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Construire des stations de gaz naturel comprimé fiables

Distribution de gaz naturel comprimé Swagelok

Trois choix judicieux concernant les systèmes fluides pour améliorer les stations de distribution de GNC

Charles Hayes, ingénieur principal chargé du développement de nouveaux produits chez Swagelok, et Paul LeStrange, représentant technique pour les carburants de substitution chez Swagelok San Diego

Depuis toujours, on associe camions, bus urbains et autres gros véhicules à des émanations de gazole ainsi qu’à des fumées noires à la sortie des échappements.

Cette vision n’est toutefois plus d’actualité en 2021. Au fur et à mesure que les réglementations relatives aux émissions se durcissaient partout dans le monde, la course aux solutions de remplacement dans le domaine des transports s’est accélérée. Le gaz naturel comprimé (GNC) est devenu l’un des carburants de substitution les plus en vue de par la puissance qu’il est capable de fournir, son bon rapport coût-efficacité et la quantité bien moindre de dioxyde carbone qu’il rejette par rapport aux combustibles fossiles. Partout, on a vu les véhicules fonctionnant au GNC proliférer sur les routes et les autoroutes.

Le GNC devrait continuer à gagner du terrain. Songez notamment que le gouvernement des États-Unis a récemment prolongé le crédit d’impôt accordé pour la construction d’infrastructures de distribution de carburants de substitution. À ce titre, toute construction d’une infrastructure de distribution – de gaz naturel mais aussi d’autres carburants de substitution – réalisée d’ici le 31 décembre 2021 donnera droit à un crédit d’impôt équivalent à 30 % du coût des travaux. Des mesures d’incitation similaires existent dans le monde entier, ce qui a encouragé la construction d’un réseau fiable de stations qui font du GNC un carburant de plus en plus viable à grande échelle.

Pour tirer le meilleur parti de ces opportunités et créer une infrastructure fiable pour les stations de distribution de gaz naturel comprimé, que ce soit pour le grand public ou pour des flottes de véhicules, les constructeurs doivent réfléchir à la façon dont ils vont pouvoir concilier, d’un côté, la nécessité de construire vite, et de l’autre, la sécurité et l’intégrité des dispositifs de remplissage. Au moment d’acheter des composants de systèmes fluides pour des infrastructures de distribution de GNC, pensez aux trois points suivants :

1. Optimisez l’efficacité et l’intégrité des systèmes en optant pour des systèmes préassemblés

Une station typique est constituée d’un réseau complexe de conduites (tuyaux filetés ou tubes), de vannes et d’autres composants chargés d’acheminer le gaz sous pression de la source jusqu’au réservoir du véhicule. Tout au long du trajet, le gaz comprimé à la pression requise est acheminé via des panneaux de priorité de remplissage et des vannes jusqu’aux pompes et flexibles, et enfin jusqu’au véhicule via une vanne spéciale.

Il est possible de faire assembler hors site par des professionnels des systèmes fluides préfabriqués complets, qui permettront d’accélérer la construction et de s’assurer que l’assemblage a été réalisé correctement.

La conception et l’assemblage de ces systèmes nécessitent des connaissances particulières pour obtenir une configuration efficace, ainsi que des techniques de montage sûres. Par exemple, en partant d’un tube de grande longueur, un monteur saura trouver où le cintrer et comment l’intégrer correctement dans le système en se conformant aux meilleures pratiques établies.

Les connaissances nécessaires pour effectuer ce travail avec efficacité ne sont pas particulièrement répandues, et il n’est pas toujours facile de trouver des employés possédant l’habileté nécessaire pour réaliser ces tâches. Des sous-systèmes préassemblés provenant d’un fournisseur digne de confiance pourront aider les constructeurs à surmonter ces difficultés. Il est possible de faire assembler hors site par des professionnels des systèmes fluides préfabriqués complets, qui permettront d’accélérer la construction et de s’assurer que l’assemblage a été réalisé correctement.

