Véhicule à gaz naturel

Un véhicule au gaz naturel (GNV) est un véhicule à carburant de remplacement qui utilise du gaz naturel comprimé (GNC) ou du gaz naturel liquéfié (GNL). Les véhicules fonctionnant au gaz naturel ne doivent pas être confondus avec des véhicules fonctionnant au GPL (principalement du propane), un carburant de composition fondamentalement différente.

Dans un véhicule fonctionnant au gaz naturel, de l’énergie est dégagée par la combustion de carburant composé essentiellement de gaz méthane (CH4) et d’oxygène (O2) de l’air en CO2 et de vapeur d’eau (H2O) dans un moteur à combustion interne. Le méthane est l’hydrocarbure le plus propre en combustion et de nombreux contaminants présents dans le gaz naturel sont éliminés à la source.

Le stockage et le ravitaillement en carburant sûr, pratique et économique constituent davantage un défi que les véhicules à essence et au diesel, car le gaz naturel est sous pression et / ou – dans le cas du GNL – le réservoir doit être maintenu au froid. Cela rend le GNL inadapté aux véhicules qui ne sont pas utilisés fréquemment. La densité énergétique plus faible des gaz par rapport aux carburants liquides est atténuée dans une large mesure par une compression élevée ou une liquéfaction des gaz, mais nécessite un compromis en termes de taille / complexité / poids du conteneur de stockage, distance du véhicule entre les arrêts de ravitaillement, et le temps de faire le plein.

Bien que des technologies de stockage similaires puissent être utilisées et que des compromis similaires s’appliquent à un véhicule à hydrogène dans le cadre d’une nouvelle économie de l’hydrogène proposée, le méthane en tant que carburant gazeux est plus sûr que l’hydrogène en raison de sa moindre inflammabilité, de sa faible corrosivité et de sa meilleure étanchéité poids moléculaire / taille, résultant en des solutions matérielles moins chères basées sur une technologie éprouvée et des conversions. L’utilisation du gaz naturel a pour avantage essentiel l’existence, en principe, de la plupart des infrastructures et de la chaîne d’approvisionnement, qui n’est pas interchangeable avec l’hydrogène. Aujourd’hui, le méthane provient principalement de sources non renouvelables mais peut être fourni ou produit à partir de sources renouvelables, offrant une mobilité nette en carbone neutre. Sur de nombreux marchés, en particulier sur le continent américain, le gaz naturel peut être négocié à prix réduit par rapport à d’autres combustibles fossiles tels que l’essence, le diesel ou le charbon, ou bien être un sous-produit de moindre valeur associé à sa production qui doit être éliminé. De nombreux pays offrent également des incitations fiscales aux véhicules fonctionnant au gaz naturel en raison des avantages environnementaux pour la société. La réduction des coûts d’exploitation et les incitations gouvernementales à réduire la pollution par les véhicules lourds dans les zones urbaines ont conduit à l’adoption du GNV à des fins commerciales et publiques, à savoir les camions et les bus.

De nombreux facteurs entravent la vulgarisation du GNV pour les applications de mobilité individuelle, à savoir les véhicules privés, notamment: les particuliers relativement peu chers et soucieux de l’environnement, mais soucieux de la commodité; de bons bénéfices et des taxes pouvant être extraites de la vente par petits lots d’essence et de carburants diesel à valeur ajoutée de marque via les circuits commerciaux établis et les raffineurs de pétrole; problèmes de résistance et de sécurité face à l’augmentation des stocks de gaz dans les zones urbaines; double utilisation des réseaux de distribution de services publics initialement conçus pour la fourniture de gaz à domicile et la répartition des coûts d’extension du réseau; réticences, efforts et coûts associés au changement de fournisseur; prestige et nostalgie associés aux véhicules pétroliers; peur de la redondance et des perturbations. Le fait que les raffineurs sont actuellement en mesure de produire un certain mélange de carburants à partir de pétrole brut peut constituer un défi particulier. Le carburant aviation restera probablement le carburant de choix des avions en raison de leur sensibilité au poids dans un avenir proche.

