PARMIS LES ALTERNATIVES AUX CARBURANTS LIQUIDES "HISTORIQUES" : les GNV.
GNV pour Gaz Naturel Véhicule, un sérieux concurrent au GPL ?
PARMIS LES ALTERNATIVES AUX CARBURANTS LIQUIDES "HISTORIQUES" : les GNV.
À l’époque où toute initiative pour réduire les émissions nocives des véhicules sont bonnes à prendre, on peut compter sur les GNV.
L’histoire du GNV commence en 1862, quand Etienne Lenoir invente le premier moteur à explosion fonctionnant au gaz.
Dans les années soixante-dix, suite au premier choc pétrolier, le gaz carburant sera de nouveau plébiscité notamment pour des raisons économiques.
Alors que dans quelques pays, comme l’Italie, la mobilité au gaz naturel a toujours eu une place importante, en France, elle semblait promise à disparaître au cœur de la décennie 1990. Son impact des plus vertueux sur l’environnement, en particulier lorsque l’on fait le choix du bioGNV, replace cette solution en bonne place de la mobilité durable. Depuis, il se développe en Europe aussi bien pour les voitures particulières que pour les véhicules de transports publics ou de marchandises.
Découvrons ici les GNV (GNC, GNL, BIOGNC, BIOGNV).
Avant de parler des GNV d’un point de vu plus technique, parlons un peut de l’histoire du gaz dans son utilisation comme carburant.
Historiquement le GPL est le gaz présent dans nos stations. D’ailleurs, il ne faudrait par dire le GPL mais bien les GPL.
Vers la fin des années 1930, le GPL s’installe comme une énergie plus performante et moins nocive pour l’environnement et la santé que le charbon et le fioul.
Lorsque le Gaz de Pétrole Liquéfié, qui désigne deux gaz à l’état liquide : le propane ou le butane, et utilisés comme carburant pour véhicules. On parle alors de GPL-C, un mélange composé de ces deux hydrocarbures légers.
L’histoire du GNV commence en 1862, quand Etienne Lenoir invente un « moteur dilaté par la combustion du gaz de l’éclairage enflammé par l’électricité ».
À une époque où l’on installe dans les immeubles le « gaz à tous les étages », Lenoir transforme un petit moteur à vapeur en moteur à combustion interne. Il utilise un mélange de gaz d’éclairage et d’air, l’introduit directement dans le cylindre et déclenche l’explosion par l’étincelle d’une bougie d’allumage, dont il est aussi l’inventeur. Il suffit d’ouvrir le robinet de gaz, d’alimenter le système d’allumage par la batterie et de lancer le volant d’inertie pour entendre les premières explosions et faire démarrer la machine.
Ce sera le premier moteur à explosion fonctionnant au gaz. (Le premier moteur à allumage commandé opérationnel par bougie d’allumage : un moteur à deux temps utilisant du gaz de houille comme carburant.)
Grâce à celui-ci, il rejoint Paris à Joinville-le-Pont (env. 12km) à la vitesse de 3 km/h.
Grâce à celui-ci, il rejoint Paris à Joinville-le-Pont (env. 12km) à la vitesse de 3 km/h.
Vite concurrencé et dépassé par les moteurs à essence, le Gaz carburant sera une solution efficace pour faire face au rationnement du pétrole imposé pendant la seconde guerre mondiale.
En 1923, des véhicules équipés de gazogènes au bois et le premier tracteur routier doté d’un servofrein agissant sur les quatre roues font leurs apparitions [planeterenault.com].
Vers la fin des années 1930, le charbon est roi, mais déjà, les GPL s’installent progressivement comme une énergie alternative plus respectueuse de l’environnement. A l’époque, nous apprend le site de Vitogaz, les principaux distributeurs fournissent un réchaud avec la première bouteille de gaz.
Durant la Seconde Guerre mondiale, du fait de la rareté de l’essence, des véhicules sont équipés pour pouvoir utiliser du gaz de ville en Europe. Après la guerre, le nombre de véhicules roulant au gaz diminue fortement.
À la suite de la découverte du gisement de gaz naturel de Lacq en France (découvert en 1951), l’utilisation de ce combustible pour la carburation automobile se développe, notamment dans le sud-ouest. Mais cette utilisation restera marginale en France.
Cependant quelques pays dans le monde utilisent le GNV a une plus grande échelle, notamment la Nouvelle-Zélande et dans une moindre mesure l’Italie, les États-Unis et la Bulgarie.
