Systèmes au gaz naturel comprimé (GNC) Les gaz de combustion sont des technologies utilisées pour stocker et transporter le gaz naturel, principalement en comprimant le gaz pour réduire son volume, ce qui facilite son stockage et son transport dans des conteneurs à haute pression. Le GNC, en tant que source d'énergie alternative, est largement utilisé dans des domaines tels que les carburants automobiles et l'approvisionnement énergétique.
1. Principes de base et processus :
Le principe de fonctionnement d'un système de gaz naturel comprimé est basé sur compression de gaz et stockage à haute pression Technologie. Le gaz naturel est un gaz de faible densité et, à température et pression normales, il présente un volume important, ce qui le rend difficile à transporter ou à stocker. En comprimant le gaz dans une unité de compression à environ 200 à 250 fois la pression atmosphérique normale, son volume est considérablement réduit, ce qui le rend plus pratique à stocker et à transporter.
Le processus de compression comprend principalement les étapes suivantes :
- Collecte de gaz naturel : Le gaz naturel est collecté à partir de gisements gaziers ou d’autres sources, comme le réseau de gazoducs urbains.
- Processus de compression : Les compresseurs à haut rendement sont utilisés pour comprimer le gaz naturel à un niveau de pression élevé, généralement 200 à 250 fois la pression atmosphérique normale. Les méthodes de compression courantes comprennent compression à un étage et compression à plusieurs étages.
- Stockage et transport : Le gaz naturel comprimé est stocké dans des bouteilles de gaz haute pression spécialement conçues, qui peuvent être utilisées pour le transport (par exemple, par camions de transport) ou la distribution (par exemple, dans les stations-service). Les réservoirs de stockage sont généralement fabriqués en acier ou en matériaux composites (tels que les composites renforcés de fibres de carbone et de fibre de verre) pour résister aux pressions élevées.
- Libération et utilisation du gaz : Lorsque du gaz naturel est nécessaire, la pression est progressivement réduite jusqu'à un niveau utilisable grâce à des soupapes de réduction de pression, fournissant le gaz aux moteurs à combustion interne ou à d'autres appareils.
2. Composants d'un système de gaz naturel comprimé :
UN système complet de gaz naturel comprimé comprend généralement les principaux composants suivants :
2.1 Stations de ravitaillement en GNC
Les stations de ravitaillement en GNC sont un élément clé, chargé de collecter le gaz naturel des pipelines ou des sources de gaz et de le comprimer à l'aide d'équipements de compression à une pression appropriée pour la distribution aux utilisateurs. La composition d'une station de ravitaillement comprend :
- Gazoduc d'approvisionnement en gaz naturel : Fournit du gaz naturel provenant du réseau de gaz principal ou d'une source de gaz à la station de ravitaillement.
- Compresseur: Utilise des compresseurs à piston ou à vis pour comprimer le gaz à haute pression. L'efficacité, la durabilité et la consommation d'énergie des compresseurs sont essentielles au fonctionnement économique de la station.
- Réservoirs de stockage : Le gaz naturel comprimé est stocké dans des réservoirs à haute pression qui résistent généralement à des pressions de 200 à 250 bars (20 à 25 MPa). Les réservoirs de stockage doivent répondre à des normes de sécurité strictes telles que la résistance à la haute pression et la résistance aux séismes.
- Équipement de ravitaillement : Composé de pistolets, de tuyaux et de vannes de ravitaillement, il fournit des services de ravitaillement sûrs et efficaces. Les équipements de ravitaillement disposent généralement d'une fonction d'arrêt automatique pour éviter le remplissage excessif.
2.2 Systèmes de ravitaillement en carburant pour véhicules
Le système de ravitaillement des véhicules au GNC comprend :
- Bouteilles de gaz haute pression : Les réservoirs de stockage utilisés dans les véhicules au GNC pour stocker le gaz naturel comprimé. Ces bouteilles sont généralement fabriquées à partir de matériaux composites (tels que des plastiques renforcés de fibres de carbone), qui sont légers et très sûrs.
- Régulateurs de pression et vannes : Lorsque le gaz est libéré des bouteilles de stockage dans les véhicules, la pression est réduite par un régulateur à un niveau adapté au moteur.
- Interface de ravitaillement : La connexion entre le véhicule et la station de ravitaillement, généralement équipée d'un système d'amarrage automatique pour garantir un processus de ravitaillement sûr et efficace.
