Il sera nécessaire d'adapter les cuisinières et le chauffage au méthane qui est le principal constituant du gaz naturel. Toutes ces transformations seront assurées par l'entreprise Gaz de France. Depuis 1946, une loi nationalise les entreprises gazières et électriques qui deviennent des services publics. Entre 1970 et 2004, la part du gaz naturel dans le bilan énergétique français est passée de 5 % à 15 %.
La formation du gaz naturel provient de la lente métamorphose de micro-organismes (animaux et végétaux microscopiques) qui constituent le plancton. Ces organismes, déposés au fond des océans en bordure des continents, se sont lentement incorporés aux sédiments pour constituer la roche-mère (ensemble de couches géologiques dans lesquelles se sont formés des hydrocarbures). | |
Recouverts sans cesse de nouveaux dépôts, à l'abri de l'oxygène et de la lumière, ils se sont enfoncés dans la terre, avant de connaître des migrations qui les ont conduits vers des « pièges ». Ces structures géologiques ont permis aux hydrocarbures de s'accumuler et de former un gisement. | |
Mélange gazeux d’hydrocarbures saturés et de composés oxygénés, azotés ou sulfurés, le gaz naturel est essentiellement composé de méthane. Il est :
Dans un contexte d’augmentation des émissions de gaz à effet de serre liée à la production et la consommation d’énergies, le gaz naturel bénéficie d’atouts non négligeables par rapport aux autres énergies fossiles. Sa composition fait de lui le combustible fossile le moins polluant et un faible émetteur de gaz carbonique CO2.
| La combustion du gaz naturel produit principalement de la vapeur d’eau et du dioxyde de carbone, comme la respiration humaine. Il émet 20 à 25 % d'oxyde d'azote et de CO2 de moins que le pétrole et 40 à 50 % de moins que le charbon. Sa combustion n’émet quasiment pas de dioxyde de soufre (SO2, responsable des pluies acides), de poussière, de suie ou de fumée : les bâtiments des villes ne sont pas couverts de dépôts noirs et gras. | |
| Le gaz naturel peut être associé à d’autres énergies comme l’énergie solaire, pour le plus grand respect de l’environnement. | |
Les réserves de gaz naturel de la planète sont encore importantes. Le développement de technologies d'exploitation innovantes permet de mettre au jour de nouveaux gisements. Ainsi, les réserves disponibles ont été multipliées par 4,6 depuis 1970. On estime qu'elles équivalent à 65 années de production.
Une énergie économique
Les solutions techniques au gaz naturel sont parmi les plus économiques en terme de coût global, tant pour le chauffage, que pour la production d'eau chaude sanitaire ou la restauration professionnelle, sans oublier la climatisation gaz naturel, la traction automobile (GNV) ou la production d'électricité (cogénération). Le gaz naturel permet notamment l'obtention de rendements élevés grâce à des techniques d'utilisation performantes (comme la condensation). Enfin, les équipements fonctionnant au gaz naturel ont une longue durée de vie et demandent peu d'entretien.
Une énergie confortable
Pour le chauffage, elle apporte une chaleur douce et homogène par des radiateurs ou un plancher chauffant à eau chaude. Le chauffage au gaz naturel n'assèche pas l'air, ce qui est beaucoup plus sain pour les voies respiratoires. La chaleur diffusée est plus facile à maîtriser, une bonne régulation permettant par ailleurs d'éviter les brusques montées de température pour réchauffer une pièce.
Pour la cuisson, elle vous procure une énergie réglable au degré près :
une cuisson souple et précise,
de l’eau chaude en toute circonstance à la bonne température.
Une énergie fiable et sécurisante
Une énergie sans stockage
Le gaz naturel n'oblige pas l'utilisateur à réaliser chez lui un stockage coûteux et parfois encombrant : l'énergie est délivrée en continu sur le lieu de consommation.
L’énergie du futur
Le carburant gaz naturel pour véhicules : la bicarburation essence/gaz naturel pour allier performance, respect de l’environnement et compétitivité.
Les systèmes combinés solaire-gaz naturel : l’énergie solaire peut être le complément idéal d’une installation gaz naturel.
Trois secteurs, trois types d’utilisation
Le gaz naturel est une source d’énergie qui peut être employée dans des domaines divers et variés. Il est principalement employé pour produire du chauffage et de l’électricité. Initialement destiné à l’usage domestique, le gaz naturel a vu ses utilisations s’élargir aux équipements collectifs et à l’industrie.
