Rappel : qu’est-ce que le gaz naturel ?

Avant de parler des moyens pour le transporter, faisons un point rapide sur ce qu’est le gaz naturel.

La petite histoire du gaz

Le gaz naturel est une ressource fossile puisée dans les couches géologiques du sous-sol terrestre. Contrairement à ce que l’on pourrait croire, l’utilisation du gaz en tant que combustible ne remonte pas à l’ère industrielle, elle est bien plus ancienne.

L’histoire du gaz a débuté dès le Ier siècle avant notre ère, prenant sa source dans la province du Sichuan, en Chine. À cette époque, l’extraction, dans le sol, de la saumure servant à la conservation des aliments a révélé ce qui était alors appelé des « puits à feu », d’où s’évaporait un gaz qui pouvait être utilisé comme combustible.

Servant à chauffer la saumure afin de récupérer le sel qu’elle contient, le gaz était alors extrait grâce à des tiges de bambou, naturellement creuses à l’intérieur. Des systèmes ingénieux permettaient alors de réduire les risques d’explosion.

En Europe, ce n’est qu’en 1785, soit près de deux millénaires après la Chine, que les gaz combustibles (gaz de différentes origines, comme le schiste, la houille, etc., utilisés pour leur énergie thermique) font leur apparition. Ils sont alors employés pour l’éclairage public et domestique, le chauffage, mais aussi la cuisson.

Dans notre pays, l’utilisation de cette énergie fossile est récente. Le gaz de houille (aussi appelé grisou) était principalement utilisé jusque dans les années 1960. Grâce à un pouvoir calorifique deux fois plus important que le gaz de houille, le gaz naturel s’est alors imposé.

Les types de gaz

Plusieurs types de gaz peuvent être extraits.

Les gaz conventionnels

Ils sont piégés naturellement dans des roches et sont contenus sous pression dans un gisement imperméable. Il en existe deux sortes :

  • le gaz conventionnel associé à un gisement de pétrole : il est contenu dans le pétrole duquel il est séparé au moment de l’extraction ;
  • le gaz conventionnel non associé : le gisement se trouve à proximité d’un réservoir de pétrole auquel il n’est pas mélangé.

Les gaz non conventionnels

Ces gaz sont naturellement présents dans des roches poreuses perméables ou emprisonnés dans des réservoirs difficiles d’accès :

  • gaz de schiste, piégé dans une roche mère ;
  • gaz de charbon, contenu dans les pores du charbon ;
  • gaz compact, disponible dans des réservoirs de petite taille et difficiles d’accès ;
  • hydrates de méthane, découverts sous les océans ou sous le pergélisol (en Russie et en Alaska, notamment).

En France, c’est principalement un gaz conventionnel non associé qui est injecté dans le réseau. Il contient entre 81 et 97 % de méthane (l’azote venant en complément).

Gaz naturel ou biogaz ?

L’appellation « gaz naturel » sert uniquement à désigner la ressource fossile, le biogaz n’est donc pas du gaz naturel.

De plus, contrairement à ce que le terme « naturel » pourrait faire penser, le gaz naturel n’est pas une énergie renouvelable. Au même titre que le pétrole, le gaz naturel provient de sources géologiques qui, une fois épuisées, ne contiendront plus de gaz.

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Un gaz principalement importé

En France, les bassins aquitain et parisien ont des sous-sols riches en gaz naturel. Le plus grand gisement de gaz naturel français se trouve dans la ville de Lacq, dans les Pyrénées-Atlantiques. Découvert en 1951, il a été exploité jusqu’en 2013, date à laquelle les ressources ont été épuisées. Cependant, malgré un potentiel intéressant, peu de gaz naturel est extrait sur le territoire français, et cela pour plusieurs raisons :

  • les puits sont de petite taille et ne permettraient pas d’obtenir de grands rendements ;
  • l’extraction est jugée difficile ou trop coûteuse.

Pour faire face à cette pénurie de ressources fossiles, la France est obligée d’importer le gaz qui est consommé chaque jour.

Selon la Commission de régulation des énergies (CRE), le gaz naturel utilisé en France provient à 98 % d’autres pays. Ce sont principalement les états voisins qui fournissent le gaz :

  • la Norvège, principal exportateur de gaz vers la France ;
  • la Russie ;
  • les Pays-Bas.