À partir du milieu des années 1980, l’entreprise publique Gaz de France, décide de relancer l’utilisation du GNV. Ces efforts, menés notamment avec Renault Véhicules industriels et Citroën, conduiront à la mise en service d’une flotte de véhicules utilitaires fonctionnant au GNV sur un site de l’entreprise, dans la banlieue de Nantes, ainsi qu’à l’utilisation de bus au gaz naturel lors des Jeux olympiques d’hiver d’Albertville en 1992.
Les premiers essais de fabrication d’un moteur fonctionnant au gaz naturel de ville (c’est le GNV de l’époque), ont été faits en partenariat entre Renault véhicule Industriel et la Régie des transports de Marseille.
Afin de mener à bien son expérience, RVI s’est associé avec la société des moteurs Baudoin de Marseille. La technique utilisée a été celle de l’« allumage commandé », après modification des têtes de culasses d’un V8-510 d’autobus PR100. Autre difficulté : la réalisation de réservoirs suffisamment résistants pour recevoir un gaz comprimé, tout en assurant une garantie totale pour les usagers transportés, et l’environnement. Le choix s’est naturellement porté sur l’association de matériaux composites (fibres de carbone et résine). Le processus, très lent, de mise en compression était réalisé par un compresseur de fabrication suisse. Il durait 12 heures, pour une capacité de remplissage de 6 réservoirs répartis sur le pavillon du véhicule (deux en partie centrale, et quatre à l’arrière). Le remplissage nocturne, équivalait à la rotation d’un véhicule de transport en commun traversant la totalité de Marseille sur la ligne no 41.
Les dernières difficultés, qui viendront contrarier le projet, ont été dans l’obtention de l’autorisation de rouler. Les divers ministères associés étaient dans l’incapacité d’évaluer, et donc de chiffrer, une nouvelle TIPP (actuelle TICPE) pour un tel mode de propulsion.
Les premiers temps de mise en exploitation ont pourtant montré les limites d’un tel système. La technologie, qui se voulait « écologique », tout en réduisant (pour ne pas dire supprimer) les usures induites des motorisations diesel, avait apporté un inconvénient majeur : la perte de puissance importante, et donc de couple. Fort de ce constat, la RTM continua à exploiter ce véhicule pendant quelques années, et abandonna son intention de créer une partie de sa flotte en GNV. Le pari était pourtant gagné. Donner à Renault, les arguments nécessaires à commercialiser des véhicules qui étaient en majeure partie fabriqués en Nouvelle-Zélande et en Italie.
Le Gaz Naturel pour Véhicules (abrégé en GNV) est le gaz naturel utilisé comme carburant pour les véhicules à moteur comme les automobiles, les autobus ou les camions. Le gaz naturel est constitué d’environ 97 % de méthane, il s’agit du même gaz que celui distribué en France sur le réseau de GRDF… et qui est utilisé par les particuliers pour la cuisine ou le chauffage.
L’approvisionnement des stations est, majoritairement, fait par le réseau de gaz de ville.
Il existe 2 forme de GNV : le GNC et le GNL.
Il est stocké sous forme de gaz naturel comprimé à 200 ou 250 bars.
Le GNC est donc composé de gaz naturel, sous une forme “comprimée”.
C’est la version liquide du GNV.
Atteinte après avoir refroidi le gaz naturel à -163°C, elle permet de stocker une grande quantité d’énergie en divisant par 600 le volume initial, et donc d’acheminer d’importantes quantités de gaz naturel par voie maritime sans avoir recours à des gazoducs sous-marins.
Pour le ravitaillement des véhicules, le GNL nécessite des stations spécifiques, rares en France, et une procédure plus contraignante pour l’utilisateur, qui doit s’équiper de gants spécifiques, d’un casque avec visière et porter des vêtements couvrants.
Il ne faut pas confondre Gaz Naturel pour Véhicule (GNV), Gaz Naturel Liquéfié (GNL), Gaz Naturel Compressé (GNC) et Gaz de Pétrole Liquéfié (GPL). Le GNV (plutôt les GNV) est un produit gazeux composé de méthane, alors que le GPL est un produit liquide constitué de butane et de propane. Pour des raisons techniques, un véhicule GPL ne peut absolument pas fonctionner au GNV et inversement.
Le gaz naturel comprimé exige une plus grande quantité d’espace de stockage que l’essence et que le GPL. Vu qu’il s’agit d’un gaz comprimé, plutôt que d’un liquide, le GNV prend plus de place par « litre d’essence équivalent » (LEE).
