GAZ NATUREL

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Transport et stockage en phase gazeuse

Un gaz peut être transporté et stocké sous forme gazeuse ou sous forme liquide. Le G.N.L. faisant l'objet d'un chapitre particulier (cf. 8. Le gaz naturel liquéfié), on ne traitera ici que des opérations réalisées en phase gazeuse.

Transport

On peut comprimer le gaz naturel (pressions de 10 à 20 mégapascals [Mpa]) dans des bouteilles ou des containers métalliques. Cette méthode est utilisée pour le gaz destiné soit à des usages discontinus – carburation automobile – soit à de petites distributions publiques isolées. Elle conduit à des investissements élevés par mètre cube transporté et à des manipulations coûteuses. Ses applications sont donc très limitées.

La solution la plus courante est d'utiliser la pression du gaz au sortir des installations de traitement ou de comprimer le gaz pour le faire circuler dans un réseau de conduites. Les pressions de service habituelles dans les réseaux de transport s'échelonnent actuellement en Europe de 6,7 MPa à 8 MPa.

Le transport d'un débit gazeux Q (m3/h) entre les points A et B sur une longueur l (km) de canalisation de diamètre D (mm) entraîne une « perte de charge » entre le départ et l'arrivée, telle que :

Cette perte de charge peut s'exprimer par la formule de Renouard sous la forme simplifiée :
qui met en évidence que la perte de charge par unité de longueur Δ P2 l—1 est proportionnelle au carré du débit et inversement proportionnelle à la puissance cinquième du diamètre. Si l'on impose à la perte de charge unitaire au cours du transport d'être constante, on a la relation :
En différenciant la relation (2), il vient la relation (3) :
qui traduit la loi selon laquelle le débit transporté croît beaucoup plus vite que le diamètre de la canalisation, pour une perte de charge donnée par unité de longueur. Ainsi, une augmentation de diamètre de 10 p. 100 entraîne un accroissement de la capacité de transport de 25 p. 100. L'investissement I étant, en première approximation, proportionnel au diamètre D de la canalisation, la relation (3) peut s'écrire sous la forme :
qui montre que le transport du gaz par canalisation est une activité à rendement croissant, le coût marginal (dI)/(dQ) de la capacité de transport supplémentaire dQ n'étant égal qu'à 40 p. 100 du coût moyen I/Q.

D'où l'intérêt de recourir à des canalisations de grand diamètre, atteignant ou dépassant 1 000 mm. Les immobilisations nécessitées par la réalisation d'un réseau de transport sont très lourdes ; de ce fait, les charges fixes représentent de 80 à 90 p. 100 du coût du transport (tabl. 4).

Gaz naturel : débits des gazoducs

Tableau : Gaz naturel : débits des gazoducs

Quantités de gaz transportées en fonction du diamètre du gazoduc pour un même coût unitaire et une même utilisation annuelle de la capacité de transport. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Aussi, sauf à poursuivre des objectifs politiques particuliers, comme aider au développement économique d'une région ou éviter de concurrencer une autre source d'énergie, le transporteur de gaz cherche-t-il à desservir des marchés importants, concentrés et réguliers qui lui assureront le moindre coût unitaire de transport.

Les solutions rationnellement établies pourront varier d'un pays à l'autre en raison des conditions locales : évolution prévisible des débits à assurer dans le temps, coûts relatifs des différents investissements.

Les États-Unis disposent du plus dense réseau de collecte, transport et distribution, du monde, avec plus de 500 000 km de canalisations de transport. La C.E.I. possède, pour sa part, plus de 150 000 km de gazoducs affectés au transport massif du gaz d'est en ouest ; ce sont surtout des tuyaux de grand diamètre, souvent supérieur à 1 000 mm (tabl. 5). De nouveaux gazoducs de grande capacité sont en projet, afin d'accroître les exportations de gaz vers l'Europe occidentale, en particulier le Nord Stream qui devra passer sous la mer Baltique pour acheminer le gaz de Russie vers l'Allemagne.

Gaz naturel : principaux gazoducs

Tableau : Gaz naturel : principaux gazoducs

tabl. 5 - Quelques grandes liaisons par gazoducs. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Stockage

Assurer au meilleur coût l'équilibre entre une demande, variable par nature, et une offre, souhaitée aussi stable que possible, est le problème constant des producteurs, des transporteurs et des distributeurs de gaz naturel. L'étude des caractéristiques de la demande est donc très importante ; elle définit, avec leur évolution dans le temps, les volumes à fournir en différents points par heure, par jour, par mois, par saison, par année, et permet de dimensionner au mieux les différents éléments de l'ensemble production-transport et de dresser un échéancier des actions nécessaires.

Pour un consommateur donné, si l'on porte en ordonnée la consommation journalière et en abscisse le nombre de jours pendant lesquels la consommation a dépassé une valeur déterminée, on obtient une courb [...]

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Gaz naturel : composition chimique

Gaz naturel : composition chimique
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Principe d'une centrale à cycle combiné

Principe d'une centrale à cycle combiné
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Gaz naturel : consommation

Gaz naturel : consommation
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Gaz naturel : principaux producteurs

Gaz naturel : principaux producteurs
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Écrit par :

  • : chef du département synthèses-opérations nouvelles-gestion, direction du gaz naturel, Société nationale Elf Aquitaine
  • : chargée d'affaires
  • : adjoint au chef du département France, direction du gaz naturel, Société nationale Elf Aquitaine
  • : stratège à la direction générale gaz-électricité du groupe Total
  • : chargée de mission, direction du gaz naturel, Société nationale Elf Aquitaine
  • : département gaz naturel liquéfié, Société nationale Elf Aquitaine
  • : chef de département à la direction du raffinage et de la distribution, Société nationale Elf Aquitaine

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Pour citer l’article

Bernard CLÉMENT, Évrard DE FOSSEUX, François DEBIEN, Jean-Pierre PERRET, Odile PUYRAIMOND, Patrick de RENÉVILLE, Michel RICHARD, « GAZ NATUREL », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 août 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/gaz-naturel/