CHAUFFAGES AU GAZ NATUREL : APPLICATIONS ET CONSIDÉRATIONS
Last updated on octobre 31st, 2022 at 06:50 pm
Parmi les sources d’énergie alternatives, le gaz naturel est l’hydrocarbure qui brûle le plus proprement. Il est transporté à l’état gazeux par des gazoducs jusqu’aux communautés les plus éloignées, où il sert de combustible pour le chauffage ou la cuisine. En raison de sa polyvalence, le gaz naturel est également comprimé en gaz liquéfié et transporté sur de grandes distances par des transporteurs de GNL.
Découvert en profondeur dans des formations géographiques sous la surface de la terre. Le gaz naturel est principalement composé de méthane (CH4) avec des traces de vapeur d’eau et de dioxyde de carbone. Les gisements de gaz naturel sont exploitables pendant 230 ans avec des réserves énormes et une demande constante.
Le gaz naturel est extrait à l’aide de la technologie actuelle disponible pour l’exploration et la production d’hydrocarbures. En tant que source d’énergie, le gaz naturel est si polyvalent qu’une centrale électrique au gaz met moins de temps pour démarrer qu’une centrale au charbon ou au mazout. La disponibilité du gaz naturel liquéfié dans le monde entier en fait une source d’énergie qui comble les lacunes. Lorsque des perturbations de l’approvisionnement à court terme sont susceptibles d’entraîner des pénuries d’énergie, l’optimisation du GNL devient cruciale. Suite à la catastrophe de Fukushima, le Japon a recouru aux centrales électriques alimentées au GNL pour remplacer la capacité perdue des centrales nucléaires.
CONCEPTS DE CHAUFFAGE
Rendement énergétique
Le rendement énergétique est le rapport entre l’énergie contenue dans le combustible et sa conversion en chaleur. Une partie de l’énergie stockée dans le combustible est gaspillée en chaleur ou perdue dans une combustion incomplète, un démarrage à froid et les gaz de combustion. Une partie du contenu thermique du combustible est ainsi perdue.
Rendement saisonnier et rendement énergétique annuel (AFUE)
Ce rendement tient compte du démarrage à froid et de l’incapacité du système de chauffage à atteindre un état stable. Celui-ci ne fonctionnera pas assez longtemps, surtout par temps doux, au début et à la fin de la session de chauffage. Le rendement énergétique annuel est une mesure de rendement saisonnier.
La capacité d’un système de chauffage particulier est mesurée en kilowatts ou kW, en mégajoules par heure ou MJ/h, en unités thermiques britanniques par heure (Btu/h). La consommation de propane est mesurée en litres ou L, tandis que la consommation de gaz naturel est mesurée en mètres cubes ou pieds cubes.
Rendement en régime permanent
Le rendement en régime permanent est l’opposé du rendement saisonnier. Il est mesuré lorsque le système a atteint son état d’équilibre après avoir fonctionné suffisamment longtemps, en déduisant le démarrage à froid. Ainsi, on atteint la température de fonctionnement optimale. Il est difficile d’atteindre un état stable d’efficacité en raison des changements des paramètres de fonctionnement, généralement requis pour l’occupation et le confort.
Gaz naturel et préchauffeurs en ligne pour les générateurs à turbine à gaz
Les préchauffeurs de gaz naturel jouent un rôle essentiel dans l’industrie. Ils utilisent des thermoplongeurs électriques pour élever la température du gaz naturel (gaz combustible) afin de garantir une réaction chimique correcte. Ils permettent d’optimiser et d’obtenir un rendement maximal. Les préchauffeurs de gaz naturel les plus courants sont des réchauffeurs en ligne avec des thermoplongeurs électriques, qui transfèrent la chaleur au gaz naturel avec précision et contrôle pour atteindre la température souhaitée.
Le prétraitement du gaz combustible est optimisé pour l’élimination de la condensation et le préchauffage. Il permet d’augmenter considérablement l’efficacité des générateurs à turbines à gaz. Comme ces installations de production d’énergie sont classées dans la catégorie zone dangereuse, les thermoplongeurs électriques de type à bride en ligne sont montés sur le châssis de démarrage électrique avec une classification de classe 1. Les thermoplongeurs électriques en ligne de type à circulation avec raccords à brides empêchent l’effet Joule Thompson. La réduction de la pression du gaz naturel entraîne une baisse de la température, ce qui provoque la condensation de l’humidité et d’autres problèmes de fiabilité.
D’autres applications types des thermoplongeurs en ligne se trouvent dans les installations industrielles fonctionnant à des températures inférieures à zéro. Les thermoplongeurs électriques en ligne sont utilisés comme préchauffeurs de gaz d’instrumentation pour assurer la protection contre le gel des instruments pneumatiques, notamment les régulateurs pilotés, les chromatographes en phase gazeuse et les vannes de contrôle.
Préchauffeurs de gaz de combustion dans l’industrie de la fabrication
Dans l’industrie de la fabrication, les réchauffeurs en ligne chauffent le gaz combustible comme l’acétylène, notamment pour le préchauffage des métaux et des alliages à haute résistance. Cela ralentit la vitesse de refroidissement de la soudure et réduit la zone affectée par la chaleur, ce qui diminue le traitement thermique post-soudure nécessaire. Le préchauffage minimise la formation de la structure granulaire de la martensite, ce qui contribue à réduire la fragilité et les risques de fissures dues aux contraintes de retrait.
L’acétylène est un gaz de préchauffage privilégié en raison de la capacité des thermoplongeurs électriques en ligne à contrôler la température avec précision. Ils augmentent la capacité d’atteindre rapidement la température souhaitée. La répartition uniforme de la chaleur sur l’épaisseur du métal améliore la productivité et l’efficacité globales du processus de soudage.
Réchauffeurs au gaz naturel pour les micro-réseaux
Les micro-réseaux sont des systèmes énergétiques indépendants, autosuffisants et intelligents qui fournissent de l’énergie à des installations localisées telles que :
- Les hôpitaux.
- Un lotissement résidentiel.
- Un centre d’affaires.
- Un campus universitaire.
Un micro-réseau est constitué d’une ou plusieurs sources d’énergie variées, comme l’énergie éolienne ou solaire, couplées à des groupes électrogènes de secours au diesel ou au gaz naturel. Depuis peu, des mécanismes de stockage d’énergie, comme des batteries Li-ion ou des batteries à flux de fer, peuvent stocker l’énergie excédentaire de la source d’énergie primaire pendant la période de production de pointe.
Traditionnellement, les groupes électrogènes à moteur diesel étaient préférés en raison de la fiabilité du moteur. Cependant, ils sont en train d’être remplacés par des alternatives fonctionnant au gaz naturel. En raison d’un réseau de distribution résilient sous forme de canalisations souterraines, insensible aux méfaits des calamités naturelles.
Un autre aspect important de l’utilisation des groupes électrogènes au gaz naturel est la fourniture d’une énergie continue à faible émission et à un prix compétitif. Un générateur diesel typique de niveau 2 émet 6 207 Kg de NOx, tandis qu’un groupe électrogène au gaz naturel émettra 15,71 Kg de NOx lors d’un fonctionnement de fiabilité similaire avec la même charge. Cela fait du micro-réseau alimenté au gaz naturel un actif flexible qui peut être déployé rapidement, fournissant une source d’énergie fiable, contrairement aux énergies renouvelables.