Gaz de pétrole liquéfié

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Ne pas confondre avec le gaz naturel liquéfié.
Deux bouteilles de GPL de 45 kg (99 lb) en Nouvelle-Zélande ont été utilisées pour l'approvisionnement national.
Minibus LPG à Hong Kong
Taxis GPL Ford Falcon à Perth
Wagons-citernes dans un train canadien transportant du gaz de pétrole liquéfié par rail.

Le gaz de pétrole liquéfié ou le gaz de pétrole liquéfié (GPL ou GPL), également appelé simplement propane ou butane, sont des mélanges inflammables de gaz d'hydrocarbures utilisés comme combustible dans les appareils de chauffage, les appareils de cuisson et les véhicules.

Il est de plus en plus utilisé comme propulseur d'aérosol[1] et un réfrigérant,[2] remplacer les chlorofluorocarbures dans le but de réduire les dommages à la couche d'ozone. Lorsqu'il est spécifiquement utilisé comme carburant de véhicule, il est souvent appelé autogaz.

Les variétés de GPL achetées et vendues comprennent des mélanges qui sont principalement du propane (C
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), principalement du butane (C
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) et, le plus souvent, des mélanges comprenant à la fois du propane et du butane. En hiver, dans l'hémisphère nord, les mélanges contiennent plus de propane, tandis qu'en été, ils contiennent plus de butane.[3][4] Aux États-Unis, on vend principalement deux qualités de GPL: le propane commercial et le HD-5. Ces spécifications sont publiées par la Gas Processors Association (GPA)[5] et la Société américaine d'essais et de matériaux (ASTM).[6] Les mélanges de propane et de butane sont également énumérés dans ces spécifications.

Le propylène, les butylènes et divers autres hydrocarbures sont habituellement également présents en petites concentrations. La HD-5 limite la quantité de propylène pouvant être placée dans le GPL à 5% et est utilisée comme spécification d'autogaz. Un odorant puissant, l'éthanethiol, est ajouté afin que les fuites puissent être détectées facilement. La norme européenne reconnue internationalement est EN 589. Aux États-Unis, le tétrahydrothiophène (thiophane) ou l'amylmercaptan sont également des substances odorantes approuvées,[7] bien que ni l'un ni l'autre ne soit actuellement utilisé.

Le GPL est préparé en raffinant du pétrole ou du gaz naturel «humide» et est presque entièrement dérivé de sources de combustibles fossiles, fabriqué lors du raffinage du pétrole (pétrole brut) ou extrait des flux de pétrole ou de gaz naturel. Il a été produit pour la première fois en 1910 par le Dr Walter Snelling, et les premiers produits commerciaux sont apparus en 1912. Il fournit actuellement environ 3% de l'énergie consommée et brûle relativement proprement sans suie et très peu d'émissions de soufre. Comme il s'agit d'un gaz, il ne présente pas de risques de pollution du sol ou de l'eau, mais il peut provoquer une pollution de l'air. Le GPL a un pouvoir calorifique spécifique typique de 46,1 MJ / kg, contre 42,5 MJ / kg pour le mazout et 43,5 MJ / kg pour l'essence haut de gamme.[8] Cependant, sa densité énergétique par unité de volume de 26 MJ / L est inférieure à celle de l'essence ou du mazout, car sa densité relative est inférieure (environ 0,5 à 0,58 kg / L, contre 0,71 à 0,77 kg / L pour l'essence). .

Comme son point d'ébullition est inférieur à la température ambiante, le GPL s'évapore rapidement à des températures et à des pressions normales et est généralement fourni dans des cuves en acier sous pression. Ils sont généralement remplis à 80-85% de leur capacité pour permettre l'expansion thermique du liquide contenu. Le rapport entre les volumes de gaz vaporisé et de gaz liquéfié varie en fonction de la composition, de la pression et de la température, mais se situe généralement autour de 250: 1. La pression à laquelle le GPL devient liquide, appelée pression de vapeur, varie également en fonction de la composition et de la température; Par exemple, il est d'environ 220 kilopascals (32 psi) pour le butane pur à 20 ° C (68 ° F) et d'environ 2 200 kilopascals (320 psi) pour le propane pur à 55 ° C (131 ° F). Contrairement au gaz naturel, le GPL est plus lourd que l'air et circulera donc le long des sols et aura tendance à s'installer dans les endroits bas, tels que les sous-sols. Il y a deux dangers principaux à cela. Le premier est une explosion possible si le mélange de GPL et d'air se trouve dans les limites d'explosivité et qu'il existe une source d'inflammation. La seconde est l'étouffement dû au déplacement de l'air par le GPL, provoquant une diminution de la concentration en oxygène.

