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Introduction au gaz naturel Croissance et enjeux actuels Natural Gas Series | n

Introduction au gaz naturel Croissance et enjeux actuels Natural Gas Series | novembre 2015 2 Résumé du FactBook | Natural Gas Series | novembre 2015 Permission is hereby granted to reproduce and distribute copies of this work for personal or nonprofit educational purposes. Any copy or extract has to refer to the copyright of the A.T. Kearney Energy Transition Institute. Introduction au gaz naturel Croissance et enjeux actuels Le gaz naturel est devenu une ressource clé du système énergétique mondial, à la fois abondante, polyvalente et relativement peu émettrice de dioxide de carbon (CO2). Le gaz naturel est utilisé pour la production d’électricité, pour les applications industrielles, pour les besoins thermiques des bâtiments et pour les transports. Bien que le gaz ait été historiquement produit à partir de gisements conventionnels, son extraction par des procédés non-conventionnels représente aujourd’hui une part importante de sa production, notamment en Amérique du Nord. Face à l’augmentation de la demande mondiale de gaz naturel, les échanges internationaux de gaz se sont multipliés et ont été accompagnés par de nombreux investissements dans les infrastructures et technologies de transport. La demande mondiale de gaz naturel devrait croitre, tirée notamment par le secteur électrique où le gaz naturel peut remplacer le charbon et faciliter l’intégration des énergies renouvelables intermittentes. Ce document constitue un résumé du FactBook « Introduction to Natural Gas ». Le FactBook peut être téléchargé à l’adresse suivante : www.enery-transition-institute.com 3 Résumé du FactBook | Natural Gas Series | novembre 2015 Permission is hereby granted to reproduce and distribute copies of this work for personal or nonprofit educational purposes. Any copy or extract has to refer to the copyright of the A.T. Kearney Energy Transition Institute. Longtemps négligé, le gaz naturel est devenu un élément essentiel du mixe énergétique au cours des vingt dernières années Le gaz naturel suscite un intérêt grandissant Le gaz naturel a longtemps été considéré comme un produit indésirable associé à la production de pétrole. Le gaz naturel était le plus souvent brulé ou libéré dans l’atmosphère par manque d’infrastructure ou de débouchés économiques. Cependant, au cours des dernières décennies, son abondance et sa faible teneur en carbone par rapport aux autres combustibles fossiles ont considérablement renforcé l’intérêt pour le gaz naturel. Le gaz naturel ne se limite pas au méthane Le gaz naturel est composé d’un mélange d’hydrocarbures gazeux, comprenant du méthane, mais aussi de l’éthane, du propane, du butane et du pentane – connus sous le nom de gaz naturel liquide ou condensat – et d’impuretés telles que le dioxyde de carbone (CO2), le sulfure d’hydrogène (H2S), l’eau et l’azote. La composition du gaz naturel peut varier fortement d’un gisement à l’autre. Dans certains gisements, des gaz acides (CO2 ou H2S), peuvent représenter une forte proportion du mélange gazeux, ce qui rend l’exploitation plus difficile et plus coûteuse. Le gaz naturel peut contenir une proportion importante de condensat : dans ce cas dénommé « gaz humide ». En 2013, la production de gaz humide a représenté 9 millions de barils équivalents pétrole par jour, soit une contribution équivalente à 10% de l’offre mondiale d’hydrocarbures liquides. Quel que soit le gisement, le gaz naturel doit être traité, notamment pour en extraire les condensats et les contaminants. La composition du gaz naturel peut varier fortement d’un gisement à l’autre (La taille de la flamme indique les concentrations relatives courantes des hydrocarbures) Également connus sous le nom de gaz naturel liquide ou condensat Méthane Ethane Propane Butane Pentane (traces) Le gaz naturel est composé de molécules d’hydrocarbures… 70-98% <2% <5% 1-10% Hélium …et d’autres composés contaminants Azote Vapeur d’eau Sulfure d’hydrogène Dioxyde de carbone 4 Résumé du FactBook | Natural Gas Series | novembre 2015 Permission is hereby granted to reproduce and distribute copies of this work for personal or nonprofit educational purposes. Any copy or extract has to refer to the copyright of the A.T. Kearney Energy Transition Institute. L’abondance du gaz naturel, et sa faible teneur en carbone par rapport aux autres combustibles fossiles ont considérablement renforcé l’intérêt pour le gaz naturel Source: UKERC (2012), “The development of the CCGT and the ‘dash for gas‘ in the U.K. power industry (1987-2000)”; EIA (2010), “Natural Gas Timeline”; GE (2013), “The Age of Gas & the Power of Networks” GAZ MANUFACTURÉ GAZ CONVENTIONNEL GAZ NON-CONVENTIONNELS 2000 1950 1900 1850 2014 1800 1785 1951 Première production de gaz naturel à partir des gisements de charbon au Royaume-Uni. 1970 Première centrale à cycle combiné à gaz d'une puissance d'environ 200 MW construite aux Etats-Unis. 1995 La fracturation hydraulique et le forage horizontal conduisent au succès de l'exploitation de gaz de schiste dans les schistes de Barnett, au Texas. 