Secteur résidentiel
Le secteur résidentiel recouvre l'ensemble des logements des particuliers : appartements, immeubles, maisons. Les utilisations domestiques concernent essentiellement :
Secteur tertiaire
Le secteur tertiaire recouvre l'ensemble des collectivités, des commerces et de l'artisanat. Celui-ci implique des utilisations similaires à celles du secteur domestique mais à plus grande échelle, le volume de consommation se situant entre le domestique et l’industriel. Les utilisations tertiaires concernent principalement :
Secteur industriel
Les usages industriels concernent l’ensemble des entreprises qui exploitent et transforment des matières premières ou produisent des services. Les utilisations industrielles sont de 4 ordres :
La production d’électricité
L'énergie gaz naturel offre également une application inattendue : la production d'électricité. Des procédés tels que les centrales thermiques et la cogénération permettent d'améliorer l'efficacité du gaz naturel dans ce domaine.
Centrales thermiques et cycle combiné
Les centrales thermiques peuvent produire de l'électricité en utilisant le gaz naturel comme combustible. Le gaz naturel chauffe un fluide (souvent de l'eau) qui dégage de la vapeur. La vapeur entraîne un turbo-générateur qui produit de l'électricité.
La cogénération
La cogénération consiste à produire de l'électricité et de la chaleur à partir d'un même combustible. Des systèmes de cogénération peuvent être appliqués aux installations utilisant le gaz naturel, dans l'industrie ou pour les particuliers (micro-cogénération).
Pour en savoir plus
www.science.gouv.fr | www.industrie.gouv.fr/energie
Le gaz naturel représente près du quart de la consommation énergétique mondiale : 10 224,6 millions de tep (tonne d’équivalent pétrole) dont 2 420,4 millions de tep de gaz naturel en 2004.
| Cette consommation a considérablement Le gaz naturel représente près du quart de la consommation énergétique mondiale : * (tonne d’équivalent pétrole) |
Cette consommation a considérablement augmenté au cours des 30 dernières années. En 2004, le gaz naturel représente 25 % de l’énergie mondiale consommée contre 10 % en 1950.
Concrètement, les pays industrialisés consomment beaucoup plus de gaz que les pays en développement.
consommation moyenne de gaz naturel par personne (en tep) |
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Les principaux pays consommateurs de gaz naturel, en 2000, étaient les Etats-Unis, avec 27,2 % de la consommation totale et la Russie, avec 15,7 %. L’Amérique du Nord et l’ex-Union Soviétique ont consommé ensemble environ 55 % du gaz naturel produit. La part de l’Europe dans la consommation totale de gaz naturel était de 19,1 %.
La présence d'un ancien bassin de sédimentation, la nature du terrain, la structure du sous-sol peuvent laisser "supposer" la présence d'un gisement d'hydrocarbures. Les géologues partent à la recherche du gaz naturel, guidés par un certain nombre d'indices. Cependant, une part de chance demeure : actuellement, une campagne de prospection a un pourcentage de succès d'environ 1 puit productif pour 5 ou 6 puits forés !
La prospection consiste à explorer le sous-sol d'une région à la recherche de structures géologiques susceptibles de contenir des hydrocarbures. La recherche de gisements de gaz naturel est semblable à celle des gisements de pétrole : les techniques de prospection et de forage sont les mêmes.
La mission des géologues est donc de repérer, depuis la surface, les structures-pièges pouvant contenir du pétrole et/ou du gaz naturel. Il existe deux sortes de gisement :
Le forage d'exploration détermine la zone de gisement de gaz naturel et évalue son volume. Si le volume de gaz naturel est suffisant, on lance la phase d'exploitation. Celle-ci consiste à extraire le gaz naturel de la roche-réservoir et à le transporter par les canalisations vers les usines de traitement.
L'exploitation du gisement de gaz naturel s'effectue en deux étapes : |
Les réserves de gaz naturel sont abondantes. Les estimations continuent d’ailleurs de progresser à mesure que de nouvelles techniques d’exploration ou d’extraction sont découvertes. On distingue deux types de réserves :
Les réserves mondiales de gaz naturel (2004) | |
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Les réserves mondiales sont réparties à travers le monde. La Russie et le Moyen-Orient se partagent à eux deux environ les 3/4 des réserves mondiales de gaz naturel.
