Gaz naturel comprimé


Gaz naturel comprimé

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Blue Diamond symbole utilisé au GNC-véhicules en Amérique du Nord

Le gaz naturel comprimé (GNC) est un substitut aux combustibles fossiles pour remplacer l'essence (pétrole), le diesel, ou le GPL. Bien que sa combustion produise des gaz à effet de serre, il s'agit d’une solution rechange à ces combustibles, plus propre pour l’environnement, et il est beaucoup plus sûr que d'autres combustibles en cas de fuite (le gaz naturel est plus léger que l'air et se disperse rapidement lorsque il est libéré).

Le GNC est fait par compression de gaz naturel (qui est principalement composé de méthane [CH4]), à moins de 1% de son volume à la pression atmosphérique normale. Il est stocké et distribué dans des conteneurs en dur généralement de forme cylindrique ou sphérique, sous pression (200-220 bar). Le GNC est utilisé dans le moteur, des véhicules traditionnels, à combustion interne qui ont été transformé en bicarburation (essence / GNC). Les véhicules au gaz naturel sont de plus en plus utilisés en Europe et en Amérique du Sud en raison de la hausse du prix de l'essence.

En réponse aux prix élevés du carburant et aux préoccupations environnementales, le GNC commence à être également utilisé dans les véhicules légers ou camionnettes, les véhicules de poids moyen ou camions de livraison, de transport et les autobus scolaires, et les trains.

La densité volumique d'énergie du GNC est estimée à 42% du GPL (car il n'est pas liquéfié), et 25% de celle du gasoil. [1]


Sommaire

Technologie

Un bus Neoplan AN440A au GNC, exploité par ABQ RIDE à Albuquerque (Nouveau-Mexique).

Le GNC peut être utilisés dans les moteurs à quatre temps (essence) et moteurs diesel modifiés. Les moteurs quatre temps avec un mélange pauvre peuvent atteindre un rendement thermique plus élevé par rapport aux moteurs quatre temps stœchiométriques compte tenu des émissions de NO x et d’hydrocarbones. Le moteur stœchiométrique avec contrôle électronique offre la plus faible des émissions dans l'ensemble et de la plus haute puissance de possible, en particulier lorsqu'il est combiné avec recirculation des gaz d'échappement, le turbocompresseur et intercooler, et les convertisseurs catalytiques à trois voies, mais souffre en termes de rejet de chaleur et consommation de carburant. Un moteur à gaz naturel convenablement conçu peut avoir un plus grand rendement par rapport à un moteur à essence car l'indice d'octane du gaz naturel est plus élevé que celui de l'essence, ce qui permettra de concevoir un moteur avec un taux de compression plus élevé. Le GNC peut être approvisionné depuis des systèmes à basse pression (« remplissage lent ») ou à haute pression (« remplissage-rapide »). La différence réside dans le coût de la station de ravitaillement par rapport au temps. Il existe également des adaptations pour se ravitailler en carburant depuis une conduite de gaz du secteur résidentiel au cours de la nuit, mais c’est interdit dans certains pays. Les véhicules se ravitaillant au gaz naturel domestique sont de plus en plus populaires aux États-Unis, en particulier en Californie et à New York, et des crédits d'impôt sont disponibles pour l'installation nécessaire. Les réservoirs de GNC peuvent être en acier, alu, ou plastique. Les bouteilles légères en composite (Liner métallique renforcé par un filament continu imprégné de résine "ISO 11439 GNC-3" / Filament continu imprégné de résine avec liner non métallique (tout-composite) "ISO 11439 GNC-4") sont particulièrement intéressantes pour les véhicules car celles-ci offrent d'importantes réductions de poids par rapport à la génération précédente en acier et en aluminium, ce qui induit une moindre consommation de carburant. Les bouteilles de gaz naturel livrées avec soupapes de sécurité suivent généralement la norme ISO 11439. [2]

L'équipement nécessaire à un moteur pour le GNC comprend un régulateur de pression (un dispositif qui convertit la pression de stockage du gaz naturel à la pression d’utilisation) et un mélangeur de gaz ou injecteurs de gaz. La génération précédente de kits d’adaptation au GNC étaient principalement de type Venturi, utilisant l’effet Venturi pour le mélange des gaz. Souvent le mélangeur de gaz est un doseur asservi par un moteur pas à pas en se fondant sur la rétroaction d’une sonde à oxygène dans les gaz d'échappement. Les nouveaux kits de conversion GNC ont une fonctionnalité d'injection électronique de gaz multipoint, similaire aux systèmes d'injection d'essence présents dans la plupart des voitures actuelles.