1812 Première compagnie gazière fondée à Londres. 1821 Premier puits spécifquement destiné à la production de gaz naturel, foré à Fredonia, New York. 1915 Première utilisation de réservoirs naturels pour le stockage de gaz naturel aux Etats-Unis. 1872 Premier gazoduc de longue distance achevé en Pennsylvanie aux États-Unis. 1885 Invention du bec Bunsen en Allemagne. Premières applications sûres du gaz naturel pour le chauffage et la cuisson. 1936 Première turbine industrielle à gaz construite en Suisse indépendamment du turboréacteur. 1947 Première utilisation de la fracturation hydraulique aux Etats-Unis 1959 Méthane Pioneer transporte la première cargaison de GNL depuis les Etats-Unis vers le Royaume-Uni. 1785 Première utilisation commerciale de gaz manufacturé pour l'éclairage au Royaume-Uni. 1992 La délinéation du plus grand champ de gaz mondial, South Pars / North Field, à cheval entre l'Iran et le Qatar est achevée 2000s En Iran, lancement de programmes de développement majeurs pour les véhicules au gaz naturel comprimé. Figure 1 : chronologie du développement du gaz naturel Source : UKERC (2012), “The development of the CCGT and the ‘dash for gas‘ in the U.K. power industry (1987-2000)” : EIA (2010), “Natural Gas Timeline” : GE (2013), “The Age of Gas & the Power of Networks” 5 Résumé du FactBook | Natural Gas Series | novembre 2015 Permission is hereby granted to reproduce and distribute copies of this work for personal or nonprofit educational purposes. Any copy or extract has to refer to the copyright of the A.T. Kearney Energy Transition Institute. aujourd’hui non rentables : et à (iii) minimiser l’empreinte environnementale du méthane en développant notamment les technologies de capture et séquestration du carbone, en réduisant les émissions de méthane, mais aussi en améliorant le traitement de l’eau. Le gaz naturel est caractérisé par une chaine d’approvisionnement complexe Les technologies composant la chaine industrielle du gaz naturel sont en grande partie matures. Cependant, certaines sont à l’épreuve de la phase connue sous le nom de “vallée de la mort de l’innovation”, lorsque les besoins de capitaux et les risques industriels sont les plus importants. Cependant, les efforts de recherche, de développement et de démonstration en cours visent à (i) étendre l’utilisation du gaz pour de nouveaux usages, en particulier pour la mobilité : à (ii) accroître les ressources globales de gaz, notamment en étudiant le potentiel des hydrates de méthane et en améliorant le seuil économique d’exploitation de certaines ressources de gaz Le gaz naturel est une source d’énergie polyvalente Le gaz naturel est une source d’énergie qui peut être utilisée sous la forme de combustibles gazeux, mais également sous des formes non-gazeuses – notamment sous la forme d’électricité, une fois convertie par une turbine à gaz, ou encore sous forme liquide après liquéfaction dans une usine GNL. En outre, le gaz naturel n’est pas la seule source de méthane. Le méthane peut également être produit par gazéification du charbon, à partir de la biomasse et de déchets organiques (le biogaz) : et par la conversion du CO2 via le procédé communément appelé « Power-to-Gas » dont la source d’électricité peut provenir notamment des énergies renouvelables ou du nucléaire. Ainsi, les énergies renouvelables et le nucléaire sont considérés comme des leviers potentiels pour réduire davantage l’empreinte carbone du gaz naturel. Grace à sa polyvalence, le gaz naturel alimente massivement l’ensemble des consommateurs finaux d’énergie, sauf dans le domaine des transports. Le gaz naturel est une ressource énergétique complexe à gérer La faible densité énergétique et les propriétés physiques du gaz naturel rendent son utilisation et sa manipulation plus difficiles que celles des autres combustibles hydrocarbonés liquides ou solides. Pour être transporté, le gaz naturel doit être soit comprimé, soit liquéfié. Ce conditionnement augmente les coûts de transport du gaz naturel et limite sa fongibilité. Le méthane, principal constituant du gaz naturel, est un gaz à effet de serre, qui peut, au même titre que le CO2, contribuer au changement climatique. Cependant, pour une quantité équivalente émise dans l’atmosphère, le méthane a un impact sur le réchauffement climatique 84 fois plus important que le CO2 sur un horizon de temps de 20 ans, et 28 fois plus important sur un horizon de temps de 100 ans. En conséquence, et selon la quantité de méthane émise tout au long de la chaine d’approvisionnement, l’avantage climatique du gaz naturel par rapport aux autres combustibles carbonés, pourrait être limité voire inexistant. En 2013, le uploads/Industriel/ summary-introduction-to-natural-gas-fr 1 .pdf