Gaz de pétrole liquéfié

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Flotte de minibus roulant au GPL (Hong Kong)

Pompe GPL (France, 2015)

Le gaz de pétrole liquéfié, abrégé en GPL (appellation utilisée en France) ou LPG (dans les autres pays francophones, tels que la Belgique et le Luxembourg) est un mélange d'hydrocarbures légers, stocké à l'état liquide et issu du raffinage du pétrole pour 40 % et de traitement du gaz naturel pour 60 %^[1]. Les hydrocarbures constituant le GPL, dans son appellation officielle, sont essentiellement le propane et le butane ; le mélange peut contenir jusqu'à 0,5 % d'autres hydrocarbures légers tels que le butadiène^[2].

Fabrication et caractéristiques du GPL

Le GPL était autrefois considéré comme un résidu de l'extraction du pétrole et directement brûlé au sommet de torchères. Il est dorénavant récupéré par distillation, les fractions les plus nobles et le reste servent généralement de carburant, mais pour des appareils différents. Le GPL-c (GPL-carburant), utilisé comme carburant pour véhicules, est un mélange de butane et de propane^[3].

Le GPL étant plus lourd que l'air, contrairement au gaz naturel, il s'accumule au niveau du sol et dans les parties basses, comme les caves. Cela entraîne un danger d'explosion lorsque l'accumulation permet un mélange GPL/air adéquat et qu'il y a une source d'inflammation. Cela entraîne également un danger d'asphyxie, le GPL remplaçant l'air et diminuant donc la concentration en oxygène. Ceci explique l'interdiction du GPL dans certains parkings souterrains. Pour faciliter la détection des fuites, un gaz odorant est ajouté au GPL utilisé comme carburant dans les véhicules.

Stockage du GPL

Une bouteille de butane

Le butane et le propane sont stockés sous leur propre pression de vapeur, c’est-à-dire que les conditions de stockage sont telles qu'il y a coexistence des états liquide et gazeux du gaz concerné.

Ainsi la pression de stockage dépend uniquement :

• de la nature du produit stocké (ses propriétés physiques en particulier) ;
• de la température de stockage.

Utilisations du GPL

Un briquet au butane endommagé a perdu son contenu ; la détente rapide du gaz provoque une chute de la température, entraînant la condensation en glace de l'humidité atmosphérique.

Le GPL, accessoirement utilisé dans les briquets (butane), est surtout utilisé comme combustible - cuisine, production d'eau chaude ou chauffage - et dans une moindre proportion comme carburant utilisé par les véhicules (5 % des volumes commercialisés en France).

L'avantage majeur des GPL est celui d'être très facilement stockable et transportable. C'est l'industrie en France qui exploite le plus grand parc d'équipements sous pression, à savoir environ 57 millions de bouteilles et 1 million de citernes. Disponibles partout en France, les GPL jouent un rôle clé dans l'aménagement énergétique du territoire. Ils représentent ainsi une alternative intéressante à l'utilisation de l'électricité, notamment dans le domaine du chauffage.

En effet, en Europe principalement, le GPL fournit, pour le chauffage rural, une alternative aux carburants traditionnels tels que l'électricité et le fioul (en étant partiellement moins polluant). Malgré une croissance des zones urbaines, les zones rurales représentent toujours 90 % du territoire de l'UE et abritent environ la moitié de sa population. Un nombre restreint de ces zones peut profiter du gaz naturel ; le GPL est donc une source d’énergie idéale pour une population rurale, utilisé comme énergie unique ou en association avec des sources d'énergies renouvelables.

Récemment, le GPL est utilisé avec la chaleur combinée et l’énergie électrique : c’est ce que l’on appelle la cogénération. Elle est fondée sur le fait que la production électrique dégage une grande quantité de chaleur à température moyenne, habituellement dissipée dans l'environnement. Cette technique a permis au GPL d'être utilisé dans les zones rurales non seulement pour chauffer et cuisiner, mais également pour décentraliser la production d’électricité des maisons individuelles. La cogénération peut produire 1 kW d'électricité et peut être utilisée partout dans la maison, en fournissant jusqu'à 24 kW de production thermique pour le chauffage et l'eau chaude. (Basé sur Baxi Ecogen) Grâce à sa polyvalence, le GPL peut être stocké de différentes façons et peut être combiné avec les énergies renouvelables créant ainsi des alternatives de basse consommation. Associé à des systèmes de chauffage thermiques solaires et des pompes à chaleur géothermiques (pour réduire les émissions de carbone), le GPL est capable de fournir constamment un approvisionnement en énergie.