À l’échelle mondiale, on comptait 24,452 millions de véhicules à gaz en 2016, la Chine (5,0 millions), l’Iran (4,00 millions), l’Inde (3,045 millions), le Pakistan (3,0 millions), l’Argentine (2,295 millions), le Brésil (1,781 million) et l’Italie. (1,001 million). La région Asie-Pacifique est en tête du monde avec 6,8 millions de véhicules, suivie de l’Amérique latine avec 4,2 millions. En Amérique latine, près de 90% des véhicules GNV sont équipés de moteurs bicarburant, ce qui leur permet de fonctionner soit à l’essence, soit au GNC. Au Pakistan, presque tous les véhicules convertis (ou fabriqués) à des carburants de remplacement conservent généralement la capacité de fonctionner à l’essence.

En 2016, les États-Unis disposaient d’un parc de 160 000 véhicules GN, dont 3 176 véhicules au GNL. Parmi les autres pays où les bus fonctionnant au gaz naturel sont populaires, on peut citer l’Inde, l’Australie, l’Argentine, l’Allemagne et la Grèce. Dans les pays de l’OCDE, il existe environ 500 000 véhicules fonctionnant au GNC. La part de marché des VGN au Pakistan était de 61,1% en 2010, suivie de l’Arménie avec plus de 77% (2014) et de la Bolivie avec 20%. Le nombre de stations de ravitaillement au GNV a également augmenté pour atteindre 18 202 dans le monde en 2010, en hausse de 10,2% par rapport à l’année précédente.

Les véhicules à essence existants peuvent être convertis au GNC ou au GNL et peuvent être dédiés (fonctionnant uniquement au gaz naturel) ou bi-carburants (fonctionnant soit à l’essence, soit au gaz naturel). Les moteurs diesel pour poids lourds et bus peuvent également être convertis et peuvent être dédiés à l’ajout de nouvelles têtes contenant des systèmes d’allumage par étincelle, ou peuvent fonctionner avec un mélange de diesel et de gaz naturel, le combustible principal étant le gaz naturel et une petite quantité de diesel utilisé comme source d’inflammation. Il est également possible de générer de l’énergie dans une petite turbine à gaz et de coupler le moteur à gaz ou la turbine à une petite batterie électrique pour créer un véhicule à moteur électrique hybride. Un nombre croissant de véhicules dans le monde sont fabriqués pour fonctionner au GNC par les principaux constructeurs automobiles. Jusqu’à récemment, la Honda Civic GX était le seul GNV disponible sur le marché sur le marché américain. Plus récemment, Ford, General Motors et Ram Trucks proposent une offre de bi-carburant dans leur gamme de véhicules. En 2006, la filiale brésilienne de FIAT a présenté la Fiat Siena Tetra fuel, une voiture à quatre carburants pouvant fonctionner au gaz naturel (GNC).

Les stations-service GNV peuvent être situées partout où il existe des conduites de gaz naturel. Les compresseurs (GNC) ou les usines de liquifaction (GNL) sont généralement construits à grande échelle, mais avec le GNC, de petites stations de ravitaillement domestiques sont possibles. Une société appelée FuelMaker a mis au point un système de ce type appelé Appliance de ravitaillement Phill Home (connue sous le nom de “Phill”), qu’elle a développée en partenariat avec Honda pour le modèle américain GX. Phill est maintenant fabriqué et vendu par BRC FuelMaker, une division de Fuel Systems Solutions, Inc.

