent dans le réservoir 6 stationnaire (à savoir, dans l'exemple précité, des valeurs proches de - 161°C et 13 bars). Dès que ces valeurs sont atteintes, les vannes X15, X20 et B301 sont fermées sur commande de l'automate 16, qui peut dès lors vérifier via le débitmètre FM que le GNL cesse effectivement de s'écouler dans le circuit 13 de distribution.

Tant qu'aucune distribution n'est initiée, le pistolet 19 de distribution et le connecteur 25 de dégazage demeurent accrochés à des emplacements 32, 33 respectifs sur la borne 8 de la station 1.

Pour autoriser la distribution, le pistolet 19 de distribution et le connecteur 25 de dégazage sont d'abord branchés respectivement sur le raccord 4 fluidique et sur le raccord 5 pneumatique du réservoir 6 embarqué. Comme illustré sur la FIG.1, ces branchements peuvent être réalisés manuellement par un opérateur 34 non qualifié, par ex. par le chauffeur du véhicule 2 (sur la FIG.1, on a illustré le chauffeur 34 du véhicule 2 s'apprêtant à brancher le pistolet 19 de distribution au raccord 4 fluidique).

La distribution peut être conditionnée par une authentification préalable et, le cas échéant, un paiement correspondant à la quantité de GNL distribuée.

L'authentification est avantageusement réalisée sur l'interface 9 homme-machine de la borne 8. Selon un mode particulier de réalisation, l'authentification est réalisée au moyen d'une carte à puce introduite dans le lecteur 11, associée à un identifiant que l'utilisateur (en l'occurrence le chauffeur 34 du véhicule) saisit au clavier 12 ou à l'écran 10 si celui-ci est tactile.

L'automate 16 est connecté à un serveur d'authentification (qui peut être distant), dans lequel est mémorisé un profil utilisateur associé à la carte et à son identifiant et qui, interrogé par l'automate 16, autorise (ou non) la distribution après vérification de la conformité de l'identifiant. La distribution peut générer une facturation. La facture peut être adressée par voie électronique au titulaire du profil utilisateur, ou imprimée directement par la borne 8 à l'attention du chauffeur 34, qui peut ensuite la passer en comptabilité.

Une fois effectués les branchements, et autorisée la distribution, l'automate 16 initie un cycle de distribution, qui comprend plusieurs phases successives de distribution séparées par des phases intermédiaires de dégazage.

L'état initial des vannes, préalable au cycle de distribution, est le suivant : Vanne Etat X3 O V35 O V100 F V101 O V102 F V103 O X20 F X21 F X6 F X15 F B300 F B301 F

Pour initier le cycle de distribution, l'automate 16 commande tout d'abord (instant t₀) l'ouverture de la vanne X6 de dégazage pour faire diminuer la pression de vapeur dans le réservoir 3 embarqué et ainsi faciliter l'écoulement du GNL du réservoir 6 stationnaire au réservoir 3 embarqué, et l'ouverture de la vanne X21 d'arrêt pour mettre en communication le réservoir 3 embarqué et le circuit 13 de distribution, ce qui fait momentanément chuter la pression dans celui-ci.

En même temps que (ou après) l'ouverture de la vanne X6 de dégazage, l'automate 16 commande l'ouverture de la vanne B301 de remplissage du réservoir BO de boil-off. Le GN comprimé qui s'échappe du réservoir 3 embarqué est injecté dans le réservoir BO de boil-off où il est temporairement stocké.

Lorsque la pression de vapeur dans le réservoir embarqué, notée P_V, mesurée par le capteur PT2, est inférieure à un seuil P1 bas prédéterminé (condition vérifiée par l'automate 16, qui reçoit du capteur PT2 la mesure de la pression P_V de vapeur et est programmé pour comparer cette mesure au seuil P1 bas préalablement mémorisé), l'automate 16 commande, à un instant t₁, la fermeture de la vanne X6 de dégazage et l'ouverture de la vanne V35 principale de distribution du GNL, l'état des autres vannes étant inchangé. Le seuil P1 bas est par ex. de 2 bars environ.

Avec la fermeture de la vanne X6 de dégazage et l'ouverture de la vanne V35 principale de distribution du GNL débute une première phase de remplissage.

Compte tenu de la différence de pression entre le réservoir 6 stationnaire et le réservoir 3 embarqué (lui-même à iso-pression avec le circuit de distribution en aval de la vanne V35 principale de distribution), le GNL s'écoule du réservoir 6 stationnaire au réservoir 3 embarqué via le circuit 13 de distribution, où la pression du GNL, mesurée par le capteur PT200 et notée P_L, subit une brusque augmentation.

