Le gaz naturel du puit au consommateur

Publié le 02.07.2024

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Collège Lycée

Histoire, géographie et géopolitique

Le gaz naturel est une source d’énergie stratégique dans le monde d’aujourd’hui, ainsi que le conflit en Ukraine l’a montré. On le considère souvent comme une énergie de transition, car il est moins polluant que les autres énergies fossiles et a de multiples usages. Voici comment le gaz naturel est extrait, traité, transporté, stocké et distribué depuis la production jusqu’à la consommation. C’est ce qu’on appelle la « chaîne de valeur » de la filière gaz.

La plateforme PARAGON L1115 près des côtes du Qatar

La production on-shore et off-shore

Formé pendant des millions d’années à partir de sédiments organiques, le gaz naturel est extrait à partir de gisements souterrains, soit sous une surface terrestre ( ), soit sous la mer ( ). L’opération consiste à faire remonter le gaz en effectuant un , parfois jusqu’à 6 000 mètres de profondeur.

Après la séparation de différents produits, le gaz, constitué essentiellement de méthane (CH₄), est dirigé vers les installations qui assurent le transport. Celui-ci s’effectue sous deux formes : soit à l’état gazeux, par des canalisations terrestres ou sous-marines, appelées gazoducs, soit à l’état liquide, par des méthaniers.

Le transport à l’état gazeux par gazoducs

Les échanges du gaz par liaisons fixes sont encore dominants, surtout au sein d’un même continent. Il y a des gazoducs terrestres, par exemple ceux qui composent le réseau russe et ses prolongements extérieurs. Les gazoducs sont généralement enterrés pour raisons de sécurité. Le gaz doit être comprimé tous les 150 km par des stations de compression, afin d’assurer sa circulation à une vitesse de 15 à 20 km/h. Il y a aussi des gazoducs sous-marins, par exemple ceux qui relient les gisements norvégiens aux terminaux européens. Le transport par gazoducs se fait de point à point, selon des cheminements fixes, entre des pays partenaires tenus par des contrats de long terme.

Le transport à l’état liquide par bateau

Le transport du gaz sous sa forme liquide – le GNL, gaz naturel liquéfié – offre à l’inverse une très grande flexibilité. Les bateaux qui le transportent peuvent même changer d’itinéraire selon les achats et les ventes réalisés à un instant donné. La crise ukrainienne a ainsi poussé les pays européens à remplacer le gaz russe reçu par gazoduc par du GNL des Etats-Unis ou du Golfe livré par méthaniers. Il faut porter le gaz à l’état liquide, à une température d’environ -160 °C. Cela est réalisé dans des usines de . Liquide, le gaz naturel est environ 600 fois moins volumineux que sous forme gazeuse, tout en conservant les mêmes propriétés : il est incolore, non toxique, et ininflammable en absence d’oxygène. Il est ensuite chargé sur des navires spécifiques, les méthaniers.

Premier chargement du navire LNG Adventure au terminal de liquéfaction Cameron LNG en Louisiane, USA en 2021

L’essor des méthaniers

L’utilisation du GNL est en essor rapide. En 2022, environ 700 méthaniers sillonnaient les océans du monde et 200 étaient en commandes, essentiellement dans les chantiers sud-coréens. Ces grands navires, longs de 200 à 350 m, transportent jusqu’à 260 000 m³ de GNL. Ils sont capables de le maintenir à -160 °C tout au long de milliers de kilomètres.

Le type de plus en plus utilisé est celui des méthaniers dits « à membrane » dont les cuves épousent les contours d’une double coque. Il existe aussi des méthaniers équipés de quatre ou cinq cuves sphériques en aluminium que l’on voit dépasser de la coque. Mais ils ont une moindre contenance.

La plateforme LNG de Mukran, près de Hambourg, sur la mer Baltique, reçoit les méthaniers pour assurer la regazéification et l’injection du gaz sur le réseau allemand

La regazéification du gaz naturel

Une fois arrivé dans un terminal de réception, le GNL est regazéifié par réchauffement, soit grâce à la de l’eau de mer, soit en chauffant de l’eau. Enfin, le gaz est expédié dans le réseau de transport du pays concerné.

Pour gagner en rapidité et en flexibilité, les compagnies installent de plus en plus des terminaux méthaniers flottants, ancrés au large de ports, pour réceptionner les cargaisons de GNL et les regazéifier. Ces unités flottantes de stockage et de regazéification[1], sont souvent d’anciens méthaniers qui reçoivent des équipements pour réaliser les transbordements, le traitement du gaz à bord et la connexion au réseau de distribution à terre.

[1] En anglais : FSRU = Floating Storage and Regasification Unit

Le stockage du gaz

La consommation de gaz naturel varie avec les saisons, en fonction des besoins en chauffage. Par exemple, les Français consomment 8 fois plus de gaz naturel en hiver qu'en été. Pour pouvoir ajuster l'offre à la demande, il est nécessaire de stocker le gaz naturel.

Le stockage en cuve géante n’est pas une méthode de stockage à long terme. La solution est de stocker le gaz dans un réservoir naturel souterrain, un peu comme si l'on créait un gisement artificiel.

La méthode la plus utilisée est le stockage en nappe : le gaz est injecté dans une couche souterraine de roche poreuse contenant de l’eau et recouverte d’une couche imperméable. Il est ainsi possible de conserver de grandes quantités de gaz. La France par exemple, peut stocker un tiers de sa consommation annuelle de gaz dans des réserves souterraines.

Image d'une chaudière à gaz utilisée pour le chauffage domestique et la production d'eau chaude sanitaire.

Les multiples usages du gaz

Le gaz naturel a de multiples usages. En Europe, 55 % de la consommation de gaz est consacrée à la production d’ , à des industries très diverses, notamment la , et au transport. C’est une source d’énergie très flexible, d’un bon rendement et dont les émissions de sont deux fois moins élevées que celles des centrales à charbon.

Il est aussi très utilisé dans la vie domestique pour le chauffage, la production d’eau chaude et la cuisson. 40 % de la consommation de gaz naturel en Europe - 21 % au niveau mondial- est destinée au secteur résidentiel/tertiaire.

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