Le GNC peut être généré et utilisé pour le stockage en vrac et le transport par pipeline d’énergie renouvelable et également être mélangé avec du biométhane, lui-même dérivé du biogaz provenant de décharges ou de digestion anaérobie. Cela permettrait d’utiliser le GNC pour la mobilité sans augmenter la concentration de carbone dans l’atmosphère. Cela permettrait également l’utilisation continue de véhicules fonctionnant au GNC actuellement alimentés par des carburants fossiles non renouvelables qui ne deviennent pas obsolètes lorsque des réglementations plus strictes en matière d’émissions de CO2 sont imposées pour lutter contre le réchauffement climatique.

Malgré ses avantages, l’utilisation de véhicules au gaz naturel se heurte à plusieurs contraintes, notamment en ce qui concerne le stockage de carburant et les infrastructures disponibles pour la livraison et la distribution dans les stations-service. Le GNC doit être stocké dans des bouteilles haute pression (pression de fonctionnement de 3 000 psi à 3 600 psi) et le GNL dans des bouteilles cryogéniques (-260F à -200F). Ces cylindres prennent plus de place que les réservoirs d’essence ou de diesel qui peuvent être moulés dans des formes complexes pour stocker plus de carburant et utiliser moins d’espace dans le véhicule. Les réservoirs de GNC sont généralement situés dans le coffre ou le plateau du véhicule, ce qui réduit l’espace disponible pour le chargement. Ce problème peut être résolu en installant les citernes sous la carrosserie du véhicule ou sur le toit (typique des bus), en laissant les zones de cargaison libres. Comme pour les autres carburants alternatifs, la distribution de gaz naturel vers et aux stations-service, ainsi que le faible nombre de stations GNC et GNL, constituent un autre obstacle à l’utilisation généralisée des véhicules à gaz naturel.

Les véhicules fonctionnant au GNC sont considérés comme plus sûrs que les véhicules fonctionnant à l’essence.

GNC / GNL comme carburant pour les automobiles

Voitures de production disponibles
Les véhicules à essence existants peuvent être convertis au GNC ou au GNL et peuvent être dédiés (fonctionnant uniquement au gaz naturel) ou bi-carburants (fonctionnant soit à l’essence, soit au gaz naturel). Cependant, un nombre croissant de véhicules dans le monde sont fabriqués pour fonctionner au GNC. Jusqu’à récemment, la Honda Civic GX, aujourd’hui abandonnée, était le seul GNV disponible sur le marché sur le marché américain. Plus récemment, Ford, General Motors et Ram Trucks proposent une offre de bi-carburant dans leur gamme de véhicules. L’approche de Ford consiste à proposer un kit de préparation bi-carburant en option, puis à faire choisir par le client un partenaire agréé pour installer l’équipement au gaz naturel. Le choix de l’option bicarburant de GM envoie les capteurs HD avec le moteur à essence de 6,0 L à IMPCO, dans l’Indiana, pour permettre au véhicule de fonctionner au GNC. À l’heure actuelle, Ram est le seul fabricant de camionnettes à disposer d’un système bi-carburant réellement installé en usine au GNC, disponible sur le marché américain.

En dehors des États-Unis, GM do Brasil a lancé le moteur MultiPower en 2004, capable d’utiliser le GNC, l’alcool et l’essence (mélange E20-E25) comme carburant, utilisé dans la Chevrolet Astra 2.0, modèle 2005, destiné au marché des taxis. En 2006, la filiale brésilienne de FIAT a présenté la Fiat Siena Tetra fuel, une voiture à quatre carburants développée sous Magneti Marelli de Fiat Brazil. Cette automobile peut fonctionner au gaz naturel (GNC); 100% d’éthanol (E100); Mélange d’essence E20 à E25, essence obligatoire du Brésil; et l’essence pure, bien que n’étant plus disponible au Brésil, elle est utilisée dans les pays voisins.

En 2015, Honda a annoncé sa décision d’éliminer progressivement la commercialisation des véhicules fonctionnant au gaz naturel afin de se concentrer sur le développement d’une nouvelle génération de véhicules électrifiés tels que les véhicules hybrides, les voitures électriques rechargeables et les véhicules à pile à combustible fonctionnant à l’hydrogène. Depuis 2008, Honda a vendu environ 16 000 véhicules au gaz naturel, principalement aux flottes de taxis et aux flottes commerciales.