Il faut alors 5 litres de GNC pour retrouver l’énergie contenue dans 1 litre de gazole.
(Image : CIRUS Q310-CNG aux couleurs Total/AS24)
« À l’image du GPLc, pour les véhicules particuliers, le GNV a vocation à être utilisé par les camions »
Thierry Guillien
En raison de ces conditions de distribution, le GNV a d’abord intéressé les utilisateurs de flottes captives, à savoir des flottes de véhicules rattachées à un site équipé d’un compresseur. Il s’agit prioritairement des autobus et des gros utilitaires urbains (bennes à ordures, par exemple).
Un véhicule classique à moteur à combustion et explosion peut être adapté pour la bicarburation (essence / GNV). 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, et pour raisons écologiques. Le GNV commence à être adopté pour les véhicules personnels légers, mais aussi pour les véhicules de transport public, y compris les trains.
Les voitures GNV disponibles en Europe sont des véhicules bi-carburés, mais brûlant un seul combustible à la fois. Elles disposent d’un moteur à explosion à allumage commandé fonctionnant également à l’essence. Cela signifie qu’ils peuvent fonctionner indifféremment soit à l’essence, soit au GNV provenant d’une bouteille dans le coffre. Le conducteur choisit le carburant à utiliser par le biais d’un interrupteur au tableau de bord.
Les voitures vendues en Europe sont des voitures bi-carburant. Mais la taille du réservoir pour essence varie selon les modèles.
Tout véhicule à essence peut être converti à la bi-carburation essence-GNV. Des garages homologués peuvent faire la mise à niveau qui implique l’installation d’un réservoir GNV dans le coffre (contrairement au GPL dont le réservoir remplace la roue de secours), de la tuyauterie, d’un système d’injection de gaz naturel, et de l’électronique. Outre la réduction des coûts de consommation et de notre dépendance vis-à-vis des pays producteurs de pétrole, un avantage majeur des véhicules GNVC est de réduire la pollution.
Les véhicule léger sont principalement en version GNC, moins froid mais moins comprimé que le GNL (le GNL est refroidi à -163°C, divisant par 600 le volume initial).
(Photo : Golf GTI © Gaz-mobilité)
Ci-dessus, à gauche, un camion Iveco au GNL et, à droite, une camionnette Fiat au GNC.
Contrairement au véhicules légers, dans cette catégories l’on peut trouver des véhicules roulants aussi bien au GNC qu’au GNL.
Il semble qu’une logique s’impose : plus le véhicule est lourd et parcours de longues distances, plus il y a de raison de choisir le GNL qui, je le rappel divise par 600 le volume initiale (1l de GNL = 600l de GNC).
Il devient courant de lire l’inscription « Je roule au gaz naturel ».
La raison pour laquelle les flottes de véhicules vont progressivement basculer aux GNV : les Zones à Faible Émission (ZFE), pour lutter contre la pollution de l’air. En 2021, la France devait en conter 10, en juillet 2023 le nombre passerait à 12. Un décret rendant désormais obligatoire la mise en place de zones à faibles émissions dans les territoires les plus pollués.
Pour aller plus loin sur le sujet : 10 zones à faibles émissions en 2021 pour lutter contre la pollution de l’air.
Il faut également noter que le transport participe beaucoup à la médiatisation du gaz comme moyen pour faire rouler les camions. En particulier lorsqu’il s’agit de bio-gaz.
Nous venons de découvrir que des véhicules de notre quotidien roulent déjà au gaz naturel. Mais existe-t-il d’autres moyen de locomotion au GNV, ne serait-ce qu’au stade expérimental ?
Retrouvez ci-dessous ce que dit Wikipédia à se sujet :
Les avions seront-ils condamnés par un kérosène à base de pétrole cher et rare ? Les compagnies d’aviation multiplient les initiatives pour que cela ne soit pas le cas. Après les biocarburants et les avions solaires, elles s’attaquent au gaz naturel.
Qatar Airways a effectué le 12 octobre 2009 le premier vol commercial utilisant du gaz naturel comme carburant. Au cours du vol QR076, l’Airbus A340-600 équipé a décollé de Londres pour se poser sans encombre à Doha, au Quatar.
