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GNL (Gaz Naturel Liquéfié) : définition, composition, différence avec le GPL

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Gaz et fumée

Le GNL est le nom donné à la forme liquide du gaz naturel obtenue en abaissant la température du gaz naturel à -160°C. Ce liquide, transparent, inodore, de couleur claire, est non corrosif et non toxique.

L'acheminement du GNL par les méthaniers

Le principal avantage du GNL est que pour une même quantité de gaz, le volume occupé par le GNL est 600 fois moins grand que le volume occupé par le gaz naturel sous forme gazeuse. De grandes quantités de gaz peuvent donc être acheminées par bateau.

GNL Gaz naturel liquéfié

Abréviations: le gaz naturel liquéfié est abrégé sous la forme GNL. On trouve aussi l'abréviation LNG pour liquefied natural gas.

Les bateaux utilisés pour acheminer le GNL sont appelés des méthaniers. Ils ont généralement une capacité d'environ 140 000 mètres cubes de GNL, soit 87 000 000 de mètres cubes de gaz naturel - soit 600 fois plus. Un mètre cube de gaz naturel génère environ 11,2 kWh, la quantité exacte d'énergie générée dépendant de la qualité du gaz et des conditions de température et de pression. On peut donc estimer qu'un méthanier contenant 87 millions de mètres cubes de GNL permettra la génération d'environ 1 milliard de kWh, autrement dit 1 TWh.

Les terminaux méthaniers

Ce sont les terminaux GNL qui assurent la réception du gaz naturel liquéfié, transporté par navires. Il est ensuite regazéifié dans ces terminaux GNL avant d'être injecté dans le réseau de transport dont TIGF et GRTgaz se partagent la charge en France.

Fonctionnement d'un terminal méthanier

Fonctionnement d'un terminal méthanier

Les terminaux en service

En France, trois terminaux méthaniers sont actuellement en service. Il s'agit de deux terminaux de Fos-Sur-Mer (Cavaou et Tonkin) et d'un terminal à Montoir. C'est Elengy, filiale d'Engie qui a repris fin 2008 les activités des terminaux méthaniers gérées par l'ancien monopole. Le terminal de Fos Cavaou appartient pour une petite part à Total.

Implantations des terminaux GNL en Europe en 2016

Implantations des terminaux GNL en Europe en 2016
Sources : GLG, GIIGNL, GRTgaz

Les terminaux méthaniers français
Nom du terminal Mise en service Capacité (en m3) Exploitant
Fos Tonkin 1972 150 000 Elengy (Engie)
Montoir-de-Bretagne 1980 360 000 Elengy (Engie)
Fos Cavaou 2010 330 000 Propriété: Fosmax LNG, filiale d'Elengy à plus de 70 %, aux côtés de Total au travers de sa filiale TGEHF (Total Gaz Electricité Holding France)
Exploitation: Elengy
Dunkerque Prévue en 2016 3 x 190 000 Propriété: Dunkerque LNG, filiale d'EDF Exploitation: société Gaz-Opale, filiale à 51% de Dunkerque LNG et à 49% du groupe belge Fluxys

Composition du gaz naturel liquéfié (GNL)

Le gaz naturel liquéfié est produit par deux mécanismes successifs :

  • d'une part, le gaz naturel est séparé de différentes impuretés, du dioxyde de carbone et des hydrocarbures lourds qu'il contient - le GNL est donc composé principalement de méthane ;
  • d'autre part, le gaz naturel est cryogénisé à une température de -160°C pour lui donner une forme liquide.

Historique du GNL

Au départ, le GNL a été développé aux Etats-Unis afin de séparer l'hélium qui devait ensuite être vendu. L'utilisation du GNL comme modalité de transport du gaz naturel a connu une expansion à partir des années 1960. Le Japon s'est montré particulièrement intéressé par une technologie qui permet à ce territoire insulaire et disposant de peu de ressources naturelles, d'importer du gaz naturel pour ses besoins de consommation domestique. C'est d'ailleurs au Japon qu'il y a le plus de terminaux méthaniers (environ 25, contre 3 en France et 5 aux Etats-Unis).

Quels sont les points communs entre le GNL et le GPL ?

Le GNL et le GPL permettent à de gros professionnels non desservis par le réseau de distribution GRDF de bénéficier tout de même de gaz pour leur installation. Le GNL et le GPL sont livrés par camion sur le site où il est stocké dans un réservoir de gaz avant d'y être consommé. Ces gaz sont ensuite utilisés pour le chauffage par exemple ou pour des processus industriels. Le GPL peut aussi se trouver sous la forme de bouteilles (bouteille de butane ou bouteille de propane). Ces deux énergies disposent d'un pouvoir calorifique élevé.

Quelles sont les différences entre le GNL et le GPL ?

Balance avec pour et contre

Les différences entre le GPL et le GNL sont nombreuses :

  • Le GNL est composé principalement de méthane tandis que le GPL regroupe en fait le gaz butane et le gaz propane ; la composition du GPL est donc différente de la composition du GNL ;
  • Le GNL doit être stocké sous forme liquide à une température de - 160°C. Aussi, les citernes de GNL doivent être cryogénisées. Au contraire, le GPL peut se stocker sous forme gazeuse à des températures plus élevées. Il suffit d'une bouteille ou d'une citerne simple (un dispositif de réfrigération n'est pas utile) ;
  • En conséquence, le GPL peut être utilisé par les particuliers et les professionnels alors que le GNL ne peut convenir qu'à une utilisation professionnelle.

Opter pour le GNL ou le GPL ?