Les GPL ont par ailleurs d'autres utilisations en tant que combustibles. Ils sont en effet largement utilisés dans les secteurs de l'aviculture, de l'horticulture ainsi que pour le séchage des céréales avant leur stockage en silos.

Perçu comme propre (voir Le bilan écologique du GPL), le GPL est un carburant qui préserve les performances du véhicule et réduit même l'usure du moteur (voir tribologie). C'est, en France à la fin du XX^e siècle, le carburant qui a obtenu les plus importants avantages fiscaux (quasi-exonération de la taxe spécifique), ce qui en fait le moins cher à la pompe.

Il est disponible dans plus de une station sur sept en France et constitue le seul carburant propre immédiatement et facilement disponible pour les particuliers. Un moteur modifié pour fonctionner au GPL est également capable de tourner avec son carburant classique, il n'y a donc pas de risque de tomber en panne sèche loin d'une pompe. En France, les parkings publics sont autorisés aux véhicules GPL sans aucune réserve depuis 2006.

Le GPL carburant ou « GPL-c »

Moto convertie au GPL

Réservoir GPL dans le coffre d'un véhicule Hyundai

Bouchon de réservoir de véhicule mixte GPL/essence

Comparaison du GPL-c et de l'essence

En termes de valeur énergétique, 913 kg de gaz de pétrole liquéfié sont équivalents à une tonne équivalent pétrole, 1616 kg de charbon, 3000 kg de bois sec, 1275 litres d'essence super, 1200 l de fioul domestique^[4].

Masse volumique de l'essence (approximation) : 750 kg/m³ (CNTP) PCI : 43 MJ/kg soit 32,25 MJ/l. Sur une base de 1,40 € le litre, le MJ coûte donc 4,34 centimes d'euro.

Masse volumique du propane : 515 kg/m³ (à 15 °C) PCI : 46,35 MJ/kg (12,87 kWh/kg) soit 23,64 MJ/l

Masse volumique du butane : 585 kg/m³ (à 15 °C) PCI : 45,72 MJ/kg (12,72kWh/kg) soit 26,52 MJ/l

Pour un mélange 60/40 propane/butane (en masse) : Masse volumique : 543 kg/m³ (à 15 °C) PCI : 46,1 MJ/kg soit 24,66 MJ/l

Pour un mélange 50/50 propane/butane (en masse) : Masse volumique : 550 kg/m³ (à 15 °C) PCI : 46,0 MJ/kg soit 24,99 MJ/l

Pour un mélange 40/60 propane/butane (en masse) : Masse volumique: 557 kg/m³ (à 15 °C) PCI : 45,97 MJ/kg soit 25,28 MJ/l Sur une base de 0,7 € le litre, le MJ coûte donc 2,77 cent d'€ soit 36 % de moins que l'essence.

Un litre de GPL a une valeur énergétique de 22,5 % inférieure à celle contenue dans un litre d'essence et un litre d'essence a une valeur énergétique de 29 % supérieure à celle contenue dans un litre de GPL.

Un mélange GPL doit respecter les spécifications suivantes :

• au moins 50 % de propane et plus de 19 % de butane
• pression de vapeur comprise entre 7,5 et 11,5 bars à 50 °C^[5]

Le GPL-c à l'étranger

• La Pologne est le pays d'Europe où circulent le plus de voitures GPL. Au niveau mondial, elle n'est dépassée que par la Corée du Sud dont le parc atteint 2 300 000 véhicules GPL en 2008 (soit 14 % du parc).

• Le GPL représente près de 60 % du parc « essence » aux Pays-Bas, plus de 30 % en Italie.
• Facilité d'approvisionnement :
  • En Pologne, en Italie, aux Pays-Bas, en Belgique, en République tchèque et en Lituanie, il est très facile de trouver du GPL.
  • L'Allemagne s'est considérablement équipée en stations GPL : il y en a 3 049 courant octobre 2007 (nombre en croissance) contre à peu près 1 800 en France où 15 % des stations-service disposent d'une distribution de GPL (chiffre en progression constante, 7 % en 2000).
  • C'est tout à fait l'inverse en Espagne ou le marché tente un premier démarrage.
  • Par contre, en Finlande, le GPL est indisponible pour les véhicules particuliers.