En France, le plus grand gisement est celui de Lacq avec plus de 5 milliards de m³, soit 3 % environ de l’approvisionnement total de la France. Cette proportion va diminuer en raison du déclin de la production de ce site et de l’augmentation de la consommation de gaz naturel. L’insuffisance de la production française conduit notre pays à se fournir auprès de pays producteurs étrangers.
L'approvisionnement de la France en gaz naturel permet de constituer une réserve en prévision de la consommation. Cette dernière est en constante augmentation en France et en Europe… les provisions doivent donc être conséquentes.
Le transport et la distribution de gaz naturel, ainsi que les terminaux méthaniers sont régulés par la Commission de Régulation de l’Energie (CRE) chargée de veiller à l’accès transparent et non discriminatoire à ces infrastructures.
L’approvisionnement en France se fait par 5 points d’entrée :
Naturellement inodore, le gaz naturel est odorisé à son entrée sur le territoire.
La desserte du gaz naturel en aval du réseau de transport jusqu’aux consommateurs domestiques, tertiaires ou petits industriels s’effectue par les réseaux de distribution qui l’acheminent à basse pression. Le réseau représente aujourd'hui 186 000 km de canalisations desservant 9 200 communes raccordées et couvrant 76 % de la population française. Gaz Réseau Distribution France (GrDF) est chargé de sa construction, de son exploitation et de son développement, en garantissant sa performance industrielle et économique.
Une fois extrait puis traité, le gaz naturel peut alors être transporté de différentes manières.
À l'état gazeux, le gaz naturel est transporté dans des canalisations en acier qui peuvent atteindre 1,40 m de diamètre. Afin que le paysage ne soit pas dénaturé, les gazoducs sont enterrés à 1m de profondeur dans le sol (gazoduc souterrain) ou immergés (gazoduc sous-marin). Seules de petites bornes jaunes indiquent la présence de ces canalisations.
Le gaz naturel circule alors à 30 km/h sous l’effet de la différence de pression entre le gisement et les points de consommation. Pour maintenir cette haute pression d’environ 70 bars, des stations de compression sont installées tous les 100 km environ. Un important dispositif de surveillance assure la sécurité des ouvrages et de l’environnement :
Les canalisations subissent un entretien régulier grâce à des pistons racleurs qui nettoient l’intérieur.
Si la pose d'un gazoduc sous-marin est impossible, le gaz naturel est liquéfié (GNL). Son volume ainsi diminué de 600 fois, il est transporté par méthanier jusqu'à des terminaux spécifiques. Le GNL y est regazéifié puis injecté dans le réseau de distribution. Avec plus de 31 000 km de canalisations et 27 stations de compression, GRTgaz (gestionnaire de réseau de transport de gaz naturel en France) est l’un des plus importants transporteurs de gaz naturel en Europe. Total Infrastructures Gaz France (TIGF) couvre quant à lui le sud-ouest du territoire français.
Avant d’arriver chez le consommateur, le gaz naturel passe par une phase de stockage (dans des réservoirs souterrains) pour faire face aux fluctuations saisonnières de la demande. En effet, la consommation de gaz naturel varie selon les heures et les saisons. Par exemple, elle est, en moyenne, 5 fois plus importante en janvier qu’en août.
Ainsi, le gaz naturel est stocké dans deux types de réservoirs :
A l’intérieur du réservoir, le gaz naturel est isolé de son comburant naturel (l’oxygène de l’air) par plusieurs centaines de mètres de terrain. Il est donc à l’abri d’une inflammation soudaine et protégé de tout accident pouvant survenir en surface.
Un réservoir en nappe aquifère utilise une structure géologique, allant de 400 à 1.200 m de profondeur, semblable à celle d’un gisement :
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On injecte le gaz naturel sous pression qui chasse l’eau et assure l’étanchéité du réservoir vers le bas. Le gaz naturel, de densité moins forte que l’eau, s’installe alors au sommet de la couche réservoir, bien calé sous la roche couverture. | |
Il faut une dizaine d’années pour remplir entièrement un réservoir car l’injection doit être lente. On peut toutefois retirer du gaz naturel dès la 1re année. Le réservoir est rempli en été et utilisé tout au long de l’hiver pour compléter les approvisionnements.