Différences entre les combustibles GNL et GNC
Bien que le GNL et le GNC soient tous deux considérés comme des GNV, les technologies sont extrêmement différentes. Le matériel de ravitaillement, le coût du carburant, les pompes, les réservoirs, les dangers, les coûts en capital sont tous différents.

Ils partagent un point commun: en raison des moteurs conçus pour l’essence, des vannes commandées par ordinateur pour contrôler les mélanges de carburant sont nécessaires pour les deux, souvent exclusives et spécifiques au fabricant. La technologie sur moteur pour le comptage de carburant est la même pour le GNL et le GNV.

GNC comme carburant auto
Le GNC, ou gaz naturel comprimé, est stocké à une pression élevée, allant de 21 à 25 MPa (3 000 à 3 600 livres par pouce carré). Le réservoir requis est plus massif et coûteux qu’un réservoir de carburant classique. Les stations commerciales de ravitaillement à la demande coûtent plus cher à exploiter que les stations de GNL en raison de l’énergie nécessaire à la compression. Le compresseur nécessite 100 fois plus d’énergie électrique. Cependant, un remplissage lent (plusieurs heures) peut être rentable avec des stations de GNL [manquant. citation – la liquéfaction initiale du gaz naturel par refroidissement nécessite plus d’énergie que la compression du gaz]. Le temps nécessaire pour remplir un réservoir de GNC varie considérablement selon les stations. Les ravitailleurs à domicile remplissent généralement à environ 0,4 GGE / h. Les stations “à remplissage rapide” peuvent éventuellement remplir un réservoir de 10 GGE en 5 à 10 minutes. De plus, en raison de la densité d’énergie plus faible, la plage d’utilisation du GNC est limitée par rapport au GNL. Si la composition et le débit du gaz le permettent, il devrait être possible de connecter des stations-service commerciales au GNC aux réseaux de gaz urbains ou de permettre le ravitaillement à domicile de véhicules fonctionnant au GNC directement à l’aide d’un compresseur à gaz. Semblable à une batterie de voiture, le réservoir de GNC d’une voiture pourrait également servir de dispositif de stockage d’énergie domestique et le compresseur pourrait être alimenté en cas d’énergie excédentaire / gratuite.

GNL comme carburant automobile
Le GNL, ou gaz naturel liquéfié, est du gaz naturel qui a été refroidi au point de devenir un liquide cryogénique. À l’état liquide, il est toujours plus de 2 fois plus dense que le GNC. Le GNL est généralement distribué à partir de réservoirs de stockage en vrac dans des stations-service à des taux supérieurs à 20 DGE / min. Parfois, le GNL est fabriqué localement à partir de canalisations de services publics. En raison de sa nature cryogénique, il est stocké dans des réservoirs isolés spécialement conçus. De manière générale, ces réservoirs fonctionnent à des pressions assez basses (environ 70 à 150 psi) par rapport au GNC. Un vaporisateur est monté dans le système de carburant et transforme le GNL en un gaz (qui peut simplement être considéré comme du GNC à basse pression). Lorsqu’on compare la construction d’une station de GNL commerciale avec une station de GNC, l’infrastructure des services publics, le coût en capital et l’électricité favorisent fortement le GNL par rapport au GNC. Il existe des stations de GNC (GNC et GNL), où le carburant est stocké sous forme de GNL, puis vaporisé au GNC à la demande. Les stations de GNL nécessitent moins de coûts en capital que les stations de GNC à remplissage rapide, mais plus que les stations de GNL.

