Méthanier
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Le méthanier LNG Bonny en escale à Brest
Le méthanier LNG Bonny en escale à Brest

Un méthanier est un navire servant à transporter du gaz naturel liquéfié dans ses citernes. On appelle ces navires aussi LNG (Liquefied natural gas) tankers.

Le gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme gazeuse.)

Le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz...) naturel est présent dans des gisements souterrains, où il cotoie généralement des gisements de pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le...). Il est composé de méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état...) pour 60 à 95 % (typiquement 90), ainsi que d'éthane, de propane, de butane et azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de numéro atomique 7. Dans le langage courant, l'azote désigne le gaz diatomique diazote N2, constituant...). Il a longtemps été négligé car présentant beaucoup moins d'intérêt que le pétrole : il est deux fois moins énergétique en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des...) que celui-ci, difficile à transporter jusqu'au consommateur et son utilisation en chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) est limitée. Mais l'envolée des prix du pétrole ont favorisé ces dernières années son exploitation à des fins commerciales et sa production, qui croit régulièrement d'environ 3% par an s'établissait en 2005 entre 2500 et 3000 milliards de m3.

Le transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par...) du gaz naturel

Le gaz naturel a longtemps été transporté uniquement par voie de terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre...) via desgazoducs. Différents facteurs ont favorisé ces dernières années le développement du mode de transport maritime (Le transport maritime est le mode de transport le plus important pour le transport de marchandises (marine marchande). Le transport de personnes par voie maritime a perdu beaucoup d'importance du fait de l'essor de l'aviation...) qui croit plus vite que le transport par gazoduc : l'éloignement des champs de production par rapport aux zones de consommation (les gazoducs ne traversent pas les mers), la souplesse apportée par ce mode de transport (Un mode de transport, ou moyen de transport, ou système de transport, est une forme particulière de transport qui se distingue principalement par le véhicule utilisé, et par conséquent...). Aujourd'hui le transport par méthanier (Un méthanier est un navire servant à transporter du gaz naturel liquéfié dans ses citernes. On appelle ces navires aussi LNG (Liquefied natural gas) tankers.) a une part modale un peu inférieure à 10% du volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de gaz transporté. Les principales routes fréquentées par les méthaniers relient les champs de production de l'Indonésie (L'Indonésie, officiellement la République d'Indonésie (en indonésien Republik Indonesia), est un pays transcontinental d'Asie du Sud-Est et...) au Japon, ceux du Moyen Orient (L'orient correspond au point cardinal est, et s'oppose à l'occident (l'ouest).) aux pays développés (Les pays développés à économie de marché (PDEM) sont des pays dont la majorité de la population accède à tous ses besoins vitaux ainsi qu'à un certain confort et à...) (Japon, Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme l’extrémité occidentale du...), Etats-Unis), ceux du Nigéria et de l'Algérie à l'Europe.

Mode de transport

À température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est...) et pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) ambiante, le gaz naturel possède une masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une caractéristique du matériau appelée masse volumique: ) très faible. Ainsi, pour le transporter dans des conditions économiquement viables, il est nécessaire d'augmenter sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation...) volumique.

Il y a deux méthodes pour augmenter la masse volumique du gaz naturel:

  • en le liquéfiant: pour le conserver à l'état liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.), sa température est maintenue à environ -160°C ;
  • en augmentant la pression.

Pour le transport du gaz naturel liquéfié (Le gaz naturel liquéfié (abrégé en GNL) consiste simplement en du gaz naturel (composé essentiellement de Méthane) condensé à l’état liquide (réduction du volume original d'environ 1/600)....) (GNL), c'est la première méthode qui est retenue. Le GNL est ainsi transporté à pression atmosphérique (La pression atmosphérique est la pression de l'air en un point quelconque d'une atmosphère.) à la température de - 160° C. Cette température est maintenue en confinant le gaz liquéfié dans des citernes comportant un isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes. On distingue : les isolants électriques, les isolants thermiques, les isolants...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes...). L'isolation ne peut empêcher une partie de la cargaison (La cargaison (de l'occitan gascon cargar: charger) est l'ensemble des marchandises transportées. Le terme s'applique au transport de bétail mais ne s'applique pas aux passagers.) de se réchauffer et de repasser à l'état gazeux durant le transport à raison de en moyenne de 0,15% du volume total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est pas...) par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...). Le gaz qui s'échappe est selon le type de méthanier et la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) évaporée brulé pour la propulsion (La propulsion est le principe qui permet à un corps de se mouvoir dans son espace environnant. Elle fait appel à un propulseur qui transforme en...) du méthanier, libéré dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) au moyen de cheminées coiffant les cuves, ou sur certains modèles récents reliquéfiés.