• Sécurité d'approvisionnement : grâce au gaz naturel et à l'industrie de raffinage du pétrole, l'Europe est presque autosuffisante en GPL. La sécurité d'approvisionnement de l'Europe est nouvellement protégée par^{[réf. nécessaire]} :
  • Une vaste gamme de sources, tant à l'intérieur qu'en dehors de l'Europe ;
  • Une chaîne d'approvisionnement flexible via l'eau, les chemins de fer et la route avec de nombreux itinéraires et de points d'entrée dans l'Europe.

Début 2008, les réserves mondiales de gaz naturel - dont est extrait la plupart du GPL - s’élèvent à 179 597 079 m³. Si on y ajoute le fait que le GPL est un dérivé du pétrole brut, cela en fait une source d'énergie majeure pratiquement inexploitée au potentiel énorme. La production continue à croître à un taux annuel moyen de 2,2 %, supprimant pratiquement l’hypothèse selon laquelle la demande devancerait l’offre dans un futur proche.

Le GPL-c en France

En France, en 2008, 140 000 véhicules particuliers (VP) et 20 000 véhicules utilitaires (VU) légers étaient équipés pour rouler au GPL-c.

Ce faible nombre, qui tend à perdurer, serait dû à un manque d'offre de la part des constructeurs automobiles et à une différence insuffisante entre le prix du GPL-c et celui du gazole. Le nombre de véhicules particuliers est passé à plus de 200 000 fin 2010^[6], grâce au bonus écologique.

Par rapport à un véhicule essence, le surcoût lié à l'installation du GPL est considéré comme amorti en moins de 60 000 km environ. Pendant plusieurs périodes, et notamment entre 2008 et fin 2010, les véhicules neufs équipés GPL-c d'origine bénéficiaient d'un « bonus écologique » de 2 000 euros, grâce auquel l'amortissement pouvait être immédiat.

Exemple de calcul  : un véhicule essence (1,6 l) dont le prix de vente est de 15 000 € + l'équipement GPL de 2 500 €. Si la consommation en essence est de 7 l/100 (1,5 €/l TTC) et GPL de 8,5 l/100 km (0,8 €/l TTC)^[7], l'économie aux 100 km sera de 3,7 € environ. Le coût de l'installation GPL s'amortit donc en 2 500*100/3,7 = 68 000 km. Plus le véhicule roule, plus grande sera l'économie par rapport à un véhicule essence. L'entretien est un peu plus cher que pour une voiture essence (changement de bougies plus précoce) mais ne modifie que très légèrement cet amortissement^[8].

Le gain est immédiat si le prix du véhicule GPL est égal à celui du prix du véhicule diesel, car l'économie apparaît dès le premier kilomètre (au niveau de la consommation). Dans le cas du véhicule essence éligible à l'ancien bonus écologique de 2 000 €, l'économie par rapport au choix d'un véhicule diesel était de plusieurs centaines d'euros avant même le premier kilomètre.

Bilan écologique du GPL

Depuis les années 1990, les gouvernements du monde entier reconnaissent le GPL comme une source d'énergie (parfois classé parmi les bons « carburant de substitution »^[9]), capable de moins dégrader la qualité de l'air et de réduire les émissions de gaz à effet de serre^[9].

Disponible presque partout^[10], le GPL peut être utilisé pour de nombreux usages commerciaux et domestiques ; il peut aussi être additionné à d'autres carburants propres (énergies renouvelables) et contribuer à de la production de chaleur et d'électricité en cogénération ou trigénération (combinaison de chaleur, mouvement et énergie électrique) pour aider à réduire localement les émissions de dioxyde de carbone.

Bilan écologique du GPL-c

Le GPL-c est perçu et souvent présenté comme un « carburant propre ». En termes de bilan écologique, il bénéficie d'une absence d'émission de particules (contrairement au gazole qui, même équipé d'un filtre à particules laisse échapper 10 % de particules fines, qui sont cancérigènes, et considérées par les spécialistes comme encore plus nocives que les particules filtrées^[11] et très peu d'oxyde d'azote, de benzène, ou de formaldéhyde^[12]). En termes d'« émissions liées à l’extraction et au raffinage des carburants à partir de brut conventionnel », sa production est nettement moins émissives que celle de l'essence ou du gasoil (9 grammes de CO2 émis par MJ disponible, contre 13 pour l'essence et le gasoil^[13]).

