GNL et bioGNL : transition vers des énergies plus écologiques pour le transport de marchandises

L’accroissement de la population mondiale et le développement économique ont engendré une augmentation considérable de la demande en énergie. On estime que d’ici 2050, la consommation d’énergie à l’échelle planétaire pourrait doubler par rapport aux niveaux enregistrés en 2020. Dans le contexte géopolitique actuel, il est d’autant plus nécessaire de diversifier les sources d’énergie dans un avenir proche.

Afin de satisfaire cette augmentation de la demande, une diversité de ressources énergétiques est indispensable. Le gaz naturel, en raison de son abondance et de son statut de combustible fossile à faible impact environnemental, est incontestablement appelé à jouer un rôle crucial dans la résolution de cette problématique. De même, les biocarburants peuvent être envisagés comme une alternative viable pour contribuer à l’émergence d’un bouquet énergétique plus écologique et pérenne.

Le GNL se distingue par son caractère éco-responsable, affichant des émissions de dioxyde de carbone bien moindres que les autres combustibles fossiles. Après son refroidissement et sa conversion en phase liquide, son transport devient nettement plus sécurisé et efficient, occupant 639 fois moins d’espace que le gaz naturel, ce qui entraîne une nette réduction des coûts de transport.

Pourquoi opter pour le gaz naturel liquéfié (GNL) et le bioGNL en tant que solutions énergétiques alternatives pour les véhicules ?

Le transport du gaz naturel et les coûts associés représentent un véritable défi.

Avant d’être distribué, le gaz est soumis à un processus de cryogénie, abaissant sa température à -162 °C pour se transformer en gaz naturel liquéfié (GNL).

Sous forme liquide, le GNL devient beaucoup plus pratique et économique à transporter et à stocker, car il occupe jusqu’à 600 fois moins d’espace que sous forme gazeuse.

Le bioGNL, une alternative au GNL, présente des propriétés physiques similaires et une densité comparable. Le bioGNL est une version du gaz naturel produite entièrement à partir de sources renouvelables.

Comparaison de densité du gaz naturel, du GNL et du bioGNL

  • Densité du gaz naturel (GN) = 0,68 kg/m3 Densité du GNL = 426,00 kg/m3

  • Cela signifie que 1,0 kg de GN nécessite un volume de 1,47 m3, alors que 1 kg de GNL ne nécessite qu'un volume de 0,0023 m3. Il est donc possible de faire tenir la même quantité de GNL dans un volume beaucoup plus petit. 1,47 m3 divisé par 0,0023 m3, c'est 639.

  • Quant au bioGNL, il partage une densité et des caractéristiques physiques semblables à celles du GNL, bien que ce dernier subisse un processus de purification visant à éliminer les impuretés, aboutissant à une composition chimique similaire à celle du GNL.

Le GNL est le combustible fossile le plus propre, car la plupart de ses impuretés et des hydrocarbures les plus lourds sont éliminés lors de la liquéfaction. Par conséquent, le GNL a une teneur relativement faible en oxyde d’azote (NOx ) et en autres gaz à effet de serre, y compris le CO2 . Selon un rapport de FutureGas, le GNL émet jusqu’à 90 % de NO en moinsx  et jusqu’à 70 % de CO en moins2 que les carburants traditionnels tels que l’essence ou le diesel.

Le GNL peut également être renouvelable lorsqu’il est obtenu par méthanisation de déchets organiques, ce qui donne le bioGNL. Dans ce cas, la matière première de la biomasse subit une fermentation et se transforme en biométhane, qui devient un gaz de qualité après purification. Ce processus permet la réutilisation de la matière organique et génère les mêmes avantages énergétiques que le GNL pur.

Le GNL est un carburant à faibles émissions qui présente un intérêt particulier pour les flottes de transport de marchandises, puisqu’un camion peut parcourir environ 1 200 km avec un seul réservoir de carburant.

Comment le GNL est-il produit ?

Le GNL est produit en quelques étapes :
  1. Le gaz naturel extrait doit être purifié pour éliminer les éléments indésirables tels que l’eau, le dioxyde de carbone, le mercure et le soufre. Ces impuretés gèleraient pendant le processus de liquéfaction et pourraient provoquer des blocages. En outre, le gaz naturel peut contenir des traces de propane et de butane, qui doivent être filtrées pour obtenir une pureté absolue.
  2. Le gaz purifié est ensuite liquéfié à l’aide d’un échangeur de chaleur, qui agit comme une unité de réfrigération pour absorber la chaleur du gaz jusqu’à ce qu’il soit refroidi à une température de -162 °C. Ce processus transforme le gaz en un liquide clair, incolore et non toxique et permet une réduction significative de son volume.
  3. Le GNL est stocké dans des conteneurs isolés jusqu’à ce qu’il soit transporté par un navire-citerne équipé de réservoirs sous contrôle de température.
  4. Après expédition, le GNL est regazéifié et transporté par gazoduc pour fournir de l’énergie aux particuliers, aux entreprises et à l’industrie.

Le GNL est transporté dans un transporteur de GNL, également appelé méthanier.