Avantages par rapport à l’essence et au diesel
Le GNL – et en particulier le GNC – a tendance à se corroder et à porter les pièces d’un moteur moins rapidement que l’essence. Ainsi, il est assez courant de trouver des GNV à moteur diesel avec des kilométrages élevés (plus de 500 000 milles). Le GNC émet également 20 à 29% moins de CO2 que le diesel et l’essence. Les émissions sont plus propres, avec moins d’émissions de carbone et moins d’émissions de particules par kilomètre parcouru. Il y a généralement moins de gaspillage de carburant. Cependant, les coûts (monétaires, environnementaux, infrastructures préexistantes) de la distribution, de la compression et du refroidissement doivent être pris en compte.

Avantages / inconvénients inhérents entre l’alimentation en gaz naturel (GPL) et le GNV
L’autogaz, également connu sous le nom de GPL, a une composition chimique différente, mais reste un gaz à base de pétrole, présente de nombreux avantages et inconvénients, ainsi que des inconvénients non inhérents. L’avantage inhérent du gaz naturel par rapport au GNC est qu’il nécessite beaucoup moins de compression (20% du coût du GNC), est plus dense, car il s’agit d’un liquide à la température ambiante et nécessite donc des compresseurs (consommateurs) et des compresseurs de carburant (fournisseur) beaucoup moins chers que le GNC. . Comparé au GNL, il ne nécessite pas de refroidissement (et donc moins d’énergie), ni de problèmes liés au froid extrême tel que les engelures. Comme le GNV, il présente également des avantages par rapport aux émissions plus propres de l’essence et du diesel, ainsi qu’une moindre usure des moteurs par rapport à l’essence. L’inconvénient majeur du GPL est sa sécurité. Le carburant est volatil et les émanations sont plus lourdes que l’air, ce qui les amène à s’accumuler en cas de fuite, ce qui le rend beaucoup plus dangereux à utiliser et nécessite plus de prudence lors de la manipulation. En outre, le GPL (dont 40% proviennent du raffinage du pétrole brut) est plus cher que le gaz naturel.

Avantages actuels de l’alimentation au GPL par rapport au GNV
Aux États-Unis, en Thaïlande et en Inde, le nombre de stations est de cinq à dix fois supérieur, ce qui rend le carburant plus accessible que les stations GNV. Dans d’autres pays, tels que la Pologne, la Corée du Sud et la Turquie, les stations-service et les automobiles sont répandues, contrairement aux GNV. En outre, dans certains pays tels que la Thaïlande, le prix de détail du carburant GPL est nettement inférieur.

Possibilités futures
Bien que l’ANG (gaz naturel adsorbé) n’ait encore été utilisé ni dans les stations d’approvisionnement ni dans les réservoirs de stockage grand public, sa faible compression (500 psi contre 3600 psi) peut potentiellement réduire les coûts d’infrastructure GNV et de réservoirs de véhicules.

Véhicules alimentés au GNL

Utilisation de GNL pour alimenter de gros camions routiers
Le GNL est en cours d’évaluation et de test pour les applications de camionnage sur route, hors route, maritime et ferroviaire. Il existe des problèmes connus concernant les réservoirs de carburant et la fourniture d’essence au moteur.

La Chine était un chef de file dans l’utilisation de véhicules au GNL avec plus de 100 000 véhicules fonctionnant au GNL sur la route depuis 2014.

Aux États-Unis, il y avait 69 centres de distribution de carburant GNL pour camions en février 2015. Le répertoire national des camionneurs de 2013 répertorie environ 7 000 arrêts de camions, ce qui signifie qu’environ 1% des arrêts de camions américains disposent de GNL.

En 2013, Dillon Transport a annoncé la mise en service de 25 gros camions méthaniers à Dallas, au Texas. Ils font le plein dans un centre public de ravitaillement en GNL. La même année, Raven Transportation a annoncé l’achat de 36 gros camions de GNL pour l’alimentation en carburant par des sites d’énergie propre et Lowe’s a achevé la conversion de l’une de ses flottes dédiées en camions alimentés au GNL.