D'origine fossile, il reste une source d'émissions de CO2 et produit presque autant de CO qu'un diesel moderne ^{[réf. nécessaire]}. Pour le CO₂, son bilan « du puits à la roue » (production du puits au pot d'échappement) donne un léger avantage au GPL avec une différence suivant les études (Concawe, Ademe en France) de l'ordre de -5 % voire aucun avantage par rapport aux moteurs diesel si on s'en tient aux données chiffrées fournies par les constructeurs de moteurs récents^[12].

En 1996, Renault annonçait : « La Clio GPL est presque aussi propre... qu'une voiture électrique » après avoir présenté ce véhicule aux tests ULEV californiens. Selon Renault, les résultats obtenus à cette époque pour certains polluants étaient près de 10 fois inférieurs à la norme Euro 5 prévue pour 2011 : ces tests, effectués à différentes vitesses, mais aussi lors du démarrage du véhicule, lorsque le pot catalytique n'est pas pleinement efficace, sont les plus bas jamais atteints avec une voiture de ce type : une moyenne de 0,13 g/km d'oxyde de carbone (CO), 0,010 g/km d'oxyde d'azote (NO) et 0,024 g/km d'hydrocarbures imbrûlés^[14]. Les émissions de CO₂ restent proches de celles des moteurs à explosion classiques.

Le GPL a eu un impact très positif en tant que « produit fatal »^[13] (sous-produit inévitable du raffinage, corollaire de l'extraction pétrolière ou gazière, sinon brûlé sur les sites d'extraction en augmentant « inutilement » les rejets de CO₂). Son utilisation a donc permis de propulser plus de véhicules pour une même quantité de rejet de CO₂ dans l'atmosphère. Il est désormais aussi valorisé comme combustible de chauffage. Si des raffineries doivent être construite pour le produire à partir de pétrole brut, son écobilan sera moins bon, de même que ses avantages en rejet de CO₂^[13].

Il reste intéressant pour la diversification énergétique. En effet, son origine mixte (pétrole et gaz) permet d'introduire sur ce marché un carburant gazeux, disponible, facile à mettre en œuvre, bénéficiant d'ores et déjà d'infrastructures de distribution mais il n'est qu'un carburant de transition qui peut permettre de reculer l'échéance du pic pétrolier en attendant d'autres solutions.

Il existe une grande disparité parmi les véhicules équipés pour le GPL. Les véhicules en première monte (équipés en usine) présentent de bons résultats. Les véhicules équipés en seconde monte aussi mais ils sont tributaires de l'expérience de l'installateur GPL. Mais ces dernières années, un effort considérable a été fait pour développer des injections gazeuses performantes.

Bien qu'à ce jour il n'existe pas de liste regroupant tous les installateurs GPL en France, mais seulement des listes ou certains installateurs ont souhaité adhérer à une charte, il est très difficile de connaître le nombre exact de professionnels du GPL. Certaines entreprises ayant pignon sur rue et une grande expérience du GPL depuis des décennies, il est plus raisonnable de s'orienter vers celles-ci pour une intervention.

Les performances et le bilan environnemental du GPL (comme du GNV) pourraient considérablement progresser avec un moteur spécifiquement conçu pour fonctionner avec ce carburant. Le GPL présente d'autres propriétés appréciables :son utilisation réduit l'usure du moteur, génère moins de bruit et de vibrations et offre une grande souplesse dans la conduite ainsi que des vidanges espacées (double le kilométrage)^{[réf. nécessaire]} ce qui n'est pas négligeable puisque l'huile est aussi un produit pétrolier.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Feu de véhicule
• Véhicule propre
• Contenu CO₂

Liens externes

• Comité Français du Butane et du Propane
• Union Française des Industries Pétrolières
• Les stations LPG en Belgique et au Luxembourg
• Stations GPL en France Site collaboratif (informations mises à jour par les internautes) recensant les stations fournissant du carburant GPL et le prix de vente.
• Liste des modèles GPL disponibles sur le marché http://www.gaz-mobilite.fr/voiture-gpl/

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