LE METHANE CARBURANT POUR VEHICULES.

Un carburant en développement

Le gaz méthane extrait du lac Kivu peut aussi être un excellent carburant pour alimenter les véhicules routiers. Le méthane en tant que carburant est connu en France sous le nom de GNV : gaz naturel véhicule
Il doit être comprimé à 200 bars dans des réservoirs spécifiques. Il est utilisé et stocké sous forme gazeuse. La quantité de gaz occupant 1m3 pour une pression de 1 bar et une température de 20°C correspond à environ 1 litre de gazole .
Pouvoir calorifique du gaz 8,9 à 12,8 Kwh/m3 Selon la quantité d'autres gaz en mélange avec le méthane : surtout du CO2

En raison de la haute pression de stockage, une taille raisonnable des réservoirs limite les véhicules au méthane à un usage ne demandant pas une grande autonomie.
Le méthane offre une alternative très intéressante au gazole et à l'essence pour les autobus, les taxis, les véhicules utilitaires : artisans , livraison, administration, ….

Attrait environnemental :

La combustion du gaz naturel dégage moins de polluant toxiques
Absence de soufre, de plomb et de benzène
Absence de particules (à la limite du mesurable)
Absence d'odeur et de fumée noire à l'échappement

La possibilité de réduire les émissions globales de CO2 car ce carburant est l'hydrocarbure contenant le moins de carbone dans sa formule.

Equation chimique de la combustion du méthane avec l'air:
CH4 +2(O2 + 3,76 N2) = 2 H2O + CO2 +2 ( 3,76 N2)+ Energie

Equation chimique de la combustion du gazoleavec l'air:
C12 H26 + 37/2(02+3,76N2) = 12 C02 + 13 H2O + 37/2 ( 3,76 N2) + énergie

Les véhicules au gaz

Le gaz méthane possède un très fort indice d'octane (120 à 130) ce qui permet de fonctionner avec un très bon rendement dans les moteurs à allumage commandé.
A titre de comparaison, l'indice d'octane de l'essence courante en France est de 95.
L'indice d'octane mesure la résistance à l'auto-inflammation lorsque ce dernier est comprimé et chauffé. Plus cette valeur est élevée plus l'utilisation du carburant est possible dans des moteurs à haut rendement

Les véhicules légers fonctionnant au gaz naturel ont des moteurs à essence équipés d'une injection de gaz.
Afin que le fonctionnement soit possible avec les deux carburants, le rapport volumétrique est adapté à l'essence. Mais ceci ne permet pas d'exploiter le potentiel du gaz au niveau de son indice d'octane, la consommation pourrait être plus faible avec un moteur spécifique gaz.

Les véhicules lourds sont équipés de groupes à l'origine diesel transformés en moteur à allumage commandé : abaissement du rapport volumétrique, système d'allumage et d'injection gaz spécifique (le moteur ne fonctionne plus du tout selon le cycle diesel, mais bien selon le cycle à allumage commandé). Dans ce cas le potentiel du gaz est bien exploité mais la bicarburation est impossible.

Le stockage du gaz sur véhicules

Les réservoirs de bus urbain en service en France sont groupés par 7 (9 sur option) pour un volume total de 882 litres (volume unitaire de 126litres) à 200 bars, ce qui donne l'équivalent de 210m3 de gaz à la pression atmosphérique. Ce volume équivaut à 210 litres de gazole et donne à l'autobus une autonomie de 300 à 400 km.
Ces réservoirs en fibres de carbone et résine époxy (ou aluminium) ont une pression maximum de service de 288 bars et une pression minimum de fonctionnement de 20 bars.
La pression d'essai est de 600 bars

Distribution du carburant méthane

Une station service de gaz naturel est plus complexe que son homologue traditionnelle car le gaz doit être comprimé.

Il y a deux possibilités de station service:

La compression simple (200 bars). Le remplissage est alors assez lent (plusieurs heures). Il est donc nécessaire de créer des emplacements de parking dédiés à la recharge.

La surcompression suivie d'un stockage à haute pression (250 bars) permettant un remplissage rapide sur des pistes dédiées. Cette solution est évidemment plus chère que la précédente.

Une station de grande capacité (500 véhicules) coûte environ 500K€. Une station de moyenne capacité (50 véhicules) coûte 80 K€.

Le compresseur " individuel "

Cet appareil de taille réduite permet un remplissage en quelques heures du réservoir d'un VP à partir du réseau (en 5 heures environ). Il est destiné aux petites flottes. En France son coût est d'environ 5000 €.

La sécurité

De part sa composition le gaz naturel est non toxique et plus léger que l'air (densité 0,55) le gaz s'élève très vite (0.8 m/s) dans l'atmosphère ce qui évite toute accumulation au niveau du sol en cas de fuite.
Attention à ne pas confondre avec le GPL (gaz de pétrole liquéfié : mélange de butane et de propane) qui a une densité de 2,15 et qui se répand au niveau du sol en cas de fuite.

Risque d'incendie ou d'explosion

Pour avoir une combustion avec du gaz naturel, il faut :

• un mélange air / gaz (entre 5% et 15% de gaz)
• une température d'auto-inflammation de 540 °C
• un espace confiné

Le mélange air gaz naturel a une plage d'inflammation qui est très faible et la température d'auto-inflammation est élevée. Les conditions d'inflammation sont très peu probables sur un véhicule.

Les essais effectués montrent que le gaz méthane est un des carburants les plus sécurisant.

Risque d'asphyxie / Anoxie

Le gaz naturel n'est pas toxique

• 80 / 95% de méthane (CH4)
• Pas de produit toxique
• Pas de monoxyde de carbone (CO)

En cas de fuite, le gaz naturel peut toutefois prendre la place de l'air et donc priver d'oxygène une personne se trouvant dans un espace confiné.

Du fait de la grande vitesse ascensionnelle du gaz naturel dans l'air, ce risque est minime dans des locaux convenablement aérés et encore plus faible pour les usagers de véhicules en milieu ouvert.