Inconvénients

Le gaz naturel comprimé dans les véhicules exige une plus grande quantité d'espace de stockage que l'essence. Comme il s'agit d'un gaz comprimé, plutôt que d'un liquide comme l'essence, le GNC prend plus d'espace par litre équivalent essence équivalent (LEE). Par conséquent, les réservoirs utilisés pour stocker le GNC prennent généralement de la place dans le coffre d'une voiture - ou sur le plateau d'une camionnette. Ce problème est résolu par la construction en usine de véhicules au GNC par l’installation des réservoirs sous la carrosserie, grâce à une disposition plus rationnelle des composants, en laissant le l’habitacle libre (par exemple, Fiat Multipla, la Nouvelle Fiat Panda, Volkswagen Touran EcoFuel, Chevy Taxi (vendus dans des pays comme le Pérou), etc.) les véhicules GNC sont considérés comme plus sûrs que ceux à l'essence. [3][4] [5].

Voitures GNC

Les voitures GNC disponibles en Europe sont des véhicules bi-carburant brûlant un seul combustible à la fois. Leur moteur est aux normes des moteurs à essence. Cela signifie qu'ils peuvent fonctionner indifféremment à l'essence soit à partir d'un réservoir d'essence ou au gaz naturel à partir d'une bouteille dans le coffre. Le conducteur peut choisir le carburant à utiliser simplement par un interrupteur sur le tableau de bord.

Plusieurs constructeurs (Fiat, Opel (General Motors), Peugeot, Volkswagen, Toyota, Honda et autres) vendent des voitures en bi-carburant.

Tout véhicule essence existant peut être transformé en bi-carburant (essence / GNC). Les magasins autorisés peuvent faire la mise à niveau, cela implique l'installation d'un réservoir GNC dans le coffre, l'installation de la tuyauterie, l'installation d'un système d'injection de gaz naturel et de l'électronique. Outre la réduction des coûts et de réduire notre dépendance vis à vis des pays producteurs de pétrole, un avantage majeur des véhicules GNC est de réduire la pollution.

Locomotives GNC

Des locomotives GNC sont exploitées par plusieurs compagnies chemins de fer. La Napa Valley Wine Train a adapté avec succès avant 2002 [6] une locomotive diesel pour fonctionner au gaz naturel comprimé. Cette locomotive a été mise à jour pour utiliser un système d'injection de carburant contrôlé par ordinateur en mai 2008, et est maintenant la principale locomotive de la Napa Valley Wine Train. [7] Ferrocarril Central Andino au Pérou, exploite une locomotive de fret au GNC sur une ligne depuis 2005. Les locomotives GNC sont généralement des locomotives diesel transformées pour utiliser un générateur au gaz naturel comprimé au lieu des générateurs diesel pour produire l'électricité qui alimente le moteur du train. Certaines locomotives GNC sont en mesure de tirer sur leurs bouteilles seulement quand il y a une demande de puissance, qui, théoriquement, leur donne une plus grande efficacité énergétique que les moteurs diesel.

GNC par rapport au GPL

Le GNC est souvent confondu avec le gaz de pétrole liquéfié (GPL). Bien que les deux soient des formes stockées de gaz naturels, la principale différence est que le GNC est sous forme comprimée, alors que le GPL est sous forme liquéfié. Le GNC a un coût inférieur de production et de stockage que le GPL puisque cela ne nécessite pas un coûteux processus de refroidissement et des réservoirs cryogéniques. [8] Le GNC a besoin d'un volume beaucoup plus important pour stocker la même masse équivalente d'essence ou de pétrole et le nécessite de très hautes pressions (3000 à 4000 psi, ou 205 à 275 bar).

Dans le monde entier

Canada

Le Canada est un grand producteur de gaz naturel, de sorte qu'il en résulte que le GNC est utilisé au Canada comme une économie de carburant. L'industrie canadienne a mis au point des moteurs de camions et d'autobus alimentés au GNC. Les stations services proposant à la fois GNC et propane ne sont pas difficiles à trouver dans les grandes villes.

