Méthanier - Définition

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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 présent dans des gisements souterrains, où il cotoie généralement des gisements de pétrole. Il est composé de méthane pour 60 à 95 % (typiquement 90), 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 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 du gaz naturel

Le gaz naturel a longtemps été transporté uniquement par voie de terre via desgazoducs. Différents facteurs ont favorisé ces dernières années le développement du mode de transport maritime 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. Aujourd'hui le transport par méthanier a une part modale un peu inférieure à 10% du volume de gaz transporté. Les principales routes fréquentées par les méthaniers relient les champs de production de l'Indonésie au Japon, ceux du Moyen Orient aux pays développés (Japon, Europe, Etats-Unis), ceux du Nigéria et de l'Algérie à l'Europe.

Mode de transport

À température et pression ambiante, le gaz naturel possède une masse volumique très faible. Ainsi, pour le transporter dans des conditions économiquement viables, il est nécessaire d'augmenter sa masse volumique.

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

  • en le liquéfiant: pour le conserver à l'état liquide, sa température est maintenue à environ -160°C ;
  • en augmentant la pression.

Pour le transport du gaz naturel liquéfié (GNL), c'est la première méthode qui est retenue. Le GNL est ainsi transporté à pression atmosphérique à la température de - 160° C. Cette température est maintenue en confinant le gaz liquéfié dans des citernes comportant un isolant thermique. L'isolation ne peut empêcher une partie de la cargaison de se réchauffer et de repasser à l'état gazeux durant le transport à raison de en moyenne de 0,15% du volume total par jour. Le gaz qui s'échappe est selon le type de méthanier et la quantité évaporée brulé pour la propulsion du méthanier, libéré dans l'atmosphère au moyen de cheminées coiffant les cuves, ou sur certains modèles récents reliquéfiés.

Le méthane a une densité particulièrement faible de 0,422 kg/m3. Pour un même tonnage, ses citernes occupent un volume beaucoup plus important que sur un pétrolier.

Le méthanier : un navire 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. Sa cargaison est transportée généralement dans 4 à 5 cuves. En 2006 le plus grand méthanier du monde, le Provalys livré à Gaz de France, avait une capacité de 156 000 m3 pour une longueur de 290 mètres, une largeur de 43 mètres, un tirant d'eau de 12 mètres et un tirant d'air de 40 mètres. Les méthaniers se déplacent généralement à une vitesse 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 air / gaz se trouve dans les limites de combustion (proportion de GNL comprise entre 5 et 15%). Théoriquement si l'ensemble de la cargaison d'un gros méthanier s'échappait et s'enflammait simultanément la puissance de l'explosion pourrait représenter plusieurs fois la puissance de la bombe nucléaire d'Hiroshima. Le navire lui-même ne peut pas exploser, car le GNL qui reste à l'intérieur du navire privé de comburant 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 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 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 dans les espaces dédiés à l'habitation. Pour limiter l'impact d'une explosion, dans de nombreux pays, dès qu'un méthanier s'est engagé dans un chenal, l'accès au chenal est interdit à tout autre navire (dans le cas où les bateaux se croiseraient). Un bateau 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 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 de 4) sont isolées par des blocs de mousse polyuréthane renforcée recouvert par une membrane inox de 1,2 mm gaufrée. Les ondes 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 remplie de perlite ou de laine de verre recouvert d’une membrane Invar (Invar pour invariable, alliage à très faible coefficient de dilatation) le tout en deux couches .

Les méthaniers à sphère

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 recouvertes d'une isolation. Les sphères ne sont pas intégrées à la coque et dépassent du pont 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.IHI et le coréen Samsung Heavy

Constructions

La plupart des méthaniers sont fabriqués en Asie. La Corée du Sud est en tête des productions mondiales avec les chantiers navals de Daewoo, 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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