La troisième partie de « La nouvelle frontière du gaz naturel »une étude en trois parties dédiée aux technologies du gaz naturel.
Le marché mondial du gaz a reçu un élan important et innovant grâce aux nouvelles technologies développées pour la production, la liquéfaction, le transport, la regazéification et la commercialisation du gaz naturel.
Le processus complet implique le gaz naturel, une fois extrait du gisement et ramené à la surface, subit un traitement pour éliminer l’eau, l’azote, le dioxyde de carbone et autres impuretés. Après cette purification des substances étrangères, il est pompé, via des canalisations souterraines ou sous-marines, vers les terminaux de liquéfaction. On les trouve traditionnellement en bord de mer, à proximité des quais de transport maritime, mais les premières usines FLNG entièrement flottantes sont déjà en production, c’est-à-dire des installations placées directement dans la mer et dédiées à l’épuration, au traitement et au stockage du gaz naturel liquéfié.
Là liquéfaction c’est le premier processus clé : le gaz est progressivement refroidi jusqu’en dessous de -161,4 °C et subit un changement d’état physique, passant sous forme liquide. Cela permet de compacter 620 à 630 m en un seul mètre cube.3 de gaz naturel. Ce changement d’état se produit dans les usines de liquéfaction qui comprennent des sections de pré-refroidissement, d’extraction et de fractionnement des résidus de composants lourds. Une fois liquéfié, le gaz est stocké dans de grands réservoirs équipés d’un système d’isolation thermique efficace qui permet de maintenir le gaz stocké en dessous de sa température d’évaporation pendant une durée indéterminée.
Le stockage il s’agit du processus de stockage du gaz naturel sous forme liquide, à une température allant d’environ -160°C sous une atmosphère à -110°C sous 20 atmosphères. En réduisant le volume de gaz, il devient plus facile de le transporter et même de le stocker.
Les réservoirs utilisés sont isolés et maintiennent le GNL en dessous de sa température de liquéfaction. Ils peuvent avoir différentes tailles et capacités en fonction des différents besoins de stockage. Les cryogéniques sphériques et les plus grands possibles sont économiquement plus avantageux car ils minimisent la surface d’échange thermique par rapport au volume du réservoir lui-même.
Le GNL est ensuite pompé à bord de méthaniers spéciaux équipés de réservoirs similaires aux précédents et de systèmes cryogéniques qui permettent de maintenir l’isolation thermique nécessaire tout au long du voyage ultérieur.
Une fois le méthanier arrivé à destination, le gaz, toujours liquéfié, est transféré du navire vers un réservoir de stockage situé à l’intérieur du regazéificateur, où il maintient les mêmes conditions physiques de transport. Cette dernière, deuxième élément clé de la technologie, est une installation industrielle qui permet de ramener le produit de l’état liquide utilisé dans le transport maritime à l’état gazeux utile au transport terrestre et à la consommation finale. Les usines de regazéification peuvent être construites à terre (sur des structures terrestres), ou en haute mer (offshore), ou encore sur des terminaux flottants particuliers ancrés au fond marin appelés « unités flottantes de stockage et de regazéification ». (Unité Flottante de Stockage et de Regazéification, FSRU), comme l’usine Offshore LNG Toscana devant Livourneactivé en 2013 ou par Toundra Golarrécemment amarré au port de Piombinoprès de Livourne.
Le processus de regazéification du gaz naturel liquéfié
Il existe aussi de véritables îles artificielles (GBS, structure basée sur la gravité), comme le terminal Adriatic LNG au large de Porto Virodans la province de Rovigo, active depuis 2009.
Les usines terrestres sont normalement construites dans les installations portuaires, afin de bénéficier du support technique et logistique nécessaire. Pour des raisons de sécurité, ils sont souvent exclus du bassin portuaire et se retrouvent sur les quais en pleine mer. En Italie, la première structure jamais construite est précisément de ce type – conçue et construite entre la fin des années 60 et active depuis le début des années 70 – et est située à Panigaglia dans la province de La Spezia.
A l’intérieur du regazéificateur, le GNL est envoyé vers un vaporisateur qui, en augmentant sa température, provoque le changement d’état inverse avec la détente du gaz, qui revient à son état physique naturel. La variation de température se produit généralement par l’échange de chaleur dans des faisceaux de tubes entre le gaz liquide et l’eau de mer, qui transfère sa chaleur au gaz ; la pression est plutôt réduite grâce à la détente du gaz dans des réservoirs spéciaux. Le gaz peut alors être introduit dans le réseau national de distribution.
Les regazéificateurs peuvent être combinés avec des systèmes qui nécessitent l’utilisation de basses températures (par exemple des installations de congélation d’aliments), recyclant ainsi l’énergie frigorifique avec des économies d’énergie évidentes. De plus, l’eau froide sortant d’un regazéificateur peut être exploitée comme source de froid dans une installation de production d’énergie qui exploite le gradient thermodynamique par rapport à la température des eaux environnantes. En Italie, le Département de recherche énergétique et environnementale de l’Université de Palerme étudie ces applications possibles.