Les usages

Le GPL a une très grande variété d'utilisations, principalement utilisées pour les bouteilles sur de nombreux marchés différents, comme conteneur de carburant efficace dans les secteurs de l'agriculture, des loisirs, de l'hôtellerie, de la calefaction, de la construction, de la voile et de la pêche. Il peut servir de combustible pour la cuisine, le chauffage central et le chauffage de l'eau et constitue un moyen particulièrement rentable et efficace de chauffer les maisons hors réseau.

Cuisine

Le GPL est utilisé pour cuisiner dans de nombreux pays pour des raisons économiques, par commodité ou parce que c'est la source d'énergie préférée.

En Inde, près de 8,9 millions de tonnes de GPL ont été consommées entre avril et septembre 2016 (six mois) dans le secteur domestique principalement pour la cuisine. Le nombre de connexions nationales est de 215 millions (soit une connexion pour six personnes) avec un tirage de plus de 350 millions de bouteilles de GPL.[9] La majeure partie des besoins en GPL est importée. L'approvisionnement en gaz de ville canalisé en Inde n'est pas encore développé à grande échelle. Le GPL est subventionné par le gouvernement en Inde pour les utilisateurs domestiques. L'augmentation des prix du GPL a été une question politiquement sensible en Inde car elle affecte potentiellement le mode de vote de la classe moyenne.

Le GPL était autrefois un combustible de cuisson standard à Hong Kong; Cependant, l'expansion continue du gaz de ville vers les nouveaux bâtiments a réduit l'utilisation du GPL à moins de 24% des unités résidentielles. Toutefois, à l'exception des cuisinières électriques, à induction ou infrarouges; Le poêle au GPL est le seul type disponible dans la plupart des villages de banlieue et de nombreux lotissements publics.

Le GPL est le combustible de cuisson le plus répandu dans les zones urbaines brésiliennes. Il est utilisé dans presque tous les ménages, à l'exception des villes de Rio de Janeiro et de São Paulo, qui disposent d'une infrastructure de gazoducs.Les familles pauvres reçoivent une subvention du gouvernement ("Vale Gás") utilisée exclusivement pour l'acquisition de GPL.

Le GPL est couramment utilisé en Amérique du Nord pour la cuisson domestique et les grillades en plein air.

Chauffage rural

Cylindres avec gaz de pétrole liquéfié en Inde

Principalement en Europe et dans les zones rurales de nombreux pays, le GPL peut fournir une alternative au chauffage électrique, au mazout ou au kérosène. Le GPL est le plus souvent utilisé dans les zones sans accès direct au gaz naturel.

Le GPL peut être utilisé comme source d'énergie pour les technologies combinées de chaleur et d'électricité. La cogénération est le processus consistant à générer à la fois de l'énergie électrique et de la chaleur utile à partir d'une seule source de combustible. Cette technologie a permis d'utiliser le GPL non seulement comme combustible pour le chauffage et la cuisine, mais aussi pour la production décentralisée d'électricité.

Le GPL peut être stocké de diverses manières. Le GPL, comme les autres combustibles fossiles, peut être combiné avec des sources d'énergie renouvelables pour offrir une plus grande fiabilité tout en réalisant une certaine réduction des émissions de CO2 les émissions. Cependant, contrairement aux sources d'énergie renouvelables éoliennes et solaires, le GPL peut être utilisé comme source d'énergie autonome sans les dépenses pro-hybrides de stockage d'énergie électrique. Dans de nombreux climats, les sources renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne nécessiteraient encore la construction, l'installation et la maintenance de sources d'énergie de base fiables telles que la production alimentée au GPL pour fournir de l'énergie électrique pendant toute l'année. 100% éolien / solaire est possible, la mise en garde étant que, même en 2018, le coût de la capacité de production supplémentaire nécessaire pour charger les batteries, plus le coût du stockage électrique des batteries, rend cette option économiquement réalisable dans une minorité de situations.

