Ce que vous devez savoir sur le gaz naturel comme ressource énergétique

Le gaz naturel est très utilisé en France, que ce soit pour un usage domestique ou autre. Mais savez-vous comment on fait pour l’extraire, le produire et le transporter pour qu’il arrive jusqu’à chez-vous ?

 Quels sont les avantages du gaz naturel ?

Voici, dans ce qui va suivre, des informations plus profondes à propos du gaz naturel.

Sommaire

1. Le gaz naturel : définition, composants et catégories

1.1. Définition

Le gaz naturel est, comme son nom l’indique, un type de gaz naturellement présent dans l’environnement, soit qui est présent naturellement dans les roches poreuses du sous-sol sous forme gazeuse). Il fait partie des énergies fossiles telles que le pétrole, le charbon, le butane et le propane.

Le gaz naturel est souvent présent dans les mêmes zones de production que le pétrole. En effet, la matière organique qui se trouve dans le sous-sol se transforme en premier lieu en kérogène grâce à la température et à la pression. Ensuite, quand la température s’élève entre 50 et 120°C, le kérogène se décompose engendrant l’expulsion de 2 hydrocarbures : le pétrole et le gaz naturel.

En outre, plus 50 % des réserves mondiales sont partagés entre 3 pays : la Russie avec 27 % de réserves, l’Iran avec 15 % de réserves et le Qatar avec 14 % de réserves.

1.2. Composants

Le gaz naturel contient principalement du méthane (un hydrocarbure composé d’un atome de carbone et de 4 atomes d’hydrogène, CH4). Il est le résultat de la transformation de matières organiques dans les formations géologiques. En d’autres termes, il provient de la dégradation d’anciens organismes vivants (de plusieurs millions d’années).

Il contient aussi d’autres hydrocarbures : le propane (C3H8), le butane (C4H10), du pentane (C5H12) et l’éthane (C2H6).

1.3. Les natures des gaz naturels

• Thermogénique : quand il est issu de la transformation de la matière organique sous l’effet de la température et de la pression.
• Biogénique : quand il provient de la fermentation par les bactéries qui se trouvent dans les sédiments organiques.

1.4. Les catégories des gaz naturels

En fonction de la profondeur et des types de gisements, de la difficulté d’extraction et des techniques d’exploitation utilisées, le gaz naturel peut être conventionnel ou non conventionnel.

Si les gaz conventionnels sont piégés dans un gisement facile d’accès, les gaz non conventionnels, au contraire, sont difficiles à extraire.

Par ailleurs, les producteurs de gaz privilégient l’exploitation des gaz conventionnels vu qu’ils permettent un taux de récupération de 80 % alors que les gaz non conventionnels permettent un taux de récupération de seulement 20%. Néanmoins, la part de ce dernier a remarquablement augmenté aujourd’hui, particulièrement, aux États-Unis.

1.4.1. Les gaz conventionnels

Le gaz qui se trouve concentré dans les roches est naturellement piégé sous la pression sous une couverture imperméable qui permet l’existence d’un gisement.

Le gaz non associé se trouve dans les gisements de pétrole. Cependant, il n’est pas mélangé à ce dernier.

Le gaz associé se trouve en solution dans le pétrole. Il doit être séparé pendant l’extraction de ce dernier. Auparavant conçu comme un déchet, il est maintenant, soit valorisé, soit réinjecté dans les gisements de pétrole afin d’y maintenir la pression.

1.4.2. Les gaz non conventionnels

Les gaz non conventionnels représentent des réserves importantes souterraines. Leur exploitation est complexe et coûteuse. On trouve le gaz de :

• Schiste est un gaz piégé dans une roche-mère qui est très peu poreuse et imperméable.
• Le gaz de charbon est présent naturellement dans les pores du charbon.
• Le gaz compact est présent dans des petits réservoirs souterrains dont l’accès est difficile.
• Les hydrates de méthane sont piégés à basse température et sous haute pression. Ils sont présents sous les océans ainsi que dans les zones de permafrost, notamment, la Russie et l’Alaska.

Remarque : Il n’existe pas aujourd’hui une technique qui est simultanément économique et viable pour exploiter ces gisements.

2. Extraction, production et traitement du gaz naturel

Afin de pouvoir l’utiliser, le gaz naturel doit être parfois adouci et obligatoirement déshydraté pour éliminer les impuretés qu’on trouve avec le gaz en sortie de puits.

Par adoucissement, on entend dire le retrait de la principale partie des composants acides, du gaz carbonique et du sulfure d’hydrogène. Cela permet de réduire les effets néfastes de ces composants sur l’infrastructure du transport.

En d’autres termes, la production du gaz se résume en 2 phases clés :

• L’extraction du gaz sous trouvant dans le sous-sol au sein d’une formation géologique perméable ;
• L’épuration du gaz afin de le rendre utilisable lors du transport et de la consommation.

Cependant, avant de procéder à l’extraction, il faut :

• Observer la surface de la terre qui peut révéler ou non sa présence ;
• Évaluer le sous-sol ;
• Réaliser une évaluation sismique et forage.

3. Le transport du gaz naturel

Vu sa faible densité énergétique, le transport du gaz naturel présente des contraintes ayant des effets sur le développement du commerce international.

D’autre part, les coûts de transport sont très importants ce qui place la notion de distance dans le centre de la problématique de commercialisation du gaz. En effet, 2/3 de la production mondiale est commercialisée dans des pays producteurs et uniquement le tiers qui reste, fait l’objet de l’échange international.

En plus, l’éloignement progressif des zones de production de gaz naturel par rapport aux centres de consommation fait que la production mondiale est croissante.