Ce vol fait suite à celui de l’Airbus A380 entre Londres et Toulouse, premier avion civil à utiliser le GTL Jet Fuel, et conclut deux ans de travail du consortium liant Airbus, Qatar Airways, Qatar Petroleum, Qatar Science & Technology Park, Rolls-Royce, Shell and WOQOD.
Le GTL Jet Fuel est un mélange à base de 50% de kérosène GTL (Gas to Liquids, donc obtenu par la transformation d’un gaz en liquide par le procédé Fischer-Tropsch) produit à partir de gaz naturel et de 50% de kérosène conventionnel. Ce GTL Fuel est produit par Shell et vient d’être autorisé (le 8 octobre 2009) par l’ASTM International (originellement American Society for testing and material). […]
Avant de parler technique, parlons BIO.
Le BioGNV est la version renouvelable du GNV. Issu du biométhane (voir ci-dessous) qui est un biogaz épuré produit en France à partir de la fermentation des déchets organiques d’origine agricole, industrielle ou ménagère, il permet d’envisager une mobilité durable plus respectueuse de l’environnement, tout en favorisant le développement d’une économie circulaire.
Le BioGNV est chimiquement identique au GNV, l’ensemble des équipements (stations, véhicules) sont parfaitement adaptés aux deux carburants.
Reconnu comme énergie renouvelable par les législations française et européenne, le biométhane a les mêmes caractéristiques que le gaz naturel et peut être injecté dans les réseaux de transport et de distribution de gaz. Il peut alors ensuite être valorisé en carburant et stocké dans le réservoir des véhicules en toute sécurité, sans que cela nécessite d’adaptation technique particulière.
Avec un bilan carbone quasiment neutre (le CO2 libéré à l’échappement est équivalent au CO2 consommé par les végétaux méthanisés lors de la fabrication du biocarburant), le BioGNV permet au secteur du transport routier d’entreprendre sereinement sa transition énergétique en luttant efficacement contre les gaz à effet de serre.
Il faut noter que l’on parle du GNC, la forme la plus simple du gaz naturel pour véhicule (GNV), et du GNL si celui-ci et refroidi à -163°C. Cette température étant plus compliquée à obtenir, il n’est pas rare de faire livrer le GNL par camion.
Et les perspectives d’avenir sont prometteuses au vu, notamment, de la dynamique constatée de la filière biométhane (réservation de capacités), de la professionnalisation des acteurs et du développement de nouveaux procédés de production de gaz vert (pyrogazéification, power-to-gas, valorisation des micro-algues,…).
La méthanisation est un procédé très utilisé dans l’agriculture, mais également dans le traitement des biodéchets, celui des boues d’épuration urbaines et de certains effluents industriels.
La méthanisation est parfois appelée digestion anaérobie.
La méthanisation est une technologie basée sur la dégradation par des micro-organismes de la matière organique, en conditions contrôlées et en l’absence d’oxygène, donc en milieu anaérobie, contrairement au compostage qui est une réaction aérobie.
Cette dégradation provoque :
Quatre secteurs sont favorables au développement de cette technique : agricole, industriel, déchets ménagers et boues urbaines.
Maintenant que nous avons présenté les GNV et son utilisation, parlons technique.
Pour faire le plein des réservoirs en GNC, il existe deux grandes familles de stations : celles à avitaillement lent le plus souvent réservées individuellement à un véhicule au sein d’une flotte, et celles à débit rapide qui peuvent êtres privées ou ouvertes au public.
Elles sont composées de différents éléments, parmi lesquels l’unité de stockage est facultative, selon la nature de la structure et les besoins d’exploitation.
Une station GNC, à débit rapide et fonctionnant avec le réseau du gaz de ville (il existe une version utilisant le GNL) et constituée de plusieurs groupes d’équipements.
Le GPL étant plus courant voici une petite comparaison avec le GNC.
Pour ceux qui connaissent les pompes de GPL-C, pas de grande différence de fonctionnement, si ce n’est qu’il existe 2 type de raccord (GNV1 et NGV2 / voir la présentation ci-dessous). Le nombre de modèles de pistolet GNC est également bien plus important.
Contrairement au GPL ou chaque pays peut choisir un type de raccord (à griffes pour embout d’emplissage coupelle en France, à visser au Luxembourg et en Belgique…), il existe une norme unique en Europe.
Plus bas vous pourrez découvrir la charge dite à la place et la charge lente.
Comment cela fonctionne : l’installation devra comprendre un compresseur complété d’un tuyau équipé de son pistolet adapté aux raccords (NGV1 / NGV2) de votre véhicule. Il faudra attendre que la pression d’arrivée (inférieure à 10 bar) soit montée à 200/220 bar dans le réservoir du véhicule.