Carburant

Connecteur de remplissage de GPL sur une voiture
Article principal: Autogas
Symbole de diamant vert bordé de blanc utilisé sur les véhicules alimentés au GPL en Chine

Lorsque le GPL est utilisé pour alimenter les moteurs à combustion interne, il est souvent appelé autogaz ou auto propane. Dans certains pays, il est utilisé depuis les années 1940 comme alternative à l'essence pour les moteurs à allumage commandé. Dans certains pays, il y a des additifs dans le liquide qui prolongent la vie du moteur et le rapport du butane au propane est gardé assez précis dans le GPL carburant. Deux études récentes ont examiné les mélanges de carburant GPL-carburant-huile et ont constaté que les émissions de fumée et la consommation de carburant sont réduites, mais les émissions d'hydrocarbures sont augmentées.[10][11] Les études ont été divisées en émissions de CO, l’une d’entre elles ayant montré des augmentations significatives,[10] et l'autre constatant de légères augmentations à faible charge du moteur mais une diminution considérable à charge élevée du moteur.[11] L'avantage est qu'il est non toxique, non corrosif et exempt de tétraéthyllead ou d'additifs, et qu'il présente un indice d'octane élevé (102-108 RON selon les spécifications locales). Il brûle plus proprement que l'essence ou le fioul et est particulièrement exempt des particules présentes dans ce dernier.

Le GPL a une densité d'énergie par litre inférieure à celle de l'essence ou du mazout, de sorte que la consommation de carburant équivalente est plus élevée. De nombreux gouvernements imposent moins d'impôt sur le GPL que sur l'essence ou le mazout, ce qui permet de compenser la consommation plus importante de GPL que celle de l'essence ou du mazout. Cependant, dans de nombreux pays européens, cette réduction d'impôt est souvent compensée par une taxe annuelle beaucoup plus élevée sur les voitures utilisant du GPL que sur les voitures utilisant de l'essence ou du mazout. Le propane est le troisième carburant le plus utilisé au monde. Selon les estimations de 2013, plus de 24,9 millions de véhicules sont alimentés au gaz propane dans le monde entier. Plus de 25 millions de tonnes (plus de 9 milliards de gallons américains) sont utilisées annuellement comme carburant de véhicule.

Tous les moteurs d'automobile ne conviennent pas au GPL utilisé comme carburant. Le GPL fournit moins de lubrifiant au cylindre supérieur que l'essence ou le diesel, de sorte que les moteurs alimentés au GPL sont plus sujets à l'usure des soupapes s'ils ne sont pas modifiés de façon appropriée. De nombreux moteurs diesel à rampe commune modernes répondent bien à l'utilisation du GPL comme carburant supplémentaire. C'est là que le GPL est utilisé comme carburant et comme carburant diesel. Des systèmes sont maintenant disponibles qui s'intègrent aux systèmes de gestion du moteur OEM.

Conversion en essence

Le GPL peut être converti en alkylate, qui est un mélange d'essence haut de gamme, car il possède des propriétés anti-détonantes exceptionnelles et une combustion propre.

Réfrigération

Le GPL contribue à la réfrigération hors réseau, généralement au moyen d'un réfrigérateur à absorption de gaz.

Mélangé de propane pur et sec (désignant le réfrigérant R-290) et d'isobutane (R-600a), le mélange «R-290a» a un potentiel de destruction de l'ozone négligeable et un très faible potentiel de réchauffement global et peut remplacer le R-12. R-22, R-134a et autres fluides frigorigènes chlorofluorocarbonés ou hydrofluorocarbonés dans des systèmes de réfrigération et de climatisation fixes conventionnels.[12]

Une telle substitution est largement interdite ou déconseillée dans les systèmes de climatisation des véhicules à moteur, au motif que l’utilisation d’hydrocarbures inflammables dans des systèmes conçus à l’origine pour transporter des frigorigènes ininflammables présente un risque important d’incendie ou d’explosion.[13][14]

Les vendeurs et les défenseurs des réfrigérants à base d'hydrocarbures se prononcent contre de telles interdictions au motif qu'il y a eu très peu d'incidents de ce type par rapport au nombre de systèmes de climatisation de véhicules remplis d'hydrocarbures.[15][16] Un test particulier, mené par un professeur de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, a involontairement testé le pire scénario d'une expulsion soudaine et complète du réfrigérant dans l'habitacle, suivie d'un allumage subséquent. Lui et plusieurs autres personnes dans la voiture ont subi des brûlures mineures au visage, aux oreilles et aux mains, et plusieurs observateurs ont reçu des lacérations du verre de la vitre du passager avant. Personne n'a été grièvement blessé.[17]