Le méthane a une densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour...) particulièrement faible de 0,422 kg/m3. Pour un même tonnage, ses citernes occupent un volume beaucoup plus important que sur un pétrolier (Un pétrolier est un navire citerne servant à transporter le pétrole ainsi que ses dérivés (essence). Pour le transport d'autres liquides, les navires ont d'autres appellations : les méthaniers qui transportent le...).

Le méthanier : un navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de...) aux caractéristiques typées

Un méthanier présente de nombreuses particularités découlant des caractéristiques physiques du GNL, de la dangerosité de ce type de cargaison et de sa température de stockage.

Du fait de la faible densité du GNL qui nécessite de grands volumes, le méthanier est un navire haut sur l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.). Sa cargaison est transportée généralement dans 4 à 5 cuves. En 2006 le plus grand méthanier du monde (Le mot monde peut désigner :), le Provalys livré à Gaz de France (Gaz de France est un groupe énergétique français spécialisé dans le transport et la distribution de gaz naturel. Sa maison mère est la SA Gaz de...), avait une capacité de 156 000 m3 pour une longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de...) de 290 mètres, une largeur (La largeur d’un objet représente sa dimension perpendiculaire à sa longueur, soit la mesure la plus étroite de sa face. En géométrie plane, la largeur est la plus petite des deux mesures d'un...) de 43 mètres, un tirant d'eau de 12 mètres et un tirant d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude, il est nécessaire de pressuriser les cabines des...) de 40 mètres. Les méthaniers se déplacent généralement à une vitesse (On distingue :) moyenne de 19 noeuds.

Le GNL s'il arrive à s'échapper, à la suite d'une rupture de la coque, s'évapore et peut, à la moindre étincelle, s'enflammer si le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat...) air / gaz se trouve dans les limites de combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) (proportion de GNL comprise entre 5 et 15%). Théoriquement si l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble),...) de la cargaison d'un gros méthanier s'échappait et s'enflammait simultanément la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) de l'explosion (Une explosion est la transformation rapide d'une matière en une autre matière ayant un volume plus grand, généralement sous forme de gaz....) pourrait représenter plusieurs fois la puissance de la bombe nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) d'Hiroshima. Le navire lui-même ne peut pas exploser, car le GNL qui reste à l'intérieur du navire privé de comburant (Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété de permettre la combustion d'un combustible. Le principal comburant est le dioxygène.) ne peut pas s'enflammer.

Pour réduire ce risque le méthanier est pourvu d'une double coque qui permet, en cas d'accident (échouage, collision), de limiter la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un sujet de grande importance donnant lieu à...) qu'une cuve soit éventrée. La cuve elle meme comporte une double barrière remplie d'azote gazeux destiné à empêcher toute réaction avec l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) atmosphérique. Il est à noter qu'un tel accident n'est jamais arrivé, et que les dispositifs de détection de fuite de gaz et de lutte contre l'incendie sont si fiables que le personnel est autorisé à fumer (Fumer est une pratique consistant à brûler une substance pour en inhaler la fumée par la bouche ou le nez.) dans les espaces dédiés à l'habitation. Pour limiter l'impact d'une explosion, dans de nombreux pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas...), dès qu'un méthanier s'est engagé dans un chenal, l'accès au chenal est interdit à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) autre navire (dans le cas où les bateaux se croiseraient). Un bateau (Un bateau est une construction humaine capable de flotter sur l'eau et de s'y déplacer, dirigé ou non par ses occupants. Il répond aux besoins du transport maritime ou fluvial, et...) peut suivre un méthanier mais en aucun cas le croiser.