La vanne X6 demeure fermée pendant la distribution du GNL au réservoir 3 embarqué, mais la pression P_V de vapeur est y mesurée en temps réel par le capteur PT2 et transmise à l'automate 16.

Tant que la pression P_V de vapeur mesurée est inférieure à un seuil P2 haut prédéterminé (condition vérifiée par l'automate 16 qui reçoit du capteur PT2 la mesure de la pression P_V de vapeur et est programmé pour comparer cette pression P_V au seuil P2 bas préalablement mémorisé), la vanne X6 de dégazage demeure fermée et la vanne V35 de distribution principale demeure ouverte. Le seuil P2 haut est par ex. de 11 bars environ.

On voit sur le graphe de la FIG.4 que la masse (notée M) de GNL dans le réservoir 6 stationnaire diminue pendant la distribution, de la quantité injectée dans le réservoir 3 embarqué.

On voit également sur la FIG.4 qu'après quelques instants la pression Pv de vapeur subit une augmentation (en raison de l'augmentation du niveau de GNL dans le réservoir 3 embarqué).

On voit enfin que, pendant la phase de distribution, la courbe de la pression P_v de vapeur subit une première augmentation assez brutale (d'environ 1,5 bar/s), jusqu'à une pression Pi intermédiaire (d'environ 9 bars en pratique), puis une augmentation plus douce (d'environ 0,2 à 0,5 bar/s) à partir de cette pression Pi intermédiaire.

Maintenir ouverte la vanne V35 principale de distribution aboutirait à un équilibre prématuré des pressions entre le réservoir 6 stationnaire et le réservoir 3 embarqué, avant que celui-ci ne soit plein, en raison d'une pression de vapeur saturante trop élevée.

Aussi, lorsque la pression P_V de vapeur atteint le seuil P2 haut, l'automate 16 commande, à un instant t₂ :

• l'interruption de la phase de distribution par fermeture de la vanne V35 principale de distribution, et
• l'initiation d'une phase intermédiaire de dégazage par ouverture de la vanne X6 de dégazage pour diminuer la pression Pv de vapeur dans le réservoir 3 embarqué.

Selon un premier mode de réalisation, pour réaliser la phase de dégazage, l'automate 16 commande l'ouverture de la vanne X15 de mise à l'air et la fermeture de la vanne B300 de dérivation et de la vanne B301 d'alimentation du réservoir BO de boil-off. La vapeur (en grisé) de GN présente dans le réservoir 3 embarqué s'échappe alors à l'air libre jusqu'à retomber à une pression (mesurée par le capteur PT2 et prise en compte par l'automate 16) égale ou inférieure au seuil P1 bas, ce qui déclenche la fermeture par l'automate 16 de la vanne X6 de dégazage.

Cette technique de dégazage est efficace mais a pour inconvénient de rejeter du gaz naturel dans l'atmosphère.

C'est pourquoi, selon un deuxième mode (préféré) de réalisation, pour réaliser la phase de dégazage, l'automate 16 commande le maintien de la vanne X15 de mise à l'air à l'état fermé, le maintien de la vanne B300 de dérivation à l'état fermé, et l'ouverture de la vanne B301 d'alimentation du réservoir BO de boil-off.

Le compresseur 26 est mis en route pour comprimer le gaz présent dans le réservoir BO de boil-off et le réinjecter, via le conduit 30 de réinjection, dans le réservoir 6 stationnaire.

En variante, typiquement en cas de saturation du réservoir de BO boil-off, pour réaliser la phase de dégazage, l'automate 16 commande la fermeture de la vanne B301 d'alimentation et l'ouverture de la vanne B300 de dérivation pour contourner le réservoir BO de boil-off et alimenter directement le compresseur 26 en gaz issu du dégazage du réservoir 3 embarqué.

La quantité de gaz évacuée du réservoir 3 embarqué peut être contrôlée par l'automate 16 via le compteur GM de gaz.

On note sur la FIG.4 une diminution de la pression P_L de GNL pendant la phase de dégazage, en raison de la diminution concomitante de la pression P_V de vapeur.

On voit par ailleurs sur la FIG.4 que, pendant la phase de dégazage, la masse M de GNL dans le réservoir 6 stationnaire demeure constante.

Dès que la pression P_V de vapeur dans le réservoir 3 embarqué retombe à une valeur égale ou inférieure au seuil P1 bas, l'automate 16 commande la fermeture de la vanne X6 de dégazage à un instant t₃, ce qui interrompt la phase intermédiaire de dégazage.