| Un réservoir en cavité saline est créé dans d’épaisses couches de sel, entre 1 000 et 1 500m de profondeur, sans contrainte de porosité ni de perméabilité. Les cavités salines présentent la particularité de supporter des pressions importantes sans se fissurer mais en se déformant. Le sel est ensuite « lessivé » par injection d’eau. | |
| L’évacuation de la saumure génère de vastes cavités où le gaz naturel est stocké à une pression élevée. Il est soutiré par simple « détente » (opération destinée à abaisser la pression du gaz à une valeur plus faible et constante). Il faut environ 3 ans de lessivage pour une cavité de 200 000 m³. Plusieurs cavités hautes d’une centaine de mètres sont nécessaires pour constituer un stockage. | |
La France compte 14 sites de stockage souterrains :
La distribution est le dernier maillon de la chaîne gazière. Elle assure l'alimentation en gaz naturel des particuliers, des entreprises et des collectivités. Le réseau de distribution est l'ensemble des ouvrages constitués principalement de canalisations à moyenne et basse pression, qui assurent l'acheminement du gaz naturel vers les consommateurs. Elle se fait grâce aux réseaux de canalisation. | |
Pour passer le gaz naturel dans le réseau de distribution, on doit abaisser sa pression de 70 à 4 bars (moyenne pression). C’est le rôle des postes de détente. Et, enfin, pour être utilisable chez le consommateur, le gaz naturel doit être livré à basse pression : 20 mbar. D’autres postes de détente assurent cette fonction. | |
Le réseau de distribution représente aujourd'hui 186 000 km de canalisations desservant 9 200 communes raccordées et couvrant 76 % de la population française. GrDF (Gaz Réseau Distribution France) est chargé de sa construction, de son exploitation et de son développement, en garantissant sa performance industrielle et économique.
L'énergie solaire couplée au gaz naturel permet à la fois de préserver les ressources naturelles et de réduire les émissions de gaz carbonique. C'est une des solutions les plus respectueuses de l'environnement.
Le solaire est une énergie qui s’associe bien avec les qualités intrinsèques du gaz naturel dans les systèmes de chauffe-eaux : c’est le solaire thermique. L’énergie solaire thermique peut être utilisée directement pour chauffer un fluide, qui sert à la production d’eau chaude sanitaire ou à la production combinée d’eau chaude sanitaire et de chauffage des locaux.
Le chauffe-eau solaire individuel
Un dispositif simple qui :
Le système solaire combiné
Il assure à la fois la production d'eau chaude sanitaire et le chauffage.
Selon la région et la taille de l'installation, il est ainsi possible de couvrir 25 à 60 % des besoins énergétiques annuels d'un foyer. Le couplage d'une chaudière à condensation au gaz naturel permet de pallier les insuffisances du rayonnement solaire et d‘apporter le confort souhaité tout au long de l'année.
La cogénération équipe les industriels et les collectivités. Les industries les plus concernées sont celles dont le process utilise l’eau chaude, la vapeur ou l’air chaud.
La cogénération est un procédé qui consiste à produire de la chaleur et de l'électricité à partir d'un combustible. On parle de cogénération gaz lorsque ce système est appliqué à une installation utilisant le gaz naturel comme combustible. C'est notamment le cas des moteurs à gaz ou des turbines à gaz. Cette production combinée permet de réduire les pertes d'énergie de manière significative. |
La pile à combustible a été utilisée dans l’industrie spatiale pour les fusées Apollo. Elle est expérimentée aujourd’hui aussi bien pour le chauffage et les batteries des téléphones mobiles que pour les transports. Propre et silencieuse, la pile à combustible est particulièrement bien adaptée au contexte urbain où les contraintes environnementales sont les plus fortes.
La production d’électricité et de chaleur repose sur une réaction chimique entre l’hydrogène et l’oxygène. La pile à combustible utilise directement l’énergie chimique de l’hydrogène et de l’oxygène. L’hydrogène est obtenu par transformation de tout combustible possédant des atomes d’hydrogène : gaz naturel mais aussi méthanol, essence… L’oxygène est obtenu à partir de l’air. Cette conversion d’énergie chimique en énergie électrique se fait sans combustion, ni production intermédiaire d’énergie mécanique, à la différence des autres systèmes classiques de cogénération qui utilisent des turbines à gaz ou des moteurs.
