Méthanier - Définition

Introduction

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. Il est livré dans des unités portuaires spécialisées dites « port méthanier »

Le gaz naturel

Le gaz naturel est présent dans des gisements souterrains, où il cotoie généralement des gisements de pétrole. Il est composé de méthane pour 60 à 95 % (typiquement 95 %), ainsi que d'éthane, de propane, de butane et azote. Il a longtemps été négligé car présentant beaucoup moins d'intérêt que le pétrole : il est deux fois moins énergétique en moyenne que celui-ci, difficile à transporter jusqu'au consommateur et son utilisation en chimie organique est limitée. Mais l'envolée des prix du pétrole a 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.

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 retient le gaz liquide en cas de rupture de la membrane primaire.

Deux types de membranes ont été développés par une société française : Gaztransport & Technigaz (GTT) : NO96 et MarkIII. Un troisième système (CS1) a été récemment mis en service (2006), et il existe actuellement trois navires de ce type en service.

Les méthaniers à membrane (type « membrane », et non type « A »)

Le méthanier à membrane LNG BONNY (procédé Gaz Transport) à Brest.

• Membrane inox (système Technigaz) : les cuves (en général au nombre de quatre) sont isolées par des blocs de mousse polyuréthane renforcée recouvert par une membrane en inox de 1,2 mm gaufrée. La forme ondulée de la membrane permettant d’absorber les efforts dus a la contraction thermique de l’inox pendant le transport du gaz à l’état liquide (-163 °C). Exemple de méthanier de ce type : Mark III.
• Membrane Invar (système Gaz Transport) : dans ce système, l’isolation est réalisée à l'aide de caissons de contreplaqué remplis de perlite (billes de roche volcanique) ou de laine de verre recouvert d’une membrane en Invar d'une épaisseur de 0,7 mm le tout en deux couches .

Invar est un acier composé d'approximativement 36% de nickel, ce qui réduit son coefficient d'expansion thermique (limite les forces de traction internes dues à la dilatation/rétraction du métal). L'aspect n'est donc plus gaufré étant donné qu'il y a moins de tensions mais s'approche plus d'un plancher à lattes parallèles. La déformation du métal n'a pas lieu, à la différence des membranes inox.

• Il existe d'autre systèmes à membrane développés en interne, notamment par GTT ; c'est une combinaison des membranes Invar et de l'isolation polyuréthane.
• Isolation des cuves (Invar ou Inox) : la citerne doit être vue comme une double succession d'une membrane(Invar ou inox) et d'un caisson de contreplaqué (épaisseur approx. 20cm).La première isolation (la plus proche de la cargaison) est appelée inter-barrier space, la seconde (plus proche de l'eau) insulation space. Ces deux épaisseurs sont inertées à l'azote (descend la concentration d'oxygène sous 2%, en augmentant celle de l'azote, afin d'éviter tout risque d'ignition, d'explosion).

Les navires à membranes constituent en 2009 plus de 60% de la capacité de transport mondiale de GNL et plus de 85% en termes de navires du carnet de commande. Cette technologie est la seule qui ait permis à ce jour la réalisation de navires de grandes dimension de type QFLEX (210000 m3) et QMAX (260000 m3) qui desservent actuellement les consommateurs à partir de gaz extrait et liquéfié au Qatar.

Les méthaniers à sphère (type B & type C)

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 recouvertes d'une isolation. Les sphères ne sont pas intégrées à la coque et dépassent du pont du navire. Les méthaniers à sphère sont également appréciés par les armateurs et sont moins sensibles au sloshing que les navires à membrane. Toutefois, cette particularité ne constitue aucunement un avantage dans l'utilisation des cuves des navires à sphère avec des remplissage partiels, ces dernières étant (autant) sensibles (que les membrnes) aux chocs thermiques résultant du balayage des parois de cuve par le liquide froid. Par ailleurs, à capacité de transport égale, les navires à cuves sphériques sont plus longs, plus larges et plus lourds que leurs concurrents à membrane, ce qui justifie ne grande partie la place de leader mondial actuellement occupée par la technologie française à membrane. Par contre, les methaniers en type B n'ont jamais eu aucun problème de sloshing, ce qui est assez fréquent sur les membranes, et peut conduire à la perte du navire.

• Sphérique type B: même principe que 'Prismatic', mis à part que ces citernes sont spheriques....

ex: marque 'Moss-Rosenberg'. (Transport à -163 °C)

• Sphérique type C: ces citernes sont prévues et renforcées pour transporter le gaz liquéfié par compression et non-pas par refroidissement. Ce qui signifie que la température est ambiante mais la pression élevée (17 bar). Ce mode de transport est le moins exigeant pour l'équipage, le gaz n'exigeant aucune attention particulière une fois enfermé et pressurisé dans les citernes. (Transport à température ambiante, mais pressurisé)

Les méthaniers prismatiques (type B)

Les méthaniers prismatiques (SPB) sont constitués de conteneurs en aluminium indépendants dans la coque. Ce principe est utilisé par le Japonais IHI sur le Polar Eagle et l'Artic Sun, et le coréen Samsung HI qui en construit trois pour Flex LNG (2009). Le transport s'effectue à -163 °C. Ces citernes ont été développées par études analytiques effectuées sur des maquettes. L'architecture de ces citernes est étudiée plus précisément que celle des type A, on a de meilleurs comptes rendus quant à la résistance à la fatigue, aux tensions et à la propagation de fissures éventuelles. Ainsi pour les citernes type B, une seule isolation est nécessaire : la citerne est posée sur la coque du navire, on ne place une seconde isolation qu'entre le fond de la citerne et la quille du navire, pour protéger l'armature de la coque d'un écoulement éventuel de gaz liquide qui pourrait, en gelant l'acier, causer un affaiblissement de la structure. Le coût des recherches au développement est donc compensé par la réduction de l'épaisseur d'isolation supplémentaire.