Comment le bioGNL est-il produit ?

La production de bio-GNL est très similaire à celle du GNL pur et suit les mêmes étapes générales. Cependant, la composition du bio-GNL est plus sujette aux impuretés ou aux agents polluants et nécessite donc une attention particulière lors de la première étape de la production, à savoir le processus de purification.

La purification élimine les contaminants tels que l’ammoniac (NH3), la vapeur d’eau (H2O), le sulfure d’hydrogène (H2S), les méthylsiloxanes, l’azote (N2), l’oxygène (O2), les composés organiques volatils (COV) halogénés, le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures. Ces substances peuvent causer des problèmes opérationnels, principalement dus à la corrosion, et peuvent entraîner des risques pour la santé et l’environnement.

L’élimination de ces composants permet d’obtenir du biométhane, une version améliorée du biogaz. Le biométhane peut être utilisé comme carburant pour les transports, mais aussi pour produire de l’électricité et de la chaleur.

Construction de stations de GNL et de bioGNL

Même si le GNL et le bioGNL traité sont des fluides qui ne dégagent ni odeurs, ni corrosions, ni toxicité, il est essentiel de les manipuler avec une extrême précaution, car ils peuvent entraîner un risque d’asphyxie. Ces deux substances, le GNL et son homologue biologique, possèdent un point d’ébullition bas et une faible densité (plus légers que l’air), ce qui signifie qu’ils se dissipent rapidement dans l’atmosphère en cas de fuite.

Lorsque le GNL ou le bioGNL est utilisé comme carburant, il est stocké sous forme liquide dans un réservoir sur la station de distribution. Pour conserver sa forme liquide, le gaz doit rester en permanence à une température de -162 °C.

Pour assurer un ravitaillement sécurisé en GNL et en bioGNL des véhicules, il est impératif que les conducteurs et les intervenants suivent des directives de sécurité en portant des chaussures de protection, des combinaisons à manches longues, des gants adaptés aux températures cryogéniques et des lunettes de sécurité.

TSG prend en charge la planification, la conception, la construction et l’installation de stations GNL/bio-GNL pour les entreprises qui souhaitent exploiter des stations publiques ou privatives (pour leur propre flotte).

Fonctionnement d’une station GNL/bioGNL

  • Dépotage : transfert du GNL/bioGNL du camion-citerne au réservoir de carburant de la station

  • Stockage de GNL/Bio-GNL

  • Système de gestion du BOG (boil-off gas ou gaz d’évaporation) : pour prévenir l’accumulation de pression excessive dans le réservoir lorsque la température du GNL/bioGNL augmente.

  • Distribution de GNL/Bio-GNL

  • Distribution de GNC (si une ligne de GNC est ajoutée à la station, ce qui permet de fournir à la fois du GNL et du GNC sans pipeline).

Le biogaz peut-il remplacer le gaz naturel ?

Actuellement, le bioGNL est utilisé en complément du GNL, mais l’Union européenne (UE) s’engage à une production de grande ampleur de biogaz pour des usages industriels et domestiques. Pour réaliser cet objectif, l’UE projette la mise en place de politiques environnementales et économiques visant une réduction de 80 à 95 % des émissions de gaz à effet de serre (GES) d’ici 2050.

Pour atteindre cet objectif, l’UE a décidé que, d’ici 2030, au moins 32 % de l’ensemble de la consommation d’énergie serait issue de sources renouvelables. Cette politique se fonde sur des données de 2014, où 19,2 % de la consommation finale d’énergie mondiale provenait de sources renouvelables, dont 14 % de la biomasse. En mai 2022, il a été proposé de porter l’objectif à 45 % d’ici à 2030.

Même en dépassant les prévisions, la production de biogaz n’est pas suffisante pour remplacer complètement les sources d’énergie non renouvelables. Cependant, parallèlement à d’autres énergies existantes ou nouvellement développées pour les transports, telles que l’électricité (par le biais de batteries ou à partir d’hydrogène), il est possible de diversifier suffisamment le marché pour gérer la crise énergétique, tout en conservant et en atteignant les objectifs de la politique de l’environnement.

Savoir-faire de TSG dans le domaine des nouvelles énergies

Forte de plus de 50 ans d’expérience, TSG est reconnue pour son expertise dans l'installation et la maintenance de stations-service en Europe et en Afrique, et accompagne ses clients dans leur transition vers des solutions énergétiques pour la mobilité plus respectueuse de l'environnement.
TSG Gaz conçoit, installe et maintient des stations multiénergie : GPL, GNL/bio-GNL, GNC/bio-GNL et d'hydrogène.
Nous proposons des solutions clés en main complètes couvrant l'étude du site, la conception, la construction, la gestion de projet, les travaux de génie civil, l'installation et la fourniture des équipements, la mise en service et la maintenance.
Nos solutions sont flexibles et permettent l’intégration de plusieurs sources d’énergies sur un même site (gaz, recharge électrique, carburants traditionnels, panneaux solaires, centre de lavage) contribuant ainsi à la transition et la diversification énergétiques.
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