Les phases de remplissage et de dégazage sont répétées tant qu'aucun pic de pression n'est détecté dans la pression P_V de vapeur.

Dans l'exemple illustré sur la FIG.4, une seconde phase de remplissage est initiée après la première phase de dégazage. Ainsi, l'instant t₃ marque à la fois l'interruption de la première phase de dégazage et l'initiation d'une seconde phase de remplissage, interrompue dans les mêmes conditions (décrites ci-dessus) que la première phase de remplissage, à un instant t₄.

Pendant la seconde phase de remplissage, la masse M de GNL dans le réservoir 6 stationnaire diminue à nouveau de la quantité injectée dans le réservoir 3 embarqué.

Dans l'exemple illustré sur la FIG.4, dès lors que la pression Pv de vapeur atteint le seuil P2 haut à l'instant t₄, la seconde phase de remplissage est interrompue, et une seconde phase de dégazage est initiée par l'automate 16 qui commande la fermeture de la vanne V35 principale de distribution et l'ouverture de la vanne X6 de dégazage.

Cette seconde phase de dégazage se déroule de la même manière que la première : la pression P_V de vapeur chute dès l'ouverture de la vanne X6 de dégazage. Il en va de même de la pression P_L. La fermeture de la vanne V35 principale de distribution et l'ouverture de la vanne X6 de dégazage sont maintenues tant que la pression P_V de vapeur est supérieure au seuil P1 bas.

Dès lors que la pression P_V de vapeur atteint le seuil bas, à un instant t₅, l'automate 16 interrompt la phase de dégazage et initie une nouvelle phase de remplissage en commandant la fermeture de la vanne X6 de dégazage et l'ouverture de la vanne V35 principale de distribution.

Le cycle de remplissage se poursuit tant qu'aucun pic de pression n'est détecté dans la pression P_V de vapeur.

Dans l'exemple illustré, qui ne saurait être considéré comme limitatif, la pression P_V de vapeur subit un pic lors de la troisième phase de remplissage.

Un pic de pression dans la pression P_V de vapeur se définit au moins par une augmentation de la pression P_v à une vitesse (mesurée par la dérivée de la courbe de pression) supérieure ou égale à une vitesse prédéterminée mémorisée par l'automate. Selon un mode particulier de réalisation, cette vitesse est de 1,75 bars/s.

Une condition supplémentaire peut être la valeur atteinte par la pression P_V de vapeur au pic de pression. Selon un mode particulier de réalisation, la pression P_V de vapeur atteint, voire dépasse, 12 bars.

La détection de ce pic de pression, à un instant t₆, constitue un critère primaire de fin de distribution. Dès lors que ce critère primaire est satisfait, c'est-à-dire dès qu'est détecté le pic de pression, le réservoir 3 embarqué est décrété rempli.

L'automate 16 applique alors la procédure suivante.

Premièrement, il interrompt la phase de distribution et initie une phase finale de dégazage en commandant l'ouverture de la vanne X6 de dégazage et la fermeture de la vanne V35 principale de distribution.

Deuxièmement, après une courte durée, l'automate 16 rouvre à un instant t₇ la vanne V35 principale de distribution et referme la vanne X6 de dégazage pour saturer le réservoir 3 embarqué.

Troisièmement, après une temporisation, l'automate 16 referme la vanne V35 principale de distribution à un instant t₈ qui marque la fin du cycle de distribution.

La vanne V35 principale de distribution et la vanne X6 de dégazage sont alors toutes deux fermées, et l'automate 16 génère un signal de fin de distribution.

Le signal de fin de distribution peut se traduire, notamment sur commande de l'automate 16, par l'affichage sur l'interface 9 d'un message visuel et/ou la génération d'un message sonore incitant le chauffeur 33 à débrancher, d'une part, le pistolet 19 de distribution du connecteur 4 fluidique et, d'autre part, le connecteur 25 du raccord 5 pneumatique.

Il a été observé que le pic de pression à l'instant t₆ est accompagné d'une chute de la température de vapeur dans le réservoir 3 embarqué, mesurée par le capteur TT5A. Plus précisément, lorsque le réservoir 3 embarqué est effectivement plein, la température de vapeur chute à une valeur proche de la température du GNL présent dans le réservoir (soit une valeur inférieure à -150°C).