États-Unis d'Amérique

Aux États-Unis, des crédits d'impôt fédéral sont disponibles pour l'achat d'un nouveau véhicule GNC. L'utilisation de ce carburant varie d'un État à l'autre. En Californie, le GNC est largement utilisé par les flottes des villes et comtés, ainsi que les transports publics (ville / autobus scolaires), et la Californie du Sud compte à elle seule 90 stations service pour le public. Bien que le prix du gaz naturel soit en hausse, le gaz naturel comprimé est disponible à 30-60% de moins que le prix de l'essence, moyenne constatée, dans une grande partie de la Californie. L’utilisation personnelle du GNC est un petit marché de niche actuellement, mais avec les incitations fiscales et un nombre croissant de stations service, il connaît une croissance sans précédent. L'état de l'Utah propose un réseau de stations service, subventionnées par l'État, vendant le GNC à un prix de 0,85$/gge(gazoline gallon équivalent) [9] , alors que l'essence est au-dessus de 4.00$/gal. Ailleurs dans le pays, les prix de détail moyen est de 2.50$/gge environ, avec le ravitaillement domestique pour environ 1,50$/gge. À part les véhicules transformés, et les véhicule d'occasion des autorités, le seul véhicule GNC produit actuellement aux États-Unis est la Honda Civic GX berline, ce qui fait un nombre limité et uniquement disponible dans quelques États.

Une initiative, connue sous le nom de plan Pickens, appelle à l'extension de l'usage du GNC comme un combustible pour les véhicules lourds a été récemment lancée par un entrepreneur pétrolier T. Boone Pickens. Les électeurs de Californie ont repoussé la proposition 10 en 2008 lors des élections générales par une importante (59,8% à 40,2%) majorité. La proposition 10 était une mesure de 5 milliards de dollars d'obligations qui, entre autres choses, aurait offert des remises à des résidents de l'état pour l'achat de véhicules GNC.

Le congrès a encouragé la transformation des véhicules au GNC par des crédits d'impôt à hauteur de 50% du coût de l’adaptation de l’auto et de la station de remplissage domestique. Cependant, alors que le GNC est un combustible beaucoup plus propre, la transformation nécessite un certificat de type de l'EPA (certificat des mines en France). Le respect des exigences d'un certificat de type peut coûter jusqu'à 50,000 $.

Europe

L'Italie a actuellement le plus grand nombre de véhicules GNC en Europe et c'est le quatrième pays dans le monde en nombre de véhicules GNC en circulation.

L'usage du méthane (GNC) pour les véhicules a commencé dans les années 1930 et a continué peu ou prou jusqu'à aujourd'hui.

Actuellement (06/2008) il y a une grande expansion du marché du gaz naturel pour véhicules (GNC et GPL) causée par la hausse du prix de l'essence et par la nécessité de réduire les émissions de polluants atmosphériques.

Avant 1995, la seule façon d'avoir une voiture alimentée au GNC était par transformation par kit. La production était de Landi Renzo, Tartarini Auto, Prins Autogassystemen, OMVL, Bigas, ... et AEB pour les pièces électroniques utilisés par la plupart des fabricants de kits.

Landi Renzo et Tartarini ont des filiales vendant des véhicules en Asie et en Amérique du Sud.

Après 1995 des voitures bi-carburant (essence / GNC) sont disponibles chez plusieurs grands fabricants. Actuellement, Fiat, Opel (GM), Volkswagen, Citroën, Renault, Volvo et Mercedes vendent divers modèles de voitures et petits camions qui sont essence/GNC. Habituellement les pièces GNC utilisées par les grands constructeurs automobiles sont effectivement produits par les fabricants des kits du marché, par exemple, Fiat utilise des composants Tartarini Auto, Volkswagen utilise des composants Teleflex GFI et Landi Renzo.

En Italie, il y a plus de 800 stations service GNC.

En Allemagne, la production de véhicules GNC devrait augmenter de deux millions d'unités de transport à moteur d'ici l'an 2020. Le coût de carburant GNC est entre 1/3 à 1/2 par rapport à d'autres combustibles fossiles en Europe en 2008, il existe environ 800 stations service GNC en Allemagne.

Au Portugal il y a 4 stations service GNC, mais 3 d'entre elles ne vendent pas au public. Seulement à Braga vous pouvez le trouver sur la station de bus de la ville (TUB).

Ankara a 1 050 bus au GNC.