Pourquoi faire appel à différents pays importateurs ?

Importer le gaz depuis différents pays est avant tout une stratégie économique, mais aussi l’assurance d’être approvisionné quoiqu’il arrive. En effet, en mettant en concurrence plusieurs producteurs de gaz, la France s’assure de l’acheter à un prix compétitif. Par ailleurs, en cas de conflits politiques, armés ou même sanitaires avec l’un de ses partenaires, le pays peut s’orienter vers un autre de ses fournisseurs, afin d’éviter les pénuries d’approvisionnement.

Les moyens de transport du gaz

Le transport du gaz correspond aux deux premières étapes sur la chaîne gazière qui en compte 5 :

  1. Extraction par forage, communément appelée « production » et transport jusqu’aux frontières françaises (par gazoducs ou méthaniers) ;
  2. Acheminement (transport) depuis les frontières (points d’entrée du gaz importé) vers les différentes régions ;
  3. Stockage ;
  4. Distribution ;
  5. Revente aux consommateurs.

Nous l’avons vu en introduction, deux moyens permettent de transporter le gaz :

  • par la voie terrestre, grâce à des gazoducs (aériens, souterrains, sous-marins) : le gaz est laissé sous sa forme gazeuse ;
  • par les mers, à l’aide de méthaniers : le gaz est liquéfié.

Jusqu’à récemment, le gaz était essentiellement transporté grâce aux gazoducs. Mais avec l’arrivée du GNL (gaz naturel liquéfié), il est désormais possible de l’acheminer sous sa forme liquide, à l’aide de bateaux adaptés.

L’intérêt de la liquéfaction du gaz

Pour être transporté par les méthaniers, le gaz naturel est liquéfié. On parle alors de GNL.

La liquéfaction du gaz est réalisée par cryogénie. Dans les faits, le gaz sous sa forme gazeuse est refroidi jusqu’à environ -161 °C. Une fois qu’il atteint cette température, il passe à l’état liquide, ce qui réduit considérablement sa masse volumique.

L’avantage premier du gaz liquéfié est qu’il peut être transporté en plus grande quantité que du gaz à l’état gazeux. En effet, le gaz sous sa forme liquide a un volume nettement inférieur par rapport à son état gazeux. Le GNL occupe environ 600 fois moins de place que du gaz sous sa forme gazeuse, c’est pour cette raison qu’il peut être transporté en plus grandes quantités. Ceci permet de faire alors de grandes économies sur l’acheminement et ainsi proposer un gaz à un tarif compétitif par rapport à celui acheminé par gazoducs.

Par ailleurs, le GNL a la particularité d’être non corrosif, ce qui convient parfaitement au transport par voies maritimes.

Le saviez-vous ?

À pression atmosphérique, c’est-à-dire à 1 013 hPa (hecto pascal), le méthane devient liquide dès qu’il atteint une température qui avoisine les -161 °C (cela peut varier de -160 à -163 °C, selon l’unité de liquéfaction). Même liquide, il reste inodore et incolore.

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Qu’est-ce qu’un méthanier ?

Le méthanier est un gros navire spécialement construit pour transporter le GNL. Il doit son nom au méthane, un hydrocarbure qui compose majoritairement le gaz naturel. Le navire permet d’acheminer la ressource fossile depuis les côtes des pays producteurs de gaz jusqu’à nos ports méthaniers, en France et partout dans le monde.

Les caractéristiques du méthanier

Le méthanier est un navire bien particulier. De forme allongée, il renferme des cuves qui servent au transport du GNL (ou LNG, en anglais, pour liquefied natural gas). Pour pouvoir stocker le gaz afin de l’acheminer, ce tanker (un bateau-citerne) doit être capable de faire face à plusieurs contraintes :

  • la dangerosité de sa cargaison : le gaz peut s’enflammer si le mélange air-gaz atteint les limites de la combustion (qui est de 5 et 15 % pour le GNL) ;
  • le maintien de la température de stockage : pour conserver son état liquide, le GNL doit rester à une température constante de -162 °C ;
  • transporter du liquide : la cargaison déstabilisante contraint les navires à avancer à une faible vitesse, en moyenne à 19 nœuds marins (environ 35 km/h).