En février 2015, UPS disposait de plus de 1 200 camions alimentés au GNL sur les routes. 60 de ses gros camions neufs en 2014 seront mis en service dans la région de Houston, au Texas, où UPS construit son propre centre de ravitaillement GNL privé pour éviter les lignes dans les centres de distribution de carburant. À Amarillo (Texas) et à Oklahoma City (Oklahoma), UPS utilise des centres de distribution publics.

Clean Energy Fuels a ouvert plusieurs voies publiques de ravitaillement en GNL le long de la I-10 et affirme qu’à compter de juin 2014, les camions au GNL pourront emprunter la route reliant Los Angeles, en Californie, à Houston, au Texas, en faisant le plein exclusivement dans les installations publiques de Clean Energy Fuels. En 2014, Shell et les centres de voyages d’Amérique ont inauguré le premier réseau d’un réseau prévu de stations-service de GNL stationnées aux États-Unis en Ontario, en Californie. Selon le site de suivi des centres de ravitaillement en carburants alternatifs, il existe 10 stations-service publiques capables de GNL dans la région métropolitaine de Los Angeles, ce qui en fait le marché du métro le plus pénétré. En février 2015, Blu LNG comptait au moins 23 centres de traitement de carburant capables de GNL dans 8 États et Clean Energy comptait 39 installations de GNL publiques en exploitation.

Comme on peut le constater sur le site de suivi des centres de ravitaillement en carburants de remplacement, il n’y avait plus, début 2015, de centres de ravitaillement au GNL, publics ou privés, de l’Illinois aux Rocheuses. Une usine de production de GNL de Noble Energy dans le nord du Colorado devait être opérationnelle au 1er trimestre 2015 et disposer d’une capacité de 100 000 gallons de GNL par jour pour les opérations sur route, hors route et de forage.

En 2014, le carburant GNL et les véhicules au gaz naturel n’avaient guère été utilisés en Europe.

American Gas & Technology a été le premier à utiliser la liquéfaction sur site à l’aide d’une station de la taille d’une camionnette pour accéder au gaz naturel provenant de canalisations de services publics et pour le nettoyer, le liquéfier, le stocker et le distribuer. Leurs stations produisent entre 300 et 5 000 gallons de GNL par jour.

Utilisation de GNL pour alimenter des moteurs de grande puissance / couple élevé
Dans les moteurs à combustion interne, le volume des cylindres est une mesure courante de la puissance d’un moteur. Ainsi, un moteur de 2000 cm³ serait généralement plus puissant qu’un moteur de 1800 cm³, mais cela suppose l’utilisation d’un mélange air-carburant similaire.

Si, par exemple, un moteur de 1800 cm3 utilisait un mélange air-carburant beaucoup plus dense en énergie, le moteur 1800cc pourrait peut-être produire plus de puissance qu’un moteur de 2000 cm³ brûlant un mélange air-carburant moins dense. Cependant, les turbocompresseurs sont à la fois complexes et coûteux. Ainsi, il devient évident pour les moteurs de grande puissance / couple élevé qu’un carburant qui peut être utilisé de manière inhérente pour créer un mélange air-carburant plus dense en énergie est préféré car un moteur plus petit et plus simple peut être utilisé pour produire la même puissance.

Avec les moteurs à essence et diesel traditionnels, la densité énergétique du mélange air-carburant est limitée car les carburants liquides ne se mélangent pas bien dans le cylindre. En outre, l’essence et le diesel s’enflamment automatiquement aux températures et aux pressions pertinentes pour la conception du moteur. Une partie importante de la conception des moteurs traditionnels consiste à concevoir les cylindres, les taux de compression et les injecteurs de carburant de manière à éviter le pré-allumage, tout en permettant d’injecter le plus de carburant possible, de bien mélanger et d’avoir encore du temps pour terminer. le processus de combustion pendant la course de puissance.