2. Renforcez la sécurité des systèmes en choisissant des raccordements parfaitement étanches à haute pression

Une fois la station construite, la sécurité de l’installation et de ses utilisateurs devient la priorité absolue. Les pompes des distributeurs doivent pouvoir être actionnées facilement et en toute sécurité par les conducteurs. Cela implique d’éliminer les risques de fuite dans l’ensemble de la station et de pouvoir abaisser correctement la pression du gaz entre la source et la pompe.

Bien que le gaz naturel soit une source d’énergie répandue que les gens ont l’habitude d’utiliser, les pressions associées au GNC posent plusieurs difficultés majeures. Par exemple, la pression à laquelle le GNC est stocké dans les stations est nettement supérieure à la pression du gaz lorsqu’il entre dans le réservoir du véhicule. La détente du gaz pendant le remplissage entraîne une forte baisse de sa température due à l’effet Joule-Thomson.

Avec des raccords filetés traditionnels, il est difficile de maintenir durablement une étanchéité parfaite en raison des pressions mises en œuvre et des fortes variations de la température du gaz. Au problème d’une possible altération des raccordements filetés entre composants au fil du temps, s’ajoute la possibilité de voir ces composants se dilater et se contracter sous l’effet des variations de température, si ceux-ci ont été fabriqués dans des matériaux de moindre qualité. Tout cela peut représenter un risque important pour la sécurité. C’est pourquoi il est impératif de choisir des composants de qualité, notamment des raccords conçus pour préserver l’intégrité de systèmes exploités dans des environnements difficiles.

3. Améliorez la fiabilité des systèmes en privilégiant des matériaux de qualité supérieure

Comme les raccordements filetés traditionnels, les matériaux classiques ne sont pas toujours adaptés aux applications des infrastructures de distribution de GNC, dans lesquelles la fiabilité et l’intégrité à long terme constituent des impératifs.

Les tubes et tuyaux en acier au carbone, par exemple, sont performants dans de multiples applications générales. En revanche, dans des applications aux enjeux plus importants et qui mettent en œuvre des pressions plus élevées – ce qui est le cas dans une station de GNC –, les performances de l’acier au carbone pourront être insuffisantes du fait de la forte sensibilité du matériau à la corrosion. La teneur en humidité importante du gaz naturel est de nature à favoriser le phénomène de corrosion avec des matériaux comme l’acier au carbone. Situées en extérieur, les stations de GNC doivent par ailleurs faire face aux éléments. Or, la pluie et la neige augmentent aussi le risque de corrosion.

La corrosion peut engendrer la formation de petites cavités à la surface d’un matériau, et même la plus petite d’entre elles finira par créer des problèmes du fait des pressions nécessaires pour distribuer le GNC, d’où l’importance de bien choisir les matériaux lors de la conception des infrastructures. L’acier inoxydable 316/316L est un bon choix pour les systèmes de distribution. De plus, opter pour des aciers inoxydables possédant des teneurs élevées en nickel et en chrome offrira une protection encore meilleure contre la corrosion. Cela pourra contribuer aux bonnes performances des systèmes sur le long terme, sans que vous ayez constamment à procéder à des opérations de maintenance ou au remplacement de pièces.

Alors que les véhicules au GNC se répandent dans le monde entier, il devient indispensable de mettre en place une infrastructure fiable. Il est possible de construire des systèmes efficaces, sûrs pour les utilisateurs et fiables dans la durée, en travaillant avec des fabricants qui sauront vous proposer des assemblages et des composants de qualité, adaptés aux conditions qui caractérisent les systèmes de distribution de GNC.

Vous désirez en savoir plus ? Nos ingénieurs et nos spécialistes, qui ont participé à la réalisation d’infrastructures ultraperformantes pour la distribution du GNC partout dans le monde, seront heureux de pouvoir contribuer à la réussite de votre prochain projet.

Découvrir plus en détail les solutions Swagelok pour le secteur des transports

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