La capacité d’un méthanier

En matière de capacités de transport, chaque méthanier se démarque de son homologue. En effet, les capacités de chaque navire varient selon la société qui le fait construire. Au début des années 2000, la plupart des méthaniers avaient une capacité de 140 000 m3.

En 2006, les chantiers navals de Saint-Nazaire ont démontré qu’il était possible de produire des tankers encore plus grands. Cette année-là, le Provalys et le Gaselys ont été mis à l’eau et offraient une capacité de charge de 154 000 m3 chacun.

En 2011, la Corée du Sud a été encore plus loin en livrant le méthanier Rasheeda (modèle Q-Max) au Qatar. Avec ses 266 000 m3, il est à l’heure actuelle le plus grand au monde.

Les avantages que représentent les méthaniers

Pourquoi utiliser des méthaniers quand les pays voisins sont capables d’acheminer du gaz directement par gazoducs ? La réponse est simple : utiliser des méthaniers permet de faire venir de plus grandes quantités de gaz d’autres pays exportateurs et ainsi de faire marcher la concurrence afin d’obtenir de meilleurs tarifs.

Le méthanier présente donc principalement un avantage économique, mais il a aussi d’autres atouts :

Un tanker peu polluant

Le méthanier est un moyen de transport par mer moins polluant que les pétroliers. En effet, les vapeurs de gaz qui s’évaporent naturellement des cuves sont récupérées afin d’alimenter les chaudières du navire qui servent à le faire avancer.

Des capacités de transport élevées

Les capacités de transport du méthanier sont nettement supérieures à celles d’un acheminement par voie terrestre. Cela s’explique par la masse volumique bien plus faible par rapport à la ressource sous sa forme gazeuse.

Un sabotage difficile à réaliser

En cas de conflits dans les pays exportateurs, il n’est pas rare de voir les gazoducs pris à partie, ce qui stoppe l’acheminement du gaz. Le méthanier lui, voguant sur les mers et les océans, est difficilement accessible aux saboteurs.

Un navire prioritaire sur les eaux

Les voies maritimes tracées sur les mers et les océans sont chaque jour empruntées par des milliers de navires qui se croisent. Lorsque le passage est étroit (dans un détroit ou un canal, par exemple), l’avancée du méthanier est prioritaire sur tous les autres navires, quelle que soit leur taille. Cette priorité est accordée en raison de la dangerosité de la cargaison du tanker, le gaz pouvant devenir explosif en cas de collision avec un autre bateau.

Dans les faits, lorsqu’un méthanier emprunte un passage fluvial étroit (prenons l’exemple du canal de Suez, en Égypte, ou celui de Panamá, au Panamá), les autres navires en approche sont avertis par une station qui gère le franchissement de ces axes fluviaux. Les cargos interrompent alors leur avancée afin de laisser passer le méthanier.

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Les différents types de méthaniers

À l’heure actuelle, il existe trois catégories de méthaniers : ceux à membrane, à sphères et les prismatiques. Dotés d’une double coque, ils sont différents d’un modèle à l’autre. Voyons cela en détail.

Le méthanier à membrane

Représentant la plus grande capacité de transport de gaz, les méthaniers à membrane sont les plus utilisés à travers le monde. La raison d’un tel succès est évidente : cette typologie permet de construire des navires de grande envergure. En France, c’est essentiellement ce type de navire qui sort des chantiers navals de Saint-Nazaire.

Le méthanier à membrane est un modèle dont les cuves sont directement intégrées à la coque. Ces citernes sont recouvertes d’isolants et enveloppées d’une membrane. Deux types de matériaux sont utilisés :

Membrane en inox

Pour ce type de conception, l’isolation des cuves est assurée par des blocs de mousse polyuréthane renforcée puis recouverts d’une membrane en inox gaufré. Cette plaque d’inox ondulé a pour rôle d’absorber les contractions thermiques dues à la température du GNL. En effet, alors que des matériaux se dilatent sous l’effet de la chaleur, d’autres se rétractent à basse température.

Membrane en Invar

L’Invar© (marque déposée en 1907) est un alliage de fer et de nickel qui a la particularité d’avoir un faible coefficient de dilatation. Contrairement à l’inox, la membrane en Invar a un aspect lisse. Avec ce système, l’isolation peut être assurée grâce à des caissons de contreplaqué remplis de perlite, une roche volcanique. L’isolant utilisé peut également être de la laine de verre recouverte de deux couches d’Invar de 0,7 mm.