Les cas dans lesquels il est utile de se tourner vers le GNL plutôt que le GPL :

  • Si la commune où se situe l'installation est raccordée au gaz de ville (ou si l'installation est directement raccordée au réseau de transport), alors le choix le plus sage est d'opter pour une offre de gaz naturel de réseau ;
  • Si la commune où se situe l'installation n'est pas raccordée au gaz de ville, alors le GPL et le GNL sont des alternatives comme le fioul ou le bois ;
  • Un industriel ayant besoin de gaz pour ses processus industriels peut avoir recours au GNL. Il s'agit d'offres très récentes et innovantes qui ne sont proposées que par un petit nombre de pionniers, comme Primagaz. Le plus simple est de contacter ces sociétés pour obtenir un devis personnalisé et le comparer à l'offre de son fournisseur de GPL.

Le parcours du gaz dans l'usine de liquéfaction

Le gaz naturel extrait des gisements du pays producteur est transporté par gazoduc jusqu'à l'usine de liquéfaction, située sur un terminal portuaire. La première étape consiste à traiter le gaz naturel afin de le débarrasser de ses impuretés, avant de le refroidir à -162°C pour en obtenir la liquéfaction. Le refroidissement du gaz est obtenu par une succession de cycles frigorifiques complexes, qui fonctionnent sur le même principe qu'un réfrigérateur classique.

Le gaz naturel liquéfié ainsi obtenu est stocké à proximité de l'usine de liquéfaction dans des réservoirs cylindriques qui rendent ces installations facilement reconnaissables. Le gaz naturel liquéfié est ensuite chargé dans des méthaniers, qui le transporteront vers le terminal GNL du pays destinataire pour regazéification.

Qu'est ce que la liquéfaction du gaz ?

Le processus se réalise à pression atmosphérique et à une température d'environ -161°C : le gaz se condense, sous forme liquide et le volume du gaz est réduit 600 fois, contre, par exemple, seulement 100 fois dans le cas d'un transport par gazoduc à une pression de 100 bars. A volume réduit, le gaz peut être transporté et stocké plus facilement. Le gaz liquéfié est quasiment du méthane pur car l'oxygène, le dioxyde de carbone et les éléments sulfurés sont extraits dans les usines de liquéfaction.

Les usines de liquéfaction du gaz naturel se situent au début de la chaine de valeur du gaz naturel liquéfié (GNL). Leur rôle est de réduire le volume du gaz naturel pour le rendre transportable par méthanier sur longue distance. La liquéfaction du gaz naturel permet de diviser son volume par 650 : 650 mètres cubes de gaz naturel n'occupent plus qu'un mètre cube une fois liquéfiés. La liquéfaction du gaz naturel est obtenue en le refroidissant à une température de -162°C (à pression atmosphérique). Les usines de liquéfaction du gaz naturel sont constituées de plusieurs unités de liquéfaction, chacune comprenant une installation de traitement du gaz, des compresseurs, des échangeurs, des réservoirs et des équipements de chargement du gaz naturel liquéfié.

Comment fonctionne une usine de liquéfaction ?

Usine

La liquéfaction du gaz est un processus qui se divise en plusieurs étapes. L'usine est constituée de plusieurs sections successives, utilisant des équipements industriels et technologiques de grande taille et des matériaux cryogéniques résistant à la température du GNL. Les différentes sections sont :

  • La section de réception du gaz naturel :Lors de cette première étape, le gaz est traité afin d'être purifié. A cette fin, il est envoyé dans un slug catcher, équipement composé de lignes parallèles permettant la séparation du gaz et des liquides. Les condensats extraits sont stabilisés, stockés et commercialisés séparément ;
  • La section de traitement :La deuxième étape consiste à traiter le gaz afin d'en enlever l'eau et les impuretés, telles le mercure qu'il peut contenir ;
  • La section de prérefroidissement /fractionnement :Dans cette étape, le gaz est pré-refroidi. Il est notamment séparé des quantités de propane et de butane qu'il contient encore. Ces derniers gaz sont commercialisés via la filière gaz de pétrole liquéfié (GPL) ;
  • La section de liquéfaction :Une fois le gaz totalement purifié, il est liquéfié. Pour ce faire, le gaz subit plusieurs cycles de réfrigération afin d'atteindre une température de -160°C ;
  • La section de stockage :Enfin, le GNL ainsi obtenu est stocké avant un éventuel chargement dans des méthaniers.

Le poids de l'usine de liquéfaction dans le coût de la chaîne de gaz naturel liquéfié (GNL)

La liquéfaction est un processus complexe et coûteux. On estime qu'une usine de liquéfaction consomme ainsi entre 8 et 10% du gaz qu'elle reçoit pour son propre fonctionnement.Par ailleurs, on estime les coûts d'exploitation de ces centrales à près de 60% du cycle du gaz naturel liquéfié (GNL). Ce coût reste toutefois raisonnable par rapport au coût du gaz lorsqu'il est transporté par gazoducs. Les coûts associés au transport du GNL se répartissent comme suit :

  • Opérations de liquéfaction : 60% des coûts ;
  • Regazéification dans le terminal méthanier : 20% ;
  • Transport par navire méthanier : 20%.

Les coûts de liquéfaction sont donc déterminants et de nouveaux procédés sont en cours de développement pour les abaisser. Notons que si le site de liquéfaction consomme près de 10% du gaz qu'il traite, ce problème se pose également pour le transport par gazoduc : l'autoconsommation des stations de recompression situées le long des gazoducs peut atteindre 20% pour un transport de 5 000 km.

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