Amérique du sud

Reservoirs de gaz dans une voiture.
station CNG à Rosario, Argentine.

L'Argentine et le Brésil sont les deux pays avec les plus grandes flottes de véhicules GNC. L’adaptation a été facilitée par un grand écart de prix avec les combustibles liquides. Le matériel de transformation est produit localement et il y a de plus en plus d’infrastructures GNC. Un «réseau-bleu» des stations GNC est en cours d'élaboration sur les principales autoroutes du Cône Sud (notamment le Chili et la Bolivie) pour permettre au transport longue distance d’être alimentés au GNC.

Asie

Radio Taxi CNG à New Delhi, Inde
un des nombreux autorickshaws au GNC àNew Delhi, Delhi.
Un bus Volvo B10BLE GNC, exploité par SBS Transit à Singapore.

Le prix du GNC coûts est de 18,90 roupies (USD $ 0,46) par kg comparé à 56.00 (US $ 1,45) par litre de l'essence. La réduction des coûts est immense avec la réduction des émissions et des voitures écologiques.

CNG est devenu l'une des principales sources de combustible utilisée dans les moteurs de voiture en Iran, au Pakistan, au Bangladesh et en Inde. L'usage du GNC est mandaté pour le système de transport public de la capitale de l'Inde New Delhi, ainsi que pour la ville d'Ahmedabad, dans l'État du Gujarat. La Delhi Transport Corporation exploite la plus grande flotte de bus GNC. Aujourd'hui, de nombreux pousse-pousse ainsi que les véhicules personnels en Inde et au Bangladesh sont en cours d’adaptation à la technologie GNC, dont le coût est de l'ordre de 800 à 1000$. Dans la capitale du Bangladesh, Dhaka, pas un seul rickshaw sans GNC n’est autorisé depuis 2003.

En Iran quelque 650.000 véhicules ont été transformés en bicarburation, soit dans le processus de production dans des usines ou à des ateliers spécialisés depuis 2007. Il y a près de 400 stations de ravitaillement opérationnelles dans tout le pays et des plans pour élargir le réseau à plus de 800 stations. Il y a aussi un mandat du gouvernement pour que 60% des voitures produites localement soient équipées d'un système double carburation.

Au Moyen-Orient et en Afrique, l'Égypte est un dix premiers pays dans le monde avec plus de 63 000 véhicules GNC et 95 stations service. L'Égypte a également été le premier pays en Afrique et au Moyen-Orient à ouvrir une station service de GNC en janvier 1996. [10]

Au Pakistan, la majorité des véhicules privés sont adaptés au GNC en raison du prix par rapport à l'essence. Seuls les voitures de luxe et les véhicules officiels désormais fonctionnent à l'essence. Toutefois, en raison de la mauvaise qualité des contrôles, des accidents se sont produits en raison de l'explosion de réservoirs ne respectant pas les normes.

À Singapour le GNC est de plus en plus utilisé par les véhicules de transport public comme les autobus et les taxis, ainsi que les véhicules de transport de marchandises. Toutefois, selon ‘’Channel NewsAsia’’ le 18 avril 2008, plus de propriétaires de voitures privées dans ce pays font convertir leurs véhicules pour être au GNC - sans doute motivés par l'escalade du prix de l'essence récemment. Le coût initial de la transformation d'une voiture ordinaire à bi-carburant dans l'atelier de conversion allemand de C. Melchers-Galileo, par exemple, est d'environ 4000 S$ (2300 US $), projetant la promesse de véritables économies de coûts du bi-carburant vers le long terme.

En tant que principale motivation de l'aide de cette éco-carburant Singapour a le Green Vehicle Rebate (GVR) pour les utilisateurs de la technologie GNC. Introduit pour la première fois en janvier 2001, le GVR accorde un rabais de 40% sur la Open Market Value (OMV) (valeur sur le marché libre) aux véhicules particuliers vert nouvellement inscrits. En Malaisie, l'usage du GNC a été initialement introduit pour les taxis et limousines de l'aéroport au cours de la fin des années 1990, lorsque de nouveaux taxis ont été lancés avec moteurs GNC tandis que les opérateurs de taxi ont été encouragés à faire les transformations compète de leurs taxis. En pratique l’utilisation du GNC est restée confinée en grande partie aux taxis et se situe principalement dans la vallée de Klang et à Penang en raison d'un manque d'intérêt. Pas de mesures incitatives supplémentaires ont été proposées pour les propriétaires de taxi, tandis que des subventions de l'État sur l'essence et le diesel conventionnel ont fait les véhicules conventionnels moins cher à utiliser aux les yeux des consommateurs. Petronas, la compagnie pétrolière appartenant à l'État de Malaisie, monopolise également la fourniture de gaz naturel aux usagers de la route. En juillet 2008, Petronas ne fait fonctionner que près de 150 stations service avec gaz naturel, dont la plupart sont concentrés dans la vallée de Klang. Dans le même temps, une autre cinquantaine est attendue d'ici la fin de 2008