Une autre particularité des méthaniers est qu'ils sont sont le plus souvent propulsés par une installation à vapeur (), bien que ce mode de propulsion tende aujourd'hui à être remplacé par un diesel admettant aussi bien des carburants classiques que du GNL. En effet, le GNL liquéfié s'évapore naturellement malgré l'isolation des cuves (il existe d'ailleurs des mâts de décharge obturables afin d'évacuer ce gaz à l'atmosphère en toute sécurité). Dans la mesure du possible, ces pertes sont récupérées afin d'alimenter les chaudières en remplacement du Fuel Oil ou en complément. De ce fait, ce type de navire est probablement le plus économique en pétrole, et peu polluant (Le polluant a pour définition la plus souvent retenue : un altéragène biologique, physique ou chimique, qui audelà d'un certain seuil, et parfois dans certaines conditions (potentialisation),...) étant donné la qualité de la combustion du gaz. Il existe aujourd'hui de nouveaux types de méthaniers propulsés par un système diesel-électrique, ces installations ayant un rendement supérieur.

Différents types de méthanier

À travers le monde, on compte, en 2005, environ 150 méthaniers en service.

Il y a actuellement 3 types de méthaniers correspondant chacune à une technique de fabrication des cuves : les méthaniers à membrane, à sphères et les Prismatic IHI.

Pour le premier système, les cuves sont intégrées à la coque du navire. Dans les deux premiers cas, il existe une membrane dite secondaire qui est censée retenir le gaz liquide en cas de rupture de la membrane primaire.

Ces deux types de membranes ont été développés par une société française : Gaztransport & Technigaz.

Les méthaniers à membrane

Le méthanier à membrane LNG BONNY (procédé Gaz Transport) à Brest.
Le méthanier à membrane LNG BONNY (procédé Gaz Transport) à Brest.
  • Membrane inox (système Technigaz) : les cuves (en général au nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de 4) sont isolées par des blocs de mousse polyuréthane renforcée recouvert par une membrane inox de 1,2 mm gaufrée. Les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) de la membrane permettant d’absorber les efforts dûs a la contraction thermique de l’inox pendant le transport du gaz à l’état liquide (-163°C).
  • Membrane Invar (système Gaz Transport) : dans ce système, l’isolation est réalisée à l'aide de caissons de contreplaqué (Le contreplaqué et le lamibois sont la superposition de plaques de bois déroulées, Son épaisseur peut varier selon son utilisation, généralement de 1 à 50 mm.) remplie de perlite ou de laine de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice SiO2) et de fondants, le...) recouvert d’une membrane Invar (Invar pour invariable, alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments chimiques.) à très faible coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace...) de dilatation) le tout en deux couches .

Les méthaniers à sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une sphère est une surface constituée de tous les points...)

Le méthanier à sphères LNG RIVERS dans le goulet de Brest.
Le méthanier à sphères LNG RIVERS dans le goulet de Brest.

Les méthaniers à sphère se composent de 4 à 5 cuves sphériques en aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13. C’est un élément important sur la Terre avec...) recouvertes d'une isolation. Les sphères ne sont pas intégrées à la coque et dépassent du pont (Un pont est une construction qui permet de franchir une dépression ou un obstacle (cours d'eau, voie de communication, vallée, etc.) en passant...) du navire.

Les méthaniers Prismatic IHI SPB LNG FSRU

Les méthaniers prismatic sont constitués de container inox a gaz rapportés dans la coque, principe IHI Japonais voir Polar Eagle et Artic Sun (Sun Microsystems (NASDAQ : SUNW) est un constructeur d'ordinateurs et un éditeur de logiciels américain.).IHI et le coréen Samsung Heavy

Constructions

La plupart des méthaniers sont fabriqués en Asie (L'Asie est un des cinq continents ou une partie des supercontinents Eurasie ou Afro-Eurasie de la Terre. Il est le plus grand continent (8,6 % de la surface totale terrestre ou...). La Corée du Sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) est en tête des productions mondiales avec les chantiers navals de Daewoo (Daewoo est un groupe industriel sud-coréen, présent dans le domaine des armes, de l'électroménager, des appareils électroniques, et même de l'automobile. La division automobile, rebaptisée GM-Daewoo, est,...), Samsung et Hyundai. Le Japon est le second producteur.

Les plus grands en service ont une capacité de 140 000 m³ et les Chantiers de l'Atlantique à Saint-Nazaire ont livré fin 2006 un navire un peu plus grand (longueur de 290 mètres, largeur de 43,5 mètres et un tirant d'eau de 11,7 mètres pour une capacité de 154 000 m³).

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