Aussi, pour sécuriser le cycle de distribution, il est préférable d'appliquer un double contrôle en programmant l'automate 16 pour que, à l'instant t₆, outre le pic de pression, il détecte une chute de la température au niveau du capteur TT5A, ce qui constitue un critère secondaire de fin de distribution qui se cumule au critère primaire (existence d'un pic de pression).

En d'autres termes, le réservoir 3 embarqué est décrété rempli (entraînant l'interruption du cycle de distribution) si le pic de pression dans la pression P_V de vapeur est détecté et si, en outre, la chute de la température de vapeur sous un seuil prédéterminé (par ex. -150°C) est détectée.

Par ailleurs, il a été constaté que le pic de pression à l'instant t₆ est accompagné d'une chute du débit dans le circuit 13 de distribution, détectée par le débitmètre FM et prise en compte par l'automate 16.

Ainsi, on peut appliquer un double contrôle en programmant l'automate 16 pour que, à l'instant t₆, outre le pic de pression, il détecte au niveau du débitmètre FM une chute du débit de GNL dans le circuit 13 de distribution, ce qui constitue un critère tertiaire de fin de distribution qui se cumule alors au critère primaire (existence d'un pic de pression) et, le cas échéant, au critère secondaire (existence d'une chute de la température).

Il est préférable, après l'achèvement de ce cycle de distribution, de vidanger le circuit 13 de distribution et le circuit 16 de dégazage, après une temporisation prédéterminée permettant à l'automate 16 de s'assurer qu'aucune nouvelle distribution n'est réclamée dans la foulée de la précédente.

Le circuit 13 de distribution peut être vidangé via le circuit 29 de recirculation et le 16 circuit de dégazage, par ouverture (commandée par l'automate 16) de la vanne X20 de recirculation.

Le GNL s'écoule par différence de pression vers le réservoir BO de boil-off, les vannes listées ci-dessous étant dans les états respectifs suivants : Vanne Etat X6 F X15 F B300 F B301 O

Le compresseur 26 est mis en route pour condenser le gaz naturel du réservoir BO de boil-off et le réinjecter, via le conduit 30 de réinjection, dans le réservoir 6 stationnaire.

Une fois vidangé le circuit 13 de distribution, le circuit 16 de dégazage peut être vidangé à son tour.

A cet effet, les vannes listées ci-dessous sont placées dans les états respectifs suivants : Vanne Etat X6 O X15 F B300 F B301 O

La station 1 et le procédé de distribution qui viennent d'être décrit procurent des avantages déterminants.

D'abord, la distribution peut être effectuée par gravimétrie, c'est-à-dire par différence de pression - et donc sans pompe. Il en résulte des gains énergétiques, car une pompe cryogénique est fortement consommatrice d'électricité.

Ensuite, la distribution décrite est automatisée et peut, ainsi, être effectuée sans recourir à une main d'oeuvre qualifiée, les seules opérations humaines étant le branchement et le débranchement des circuits 13, 16 de la station 1 sur le réservoir 3 du véhicule 2.

Enfin, la distribution est particulièrement efficace grâce au contrôle, réalisé par l'automate 16, de la pression P_V de vapeur dans le réservoir 3 embarqué et aux dégazages automatiques successifs commandés l'automate 16, qui permettent, par réduction de la pression de vapeur saturante dans le réservoir 3, d'augmenter le taux de remplissage de celui-ci.

Il se peut qu'un conditionnement thermique du GNL soit nécessaire lorsque la différence de température entre le GNL issu du réservoir 6 stationnaire (froid, à -161°C) et celui présent dans le réservoir 3 embarqué (comparativement plus chaud) est trop importante. Comme il est impossible de refroidir le GNL présent dans le réservoir 3 embarqué, c'est le GNL du circuit 13 de distribution qu'il convient de réchauffer, ce qui est effectué par circulation du GNL dans le vaporisateur 20, lequel assure un échange thermique avec l'atmosphère qui cède des calories au GNL.

La circulation du GNL dans le vaporisateur 20 est contrôlée par l'automate 16, qui place les vannes ci-dessous dans les états suivants : Vanne Etat V100 O V101 F V102 F V103 O

La température du GNL dans le circuit 13 de distribution est mesurée par les capteurs TT100 et TT200, qui permettent à l'automate 16 de vérifier une différence de température entre TT100 (normalement à environ -161°C), et TT200 (à une température supérieure en raison des calories acquises dans le vaporisateur 20).

L'automate 16 peut ajuster la quantité de GNL circulant au travers du vaporisateur 20 pour que la température du GNL en aval de celui-ci (mesurée par le capteur TT200) corresponde à une valeur prédéterminée.