Comme les subventions sur les combustibles ont été progressivement supprimées en Malaisie à partir 5 juin 2008, la hausse de 41% des prix de l'essence et du diesel a conduit à une augmentation de 500% du nombre de nouveaux réservoirs de GNC installés. Le constructeur automobile national Proton étudié le montage de ses modèles Waja, Saga et Persona avec le kit GNC de Prins Autogassystemen d'ici la fin de 2008, tandis qu’un distributeur local de voitures Hyundai assemblées localement offre les nouveaux modèles avec le kit GNC. Les centres d’adaptation, qui ont également profité du rush pour abaisser leurs coûts d'exploitation, effectuent aussi des conversions partielles sur les véhicules routiers, ce qui leur permet de fonctionner à la fois à l'essence ou au diesel et le GNC pour un coût variant entre 3 500 RM à 5 000 RM pour les voitures particulières.

En Chine, des entreprises telles que sino-énergy sont actives dans le développement de stations GNC dans les villes moyennes de l'intérieur du pays, où au moins deux gazoducs sont opérationnels.

Océanie

Au cours des années 1970 et 1980, le GNC a été couramment utilisé en Nouvelle-Zélande dans le sillage de la crise pétrolière, mais a diminué après la baisse du prix de l'essence.

Brisbane transports et Transperth en Australie ont tous deux adopté une politique d'achat de bus seulement GNC à l'avenir. Transperth va acheter 451 autobus Mercedes-Benz OC500LE et entreprendre les essais de l’autobus articulé GNC de Scania MAN et Irisbus, tandis que Brisbane transports a fait l'acquisition de 216 Scania L94UB et 240 MAN modèles 18.310 ainsi que 30 autobus articulés MAN NG 313 GNC. State Transit Authority de la Nouvelle-Galles du Sud (opérant sous le nom de "Sydney Bus") exploite 102 bus Scania L113CRB, deux Mercedes-Benz O405 et 300 autobus Mercedes-Benz O405NH et sont en train de prendre livraison de 255 Euro 5 Mercedes - OC500LEs.

Dans les années 1990 Benders Busways de Geelong, Victoria a testé des bus GNC pour la Energy Research and Development Corporation. [11]

Martin Ferguson, Ollie Clark, et Noel Childs en vedette sur ABC 7.30 Rapport de soulever la question du GNC comme carburant négligé pour le transport option en Australie, en soulignant l'importance des volumes de GPL actuellement exportés de la North West Shelf en regard du coût de l'importation de pétrole brut en Australie. La possibilité et les voies de développement de l'industrie sont mises en correspondance d'une synthèse sur le site d'actualités de Rosetta Moon .

Voir aussi

(en)* Pickens Plan

Références

  1. http://www.envocare.co.uk/lpg_lng_cng.htm
  2. ISO 11439: Réservoir à gaz - bouteilles haute pression pour le stockage à bord de gaz naturel comme carburant pour véhicules automobiles
  3. How Safe are Natural Gas Vehicles?, Clean Vehicle Education Foundation
  4. How Safe is Natural Gas?
  5. Fighting CNG fires
  6. Chugging along: After 13 years, Napa Valley Wine Train rolls to a profit - Jim Doyle - 22 novembre 2002
  7. Napa Valley Wine Train Tests CNG Locomotive - Tech.Winetrain - 15 mai 15 2008
  8. The First CNG Train Starts Functioning in Peru - Paula Alvarado - 21 juin 2005
  9. Natural Gas Prices in the US
  10. Allen, Robin : New fuel cleans up: CNG: Compressed natural gas is rapidly gaining popularity with drivers; Surveys edition, Financial Times (1999-05-11), p. 17.
  11. NGV Bus Demonstration - H Bender - December 1993
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