Le gaz naturel ne s’enflamme pas automatiquement aux pressions et aux températures correspondant à la conception des moteurs à essence et diesel traditionnels, offrant ainsi plus de souplesse dans la conception d’un moteur à gaz naturel. Le méthane, composant principal du gaz naturel, a une température d’auto-inflammation de 580C / 1076F, alors que l’essence et le diesel auto-inflamment à environ 250C et 210C respectivement.

Avec un moteur à gaz naturel comprimé (GNC), le mélange de carburant et d’air est plus efficace, car les gaz se mélangent généralement bien en peu de temps, mais à des pressions de compression du GNC typiques, le carburant lui-même est moins dense en énergie que l’essence ou le diesel. le résultat final est donc un mélange air-carburant moins dense en énergie. Ainsi, pour un même moteur à cylindrée cylindrique, un moteur alimenté au GNC non suralimenté est généralement moins puissant qu’un moteur à essence ou diesel de taille similaire. Pour cette raison, les turbocompresseurs sont populaires sur les voitures GNC européennes. Malgré cette limitation, le moteur Cummins Westport ISX12G de 12 litres est un exemple de moteur capable de fonctionner au GNC conçu pour tirer des charges de tracteur / remorque pesant jusqu’à 80 000 lb montrant que le GNC peut être utilisé dans la plupart, sinon toutes les applications de camions routiers. Les moteurs ISX G d’origine comprenaient un turbocompresseur pour améliorer la densité énergétique air-carburant.

Le GNL offre un avantage unique par rapport au GNC pour les applications exigeantes de grande puissance en éliminant le besoin d’un turbocompresseur. Étant donné que le GNL bout à environ -160 ° C, l’utilisation d’un simple échangeur de chaleur permet de convertir une petite quantité de GNL en gaz sous forme extrêmement gazeuse à une pression extrêmement élevée, tout en utilisant peu ou pas d’énergie mécanique. Un moteur haute puissance bien conçu peut tirer parti de cette source de carburant gazeux à densité de pression extrêmement élevée pour créer un mélange air-carburant à densité d’énergie plus élevée que ce qui peut être efficacement créé avec un moteur fonctionnant au GNC. Le résultat final, comparé aux moteurs GNC, est une efficacité globale accrue dans les applications de moteurs de grande puissance lorsque la technologie d’injection directe à haute pression est utilisée. Le système d’alimentation Westport HDMI2 est un exemple de technologie d’injection directe à haute pression qui ne nécessite pas de turbocompresseur si elle est associée à la technologie appropriée d’échangeur de chaleur GNL. Le moteur GNL 13 litres de Volvo Trucks est un autre exemple de moteur fonctionnant au GNL utilisant une technologie de pointe haute pression.

Westport recommande le GNC pour les moteurs de 7 litres ou moins et le GNL avec injection directe pour les moteurs de 20 à 150 litres. Pour les moteurs de 7 à 20 litres, l’une ou l’autre option est recommandée. Voir la diapositive 13 de leur présentation sur le NGV BRUXELLES – INDUSTRY INNOVATION SESSION

Des moteurs de grande puissance dans les domaines du forage pétrolier, de l’exploitation minière, de la locomotive et de la marine ont été développés ou sont en cours de développement. Paul Blomerous a rédigé un article concluant qu’il serait nécessaire de mettre en place jusqu’à 40 millions de tonnes de GNL par an (environ 26,1 milliards de gallons / an, soit 71 millions de gallons / jour), rien que pour satisfaire les besoins mondiaux en moteurs de grande puissance d’ici 2025 à 2030. .

À la fin du 1er trimestre 2015, Prometheus Energy Group Inc prétend avoir livré plus de 100 millions de gallons de GNL au cours des quatre dernières années sur le marché industriel et continue de créer de nouveaux clients.

Navires
Le MV Isla Bella est le premier porte-conteneurs au monde fonctionnant au GNL. Les méthaniers sont parfois alimentés par l’évaporation du GNL contenu dans leurs réservoirs de stockage, bien que les méthaniers à moteur diesel soient également utilisés pour minimiser les pertes de cargaison et permettre un ravitaillement en carburant plus polyvalent.