2.3 Équipement de compresseur
Le compresseur est l'équipement de base qui comprime le gaz naturel à haute pression. Les compresseurs sont généralement sélectionnés en fonction des exigences de pression du processus de compression. Les types courants de compresseurs comprennent :
- Compresseurs à piston : Ces compresseurs compriment le gaz grâce au mouvement alternatif des pistons, adaptés aux applications avec des débits plus faibles.
- Compresseurs à vis : Ces compresseurs utilisent deux vis entrelacées pour comprimer le gaz, adaptés aux applications à débit moyen à élevé et à haut rendement.
- Compresseurs centrifuges : Principalement utilisés dans les grandes stations de compression de gaz naturel, les compresseurs centrifuges sont très efficaces et adaptés à la compression de gaz à grand débit.
3. Avantages des systèmes au gaz naturel comprimé :
3.1 Avantages environnementaux
- Réduction des émissions : Par rapport à l'essence et au diesel, le GNC produit moins de polluants lors de sa combustion, notamment en termes de dioxyde de carbone (CO2), d'oxydes d'azote (NOx) et de particules (PM). Les émissions de GNC sont généralement de 30% à 40% inférieures à celles du diesel et de l'essence.
- Propreté: Le GNC ne produit presque pas de soufre ni de fumée lors de la combustion, ce qui réduit la pollution de l’air.
3.2 Avantages économiques
- Coûts énergétiques réduits : Le gaz naturel est généralement moins cher que l’essence ou le diesel, et les coûts énergétiques des véhicules au GNC sont plus stables, ce qui réduit le risque de fluctuations de prix observés pour les carburants traditionnels.
- Réduction des coûts d’entretien du véhicule : Les véhicules au GNC ont généralement une durée de vie du moteur plus longue et des coûts de maintenance inférieurs par rapport aux véhicules à moteur à combustion interne traditionnels.
3.3 Sécurité énergétique
- Des ressources nationales abondantes : Le gaz naturel est une source d’énergie relativement propre et abondante dans de nombreux pays et régions. Le GNC contribue à réduire la dépendance aux ressources pétrolières, améliorant ainsi la diversité et la sécurité de l’approvisionnement énergétique.
4. Défis des systèmes au gaz naturel comprimé :
4.1 Problèmes de sécurité liés au stockage à haute pression
Les systèmes GNC impliquant le stockage et le transport de gaz à haute pression, il est essentiel de s'assurer que tous les équipements et bouteilles de stockage répondent à des normes de sécurité strictes pour éviter les fuites, les explosions ou autres accidents. Les bouteilles de gaz à haute pression et les stations de ravitaillement doivent être conformes à des réglementations de sécurité rigoureuses.
4.2 Densité énergétique plus faible
Malgré les nombreux avantages du GNC, sa densité énergétique est inférieure à celle de l'essence et du diesel. Même stocké sous haute pression, la densité énergétique du GNC reste inférieure à celle du même volume d'essence ou de diesel, ce qui se traduit généralement par une autonomie plus courte pour les véhicules au GNC.
4.3 Coûts d'investissement en infrastructures
L’adoption généralisée du GNC nécessite des investissements importants dans les infrastructures, comme la construction de stations-service et l’extension des réseaux de gaz. Le coût élevé de ces développements d’infrastructures peut limiter l’adoption rapide des systèmes GNC dans certaines régions.
Applications :
Le gaz naturel comprimé est largement utilisé dans les domaines suivants :
- Transport: Le GNC est couramment utilisé dans les véhicules de transport public (tels que les bus et les taxis) et dans les véhicules de fret, en particulier pour le transport urbain sur de courtes distances.
- Applications industrielles : Le GNC est utilisé comme carburant dans les fours de chauffage industriels, les chaudières et les applications de production d’électricité.
- Énergie résidentielle : Dans certaines régions, le GNC est également utilisé pour le chauffage et la cuisine des logements, offrant ainsi une option énergétique plus propre pour les maisons.
Systèmes de gaz naturel comprimé Les centrales au GNC offrent une solution énergétique économique et propre, particulièrement adaptée aux applications industrielles et de transport. Bien qu'il existe certains défis, tels que les problèmes de sécurité liés au stockage à haute pression et à la faible densité énergétique, le GNC suscite de plus en plus l'attention des gouvernements et des industries en tant que source d'énergie alternative. Grâce aux progrès de la technologie et des infrastructures, le GNC continue de gagner en importance en tant qu'option énergétique durable.