Production globale

La production mondiale de GPL a atteint plus de 292 millions de tonnes métriques par an en 2015, tandis que la consommation mondiale de GPL a dépassé 284 millions de tonnes par an.[18] 62% du GPL est extrait du gaz naturel, le reste étant produit par les raffineries pétrochimiques à partir du pétrole brut.[19] 44% de la consommation mondiale est dans le secteur domestique. Les États-Unis sont le premier producteur et exportateur de GPL.[20]

Sécurité d'approvisionnement

En raison du gaz naturel et de l'industrie du raffinage du pétrole, l'Europe est presque autosuffisante en GPL. La sécurité d'approvisionnement de l'Europe est renforcée par:

  • un large éventail de sources, à l'intérieur et à l'extérieur de l'Europe;
  • une chaîne d'approvisionnement flexible via l'eau, le rail et la route avec de nombreux itinéraires et points d'entrée en Europe;

Selon les estimations de 2010-12, les réserves mondiales prouvées de gaz naturel, dont la plupart des GPL sont dérivés, s'élèvent à 300 trillions de mètres cubes (10 600 milliards de pieds cubes). Ajouté au GPL dérivé du craquage du pétrole brut, cela représente une source d'énergie majeure pratiquement inexploitée et dotée d'un potentiel énorme. La production continue de croître à un taux annuel moyen de 2,2%, ce qui garantit pratiquement qu’il n’ya pas de risque de dépassement de l’offre dans un avenir prévisible.

Comparaison avec le gaz naturel

Le GPL se compose principalement de propane et de butane, tandis que le gaz naturel est composé de méthane et d'éthane plus légers. Le GPL, vaporisé et à pression atmosphérique, a un pouvoir calorifique supérieur (46 MJ / m3 équivalent à 26,1 kWh / m3) que le gaz naturel (méthane) (38 MJ / m3 équivalent à 10,6 kWh / m3), ce qui signifie que le GPL ne peut pas être simplement substitué au gaz naturel. Afin de permettre l'utilisation des mêmes commandes de brûleur et de fournir des caractéristiques de combustion similaires, le GPL peut être mélangé avec de l'air pour produire un gaz naturel synthétique (SNG) qui peut être facilement remplacé. Les rapports de mélange GPL / air sont en moyenne de 60/40, bien que ceci soit largement variable selon les gaz constituant le GPL. La méthode pour déterminer les rapports de mélange est en calculant l'indice de Wobbe du mélange. Les gaz ayant le même indice de Wobbe sont considérés comme interchangeables.

Le SNG basé sur le GPL est utilisé dans les systèmes de secours pour de nombreuses installations publiques, industrielles et militaires. De nombreuses entreprises utilisent les installations de rasage de pointe GPL en période de forte demande pour combler les pénuries de gaz naturel fournies à leurs systèmes de distribution. Les installations LPG-SNG sont également utilisées lors de l'introduction initiale du système de gaz, lorsque l'infrastructure de distribution est en place avant que les alimentations en gaz puissent être connectées. Les marchés en développement en Inde et en Chine (entre autres) utilisent des systèmes LPG-SNG pour établir des bases de clientèle avant d'étendre les systèmes de gaz naturel existants.

GPL à base de GPL ou de gaz naturel avec réseau local de distribution de stockage et de tuyauterie à la maison détient pour la restauration de chaque groupe de 5000 consommateurs domestiques peuvent être prévues dans la phase initiale du système de réseau de gaz de ville. Cela éliminerait le dernier kilomètre de transport routier de bouteilles de GPL, ce qui constitue un obstacle à la circulation et à la sécurité dans les villes indiennes. Ces réseaux de gaz naturel localisés opèrent avec succès au Japon avec la possibilité de se connecter à des réseaux plus vastes dans les villages et les villes.

Effets environnementaux

Le GPL disponible dans le commerce provient actuellement principalement de combustibles fossiles. Le GPL brûlant libère du dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre. La réaction produit également du monoxyde de carbone. Le GPL libère cependant moins de CO
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par unité d'énergie que le charbon ou le pétrole. Il émet 81% du CO
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par kWh produit par le pétrole, 70% de celui du charbon et moins de 50% de celui de l’électricité produite à partir du charbon et distribué via le réseau.Financement vert et investissement Promouvoir les transports publics urbains propres et les investissements verts au Kazakhstan. Éditions OCDE. 2017. p. 124. ISBN 9264279644. Étant un mélange de propane et de butane, le GPL émet moins de carbone par joule que le butane, mais plus de carbone par joule que le propane.

Le GPL brûle plus proprement que les hydrocarbures de plus haut poids moléculaire parce qu'il libère moins de particules.[21]

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