Avion
Certains avions utilisent le GNL pour propulser leurs turbomachines. Les aéronefs sont particulièrement sensibles au poids et une grande partie de leur poids est placée dans le transport de carburant pour permettre le parcours. La faible densité énergétique du gaz naturel, même sous forme liquide comparée aux carburants classiques, lui confère un net inconvénient pour les applications en vol.

Composition chimique et contenu énergétique
Composition chimique
Le composant principal du gaz naturel est le méthane (CH4), la molécule d’hydrocarbure la plus courte et la plus légère. Il peut également contenir des hydrocarbures gazeux plus lourds tels que l’éthane (C2H6), le propane (C3H8) et le butane (C4H10), ainsi que d’autres gaz, en quantités variables. Le sulfure d’hydrogène (H2S) est un contaminant commun qui doit être éliminé avant la plupart des utilisations.

Contenu énergétique
La combustion d’un mètre cube donne 38 MJ (10,6 kWh). Le gaz naturel présente le rapport énergie / carbone le plus élevé de tous les combustibles fossiles et produit donc moins de dioxyde de carbone par unité d’énergie.

Stockage et transport
Transport
La principale difficulté liée à l’utilisation du gaz naturel est le transport. Les conduites de gaz naturel sont économiques et communes sur terre et sur des étendues d’eau de moyenne longueur (comme Langeled, Interconnector et Trans-Mediterranean Pipeline), mais sont impraticables sur de grands océans. Les navires-citernes de gaz naturel liquéfié (GNL), les camions-citernes et les camions-citernes sont également utilisés.

Espace de rangement
Le GNC est généralement stocké dans des conteneurs en acier ou composites à haute pression (3000 à 4000 psi ou 205 à 275 bars). Ces conteneurs ne sont généralement pas à température contrôlée, mais sont autorisés à rester à la température ambiante locale. Il existe de nombreuses normes pour les bouteilles à GNC, la plus populaire étant la norme ISO 11439. Pour l’Amérique du Nord, la norme est ANSI NGV-2.

Les pressions de stockage de GNL sont généralement comprises entre 50 et 150 psi, soit entre 3 et 10 bars. À la pression atmosphérique, le GNL est à une température de -162 ° C (-260 ° F). Cependant, dans un réservoir de véhicule sous pression, la température est légèrement supérieure (voir Liquide saturé). Les températures de stockage peuvent varier en fonction de la composition et de la pression de stockage. Le GNL est beaucoup plus dense que même l’état fortement comprimé du GNC. En raison des basses températures, des réservoirs de stockage isolés sous vide, généralement en acier inoxydable, sont utilisés pour contenir du GNL.

Le GNC peut être stocké à une pression inférieure sous une forme connue sous le nom de réservoir ANG (gaz naturel adsorbé) à 35 bars (500 psi, pression du gaz dans les conduites de gaz naturel) dans divers matériaux de type éponge, tels que le charbon actif et le métal organique. cadres (MOF). Le carburant est stocké à une densité d’énergie similaire ou supérieure à celle du GNC. Cela signifie que les véhicules peuvent être ravitaillés en carburant à partir du réseau de gaz naturel sans compression de gaz supplémentaire, que les réservoirs de carburant peuvent être réduits et fabriqués à partir de matériaux plus légers et moins résistants.

Kits de conversion
Des kits de conversion d’essence ou de diesel en GNL / GNC sont disponibles dans de nombreux pays, avec la main-d’œuvre nécessaire à leur installation. Cependant, la gamme de prix et la qualité de la conversion varient énormément.

Récemment, la réglementation relative à la certification des installations aux États-Unis a été assouplie pour inclure des sociétés privées certifiées. Ces mêmes installations en kit pour le GNC sont tombées à plus de 6 000 dollars (en fonction du type de véhicule).