Le méthanier à sphères

Reconnaissables grâce à ses sphères qui dépassent du pont, le méthanier à sphères compte généralement 4 à 5 citernes qui ne sont pas intégrées à la coque. Chaque cuve est réalisée en aluminium et recouverte d’un isolant.

Cette typologie est particulièrement appréciée par l’équipage du navire, en raison du ballotement moins important que sur un méthanier à membrane.

Le méthanier prismatique

Pour ce type de méthanier, les cuves en aluminium sont indépendantes de la coque. Les conteneurs déposés directement sur la coque sont enveloppés d’un isolant qui permet de conserver une température de -163 °C à l’intérieur des cuves. Pour ce modèle-là, une seconde couche isolante est disposée, entre le fond de la cuve et la quille du navire, afin de protéger la coque d’une éventuelle fuite de GNL.

Ces navires sont essentiellement développés sur le marché asiatique.

Le ballotement, la plus grande contrainte des méthaniers

Quel que soit le type de construction choisi, le méthanier doit faire face à une contrainte majeure : le ballotement de sa marchandise. En effet, le balayage répété du GNL contre les parois des cuves déstabilise le tanker et allonge le temps du trajet. L’équipage de ces navires doit donc redoubler d’efforts pour garder le cap, notamment en cas de mauvaises conditions météorologiques.

L’arrivée des méthaniers « brise-glaces » russes

Conçu pour naviguer à travers les eaux glacées de Sibérie, les méthaniers « brise-glaces » sont des tankers russes dotés d’une motorisation puissance. Leur coque, leur moteur et leur puissance sont spécialement développés pour briser les glaces qui recouvrent les mers situées au nord de la Russie, ainsi que dans l’océan Arctique.

Un seul port méthanier en France peut accueillir ce géant, il s’agit du terminal de Montoir-de-Bretagne, à côté de Saint-Nazaire. Ce type de navire n’est pas conçu pour traverser les océans, les livraisons sont donc essentiellement effectuées en Europe.

Le marché de la construction de méthaniers

L’Asie est le leader du marché de la construction de ces bateaux-citernes. La Corée du Sud est le premier producteur au monde, le Japon arrive en seconde position.

En France, les Chantiers de l’Atlantique à Saint-Nazaire ont la charge d’honorer les commandes passées par différentes sociétés dédiées au transport du GNL.

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Comment les méthaniers transportent-ils le gaz ?

Le transport du gaz par méthanier suit un parcours bien précis. Étudions-le ensemble.

L’arrivée du gaz jusqu’aux méthaniers

Une fois le gaz extrait du gisement d’un site de production, il est traité et épuré afin d’éliminer toutes traces de composés soufrés et de dioxyde de carbone. Il est ensuite acheminé par gazoducs, sous forme gazeuse, vers des terminaux méthaniers où se trouvent des unités de cryogénie.

Une fois porté à l’état liquide par cryogénisation, le gaz est chargé sur les méthaniers, prêts à prendre le large à destination d’un autre port méthanier.

Évidemment, le méthanier a été chargé avec un volume de GNL qui correspond à la commande passée par les fournisseurs de gaz.

La destination des méthaniers

Les méthaniers prennent tous la route de ports méthaniers, aussi appelés terminaux méthaniers. Ces ports sont spécialement adaptés pour réceptionner les cargaisons de GNL.

Une fois le gaz livré, deux options sont possibles :

  • il est conservé à l’état liquide, ce qui facilite le stockage du gaz, mais aussi le transport par camions-citernes ;
  • il est regazéifié pour être acheminé par gazoducs.

Les différents ports méthaniers en France

En France, la grande majorité des terminaux méthaniers sont gérés par Elengy. Cette société française réceptionne directement les cargaisons de gaz naturel liquéfié contenu dans les cuves des méthaniers. Elle se charge ensuite du stockage du GNL, de sa regazéification et de son injection sur le réseau géré par GRTgaz et Téréga.