3.1. Les types de transport des gaz naturels

3.1.1. Le transport par gazoduc 

C’est la méthode la plus utilisée. Elle est quatre ou cinq fois plus coûteuse que le transport du pétrole par pipeline.

Pour cela, le gaz naturel doit être comprimé tous les 120 à 150 km à l’aide des stations de compression. En effet, c’est la différence de pression qui permet le déplacement du gaz à une vitesse de 15 à 20 km/h.

3.1.2. Le transport par méthanier  

Cette méthode est utilisée lors des longues distances ou quand il y a des difficultés liées aux conditions géographiques ou géopolitiques des payés traversés.

Le transport par méthanier présente de plus en plus de possibilités d’arbitrages et de flexibilité sur les marchés internationaux. Cette option est actuellement à son essor et jour un rôle croissant dans les échanges des gaz.

Par ailleurs, le gaz naturel est liquéfié pour son transport. On l’appelle alors GNL (gaz naturel liquéfié) avant de le gazéifier à nouveau dans le pays acheteur.

4. Le stockage du gaz naturel

Le stockage est obligatoire afin d’assurer l’ajustement des ressources en gaz et des consommations à tout moment et pour fournir une énergie permanente au consommateur.

Le gaz naturel est souvent stocké dans des anciens gisements de pétrole ou de gaz épuisés, dans des cavités salines ou dans des nappes aquifères.

Dans les marchés libéralisés et matures, le stockage joue un rôle commercial comme un outil de support au trading.

5. Production d’énergie à gaz naturels

5.1. La cogénération commerciale au gaz naturel

La cogénération renvoie à la production combinée de chaleur-électricité (CHP). Elle présente plusieurs avantages pour les applications commerciales : les bâtiments de bureaux, les aéroports, les centres commerciaux, etc.

5.2. La cogénération industrielle au gaz naturel

La cogénération à partir des moteurs à gaz, production combinée de chaleur-électricité, offre également de nombreux avantages pour les applications industrielles :

• Les systèmes de cogénération à moteur à gaz permettent de réaliser d’importantes économies financières sur le coût de combustible utilisé afin de fournir l’électricité et la chaleur.
• Dans certains pays, l’utilisation de ce système permet de bénéficier des avantages fiscaux.

5.3. La cogénération résidentielle au gaz naturel

La PCCE (production combinée de chaleur-électricité) est utile pour les applications résidentielles. Elle se trouve aussi économique et offre des avantages fiscaux dans certains pays.

5.4. Les centrales électriques de pointe utilisant des gaz naturels

Appelées également centrales d’écrêtage de pointe, elles permettent d’aider à équilibrer les conditions énergétiques fluctuantes du réseau électrique.

5.6. Les CHP de serre avec gaz naturels

Les moteurs à gaz sont très efficaces pour donner le stimulus nécessaire à la croissance des plantes. Ils fournissent parallèlement un approvisionnement flexible d’électricité.

En outre, la chaleur, la lumière et le dioxyde de carbone (CO₂) permettent la croissance des plantes.

Par ailleurs, les moteurs à gaz alimentent l’alternateur en énergie électrique. En configuration de cogénération, ils peuvent collecter la chaleur utile.

Le dioxyde de carbone est considéré comme un sous-produit de la combustion des gaz combustibles. Il se libère dans les gaz d’échappement du moteur.

D’autre part, l’énergie électrique peut être utilisée dans l’alimentation de l’éclairage ou exportée vers le réseau. La chaleur peut être stockée sous forme d’eau chaude à utiliser en cas de besoin et enfin le CO₂ peut être épuré et utilisée dans la croissance des plantes.

6. Les autres utilisations du gaz naturel

Le gaz naturel est la troisième source énergétique utilisée dans le monde après le pétrole et le charbon. Ses utilisations sont multiples :

• La production de la chaleur pour le chauffage, la production d’eau chaude sanitaire et la cuisson.
• Le transport : ce gaz est de plus en plus utilisé pour les véhicules (GNV) et pour les transports publics urbains tels que les camions-bennes et les bus.
• La production d’électricité.

Le gaz naturel est aujourd’hui l’une des ressources énergétiques les plus utilisées dans le monde. En France, on utilise principalement le gaz naturel :

• comme source de chauffage (chauffage des locaux, production de vapeur pour l’industrie, eau chaude sanitaire)
• comme source pour la production d’électricité.

7. Les avantages et les inconvénients du gaz naturel

7.1. Les avantages du gaz naturel

• Il est moins polluant que le pétrole. En effet, sa combustion dégage 55 kg de dioxyde de carbone contre 75 kg pour le pétrole brut pour un giga joule de chaleur. En outre, contrairement au charbon, le gaz naturel ne comprend pas de soufre.
• Les réserves en gaz naturel sont importantes et les nouvelles techniques permettent de les augmenter.
• Il a une meilleure efficacité énergétique que toutes les autres énergies fossiles.
• C’est une énergie économique, performante et fiable.
• Il présente des atouts écologiques. En effet, il rejette très peu de particules, de gaz toxiques et de gaz à effet de serre par rapport aux autres énergies fossiles.

7.2. Les inconvénients du gaz naturel

• Il contient du méthane, le principal gaz à effet de serre ;
• L’approvisionnement en gaz naturel obéit aux aléas politiques des pays producteurs ;
• Il peut être un moyen de pression sur le niveau géopolitique, par exemple, la dépendance de l’Europe envers la Russie.

Conclusion

Le gaz naturel est une ressource énergétique très utilisée dans la plupart des secteurs. Ses caractéristiques font de lui une bonne alternative aux énergies énergivores. En outre, il contribue énormément à la croissance des échanges gazeux et du commerce international.