A noter que contrairement aux stations standards, il n’y a pas d’unité de stockage, c‘est pourquoi il n’est pas possible de recharger une voiture en moins de 10 minutes., mais plutôt en 7 à 8h.
Cette technique permet une charge dite à la place.
La charge à la place peut être disponible en charge lente, tout comme en charge rapide, pour des sites de type dépôts de bus…Carrefour a mis en place une politique ambitieuse en matière de logistique et de transports afin de réduire ses émissions de CO2.
Le déploiement des camions bio méthane répond à de véritables enjeux en termes de réchauffement climatique, santé publique et gaspillage alimentaire.
Ce mode de livraison permet de réduire de 75% les émissions de gaz à effet de serres, de 99,3% des particules fines liée au bio méthane carburant. De plus, les camions bio méthane répondent à la norme PIEK, qui garantit un niveau sonore inférieur à 65dB, et permettent de réduire de 50% les nuisances sonores.
Grâce à son camion au gaz, LIDL, compte diminuer :
Lidl a à coeur de minimiser les désagréments provoqués par l’approvisionnement de ses magasins, que ce soit à proximité des magasins ou sur le trajet pour y arriver.
Ainsi, certains de nos prestataires sont déjà équipés de camions certifiés par la norme PIEK. Cette norme reconnue dans le domaine du transport, a pour finalité de limiter le bruit pendant les opérations de chargement et de déchargement et sert à effectuer des livraisons « silencieuses » principalement la nuit.
Par ailleurs, LIDL veut aller encore plus loin pour lutter contre les nuisances sonores, notamment dans les zones urbaines qui sont souvent très denses d’habitations. A cette fin, des camions roulant au gaz naturel sont en cours de fabrication. Cette technologie permet également de réduire considérablement les impacts CO2, par rapport à des véhicules roulant au carburant, pour préserver notre atmosphère !
Le groupe Auchan compte [article du 24/09/2015] s’appuyer sur les infrastructures GNL déployées par GNVert pour verdir sa flotte de camions de livraison du Sud et de la région Ile-de-France.
Partenaire de GNVert, une filiale d’Engie, le groupe Auchan souhaitait pouvoir utiliser les trois futures stations opérées par la société dans le cadre du programme européen Blue Corridor situées à Lyon, Nîmes et Rungis. A Rungis, les premiers essais ont été réalisés en début de semaine lors de la journée « livrer sans polluer » et 8 camions GNL opérés par 5 transporteurs devraient commencer à s’y ravitailler au cours des prochaines semaines.
A Nîmes, les deux partenaires ont aussi réalisé plusieurs essais courant juin 2015, à l’intérieur de la plateforme logistique Auchan. « Cette station GNL ouvrira au public courant 2016 et préfigure un développement plus ambitieux, tant pour Auchan que pour GNVert » commente les deux partenaires dans un communiqué commun.
Pour le groupe de distribution alimentaire français, le déploiement des stations de ravitaillement en gaz liquéfié doit permettre de favoriser peu à peu l’usage du GNL au sein de ses carburants de livraison, ce carburant permettant de réduire de 99 % les émissions de particules et 15 % les émissions de CO2 par rapport au diesel.
1 | Le coût de la molécule gaz est fixé sur les marchés via des contrats à long terme. En France, il est le plus souvent indexé sur l’indice PEG (Point d’Echange Gaz), à l’instar du prix du Diesel indexé, lui, sur le Brent. Sa valeur et ses évolutions dans le temps sont consultable sur le site Powernext.
2 | Les frais d’acheminement correspondent aux frais de transport du gaz jusqu’à la station (via les réseaux de gaz pour le GNC et par camion citerne depuis un terminal méthanier pour le GNL).
3 | Les coûts de distribution comprennent la construction, l’exploitation et la maintenance de la station. A la différence du diesel, l’infrastructure est une composante majeure du prix à la pompe du GNV.
4 | La TICGN (Taxe Intérieur de Consommation de Gaz Naturel) est une taxe gouvernementale dont le taux est défini par l’article 266 du code des douanes. Le « gel » du taux à un niveau de 5,23 €/MWh, ce qui correspond à 0,075 €/kg pour le GNV (vs 0,59 €/L pour le diesel) a été voté par le gouvernement français et ne devrait donc pas évoluer avant 2022.