La France compte 4 unités portuaires spécialisées dans l’accueil des méthaniers. Les terminaux méthaniers français sont ceux de :

  • Loon-Plage, près de Dunkerque (Nord), exploité par Dunkerque LNG qui est une filiale des groupes EDF, Fluxys et Total ;
  • Fos-Tonkin, à Fos-sur-Mer (Bouches-du-Rhône), géré par Elengy ;
  • Fos-Cavaou, à Fos-sur-Mer (Bouches-du-Rhône), sous la responsabilité de Fosmax LNG, une filiale d’Elengy ;
  • Montoir-de-Bretagne, près de Saint-Nazaire (Loire-Atlantique), exploité par Elengy.

Le parcours du GNL une fois arrivé au port

Un fois arrivé au port, le GNL suit des étapes bien précises :

  1. Il est transféré depuis le méthanier vers l’un des réservoirs disponibles sur le terminal méthanier ;
  2. Il est placé dans le réservoir et compté (pour vérifier que le volume de GNL reçu en livraison correspond à la commande) ;
  3. Une torche permet de brûler les quantités de méthane qui s’échappent par évaporation et qui ne peuvent être récupérées entre le réservoir et l’unité de regazéification. Ce système a été retenu, car le gaz brûlé est moins polluant que celui qui s’échapperait dans l’atmosphère ;
  4. Le GNL part vers l’unité de regazéification ;
  5. Sous l’effet de la température extérieure, une partie du GNL s’évapore et est récupérée par le méthanier ;
  6. Une partie des évaporations passent par le recondenseur afin qu’elles soient retransformées en GNL pour limiter les pertes dues à l’évaporation ;
  7. Le gaz liquide est envoyé vers le regazéifieur. Il monte en température pour retrouver son état gazeux ;
  8. Une partie du GNL est directement envoyée vers des camions-citernes à destination de clients industriels non raccordés au réseau de gaz ;
  9. Le gaz est odorisé ;
  10. Le gaz est envoyé vers le réseau de distribution du gaz qui est directement connecté au port méthanier.

Pourquoi le gaz est-il odorisé ?

Lors de la 9e étape que nous venons de décrire, nous voyons que le gaz est odorisé. Ceci a un but bien précis. En effet, le gaz étant naturellement inodore, il est impossible de le sentir grâce à l’odorat. Pour prévenir les accidents dus à des fuites de gaz, un additif chimique est ajouté pour odoriser le gaz et ainsi permettre de le détecter à l’aide de l’odorat.

Le transbordement du GNL, une autre étape possible du gaz liquéfié

Le transbordement consiste à transférer du GNL d’un méthanier vers un autre. Ainsi, un méthanier vide patiente dans le port méthanier afin que ses cuves soient remplies avec la cargaison de gaz d’un autre navire transportant le GNL.

Cette pratique est avant tout utilisée pour diviser une grande cargaison de gaz en plusieurs de moindre taille, ceci afin de rentabiliser le coût d’utilisation du méthanier et son accostage dans le terminal.

Un transbordement peut également être utile lorsque le GNL est acheminé par un méthanier brise-glace qui n’est pas conçu pour voguer sur des eaux plus chaudes que celles du cercle polaire. Il transborde alors sa cargaison dans un méthanier traditionnel afin que ce dernier poursuive la route vers le port de destination.

Le transbordement se fait toujours dans un port méthanier. Celui de Fos-Tonkin, par exemple, est doté de canalisations qui sont directement reliées aux deux navires, ce qui permet de ne pas passer par le réservoir du terminal.

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Comment se fait la regazéification ?

Pour être regazéifié, le GNL est mis sous pression puis passe dans des échangeurs thermiques. Pour être envoyé vers ces échangeurs, le gaz est puisé du réservoir grâce à des pompes immergées qui permettent de transférer le GNL vers des pompes à haute pression. À son arrivée dans ces pompes, le gaz monte en pression, à près de 80 fois la pression atmosphérique, et part directement dans les regazéifieurs.

Les terminaux méthaniers gérés par Elengy sont équipés de différents modèles de regazéifieurs :

  • celui de Montoir-de-Bretagne utilise un regazéifieur à ruissellement d’eau qui utilise l’eau de mer ou l’eau de la Loire ;
  • à Fos-Tonkin, les regazéifieurs sont alimentés grâce à un système de boucle fermée d’eau chaude, en partenariat avec l’usine Air Liquide qui se trouve juste à côté du terminal ;
  • un autre type de regazéifieur existe, il s’agit du modèle à combustion submergée, aussi appelé regazéifieurs autonomes, que l’on trouve également à Fos-Tonkin. La combustion submergée permet de chauffer directement le liquide. Elle utilise des brûleurs qui sont plongés dans la cuve de GNL. Rapide et économique, cette technique permet de limiter les pertes de chaleur, en transférant toute l’énergie de la combustion directement au liquide.

Le coût des terminaux méthaniers

Le financement des terminaux méthaniers est supporté par le tarif d’« accès des tiers aux terminaux méthaniers » (ou ATTM) dont les propriétaires des navires méthaniers doivent s’acquitter à chaque utilisation du port. Ces tarifs sont directement fixés par la CRE et comprennent différents « termes financiers » :

  • un terme fixe qui doit être acquitté par chaque navire. Il est actuellement fixé à 100 000 € par accostage ;
  • un terme variable, proportionnel à la quantité de GNL livrée par le méthanier ;
  • un terme portant sur la régularité des déchargements au cours de l’année (essentiellement entre l’hiver et l’été) ;
  • un terme qui permet de couvrir l’utilisation des capacités de regazéification, en prenant en compte le temps écoulé entre deux arrivées de méthaniers ;
  • l’utilisation d’une partie du GNL livré (de l’ordre de 0,3 % à 0,5 % de la cargaison) afin de répondre aux besoins énergétiques du terminal méthanier.

Le tarif ATTM sert avant tout à couvrir les frais de fonctionnement du terminal méthanier (chargement et déchargement du GNL). Il permet aussi de financer les travaux de restructuration et les différents services proposés par ces ports qui reçoivent près de 200 bateaux par an.

L’ATTM5 est appliqué depuis 2017. Au 1er avril 2021 entre en vigueur un nouveau tarif d’utilisation des terminaux méthaniers, nommé ATTM6.

Il est intéressant de noter que les terminaux GNL n’appliquent pas les mêmes tarifs. Ainsi, en 2017, celui de Montoir était le moins cher des quatre ports méthaniers français.

Quel avenir pour les méthaniers ?

Avec un peu plus de 350 méthaniers utilisés à travers le monde, il est légitime de se demander quel sera l’avenir de ces navires.

La variation du prix du gaz : un frein pour l’approvisionnement ?

Le cours du gaz peut avoir un impact sur l’activité des méthaniers. En effet, le prix du gaz variant constamment, les clients sont de moins en moins nombreux à utiliser cette énergie, au profit de l’électricité qui elle, est produite en France. Si les besoins de gaz venaient à diminuer, les commandes passées par les fournisseurs d’énergie suivraient cette tendance.

Terminaux méthaniers et réchauffement climatique

À terme, les terminaux méthaniers pourraient être particulièrement affectés par le réchauffement climatique. En effet, ces ports installés au plus près des côtes pour faciliter le déchargement du GNL seraient les premiers affectés par la montée du niveau des océans. La limitation du réchauffement climatique est donc un enjeu pour tout le monde.

Nouvelle règlementation thermique et gaz

La RE 2020, entrant en vigueur courant 2021, encourage fortement l’utilisation de l’électricité pour le chauffage, la production d’eau chaude sanitaire et la cuisson. En d’autres termes, pour se conformer à cette règlementation environnementale, les constructeurs devront délaisser les installations au gaz naturel. Ceci pourrait avoir un impact négatif sur les approvisionnements en gaz et donc sur l’activité des méthaniers.

Comment réduire les factures de gaz ?

Que le gaz soit acheminé par gazoducs ou grâce à des méthaniers, il demeure important de l’acheter à moindre coût afin de réduire vos factures d’énergie. Pour cela, vous avez la possibilité d’utiliser notre comparateur d’offres de gaz afin de trouver le fournisseur qui propose les tarifs et les services les plus intéressants.

Par ailleurs, n’hésitez pas à contacter gratuitement l’un des conseillers Choisir.com qui vous aidera dans vos démarches. Vous pourrez changer facilement et gratuitement de fournisseur de gaz.

Marchandise transportée, typologies, destination, vous savez désormais tout ce qu’il faut connaître sur les méthaniers, ces géants des mers qui transportent le gaz jusqu’à nos frontières. Spécialement conçus pour acheminer le gaz liquide à une température extrêmement basse, ils parcourent chaque jour les océans et les mers.

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