La composition du gaz naturel en France

Le gaz naturel est une énergie primaire fossile classée dans la famille des hydrocarbures et qui est principalement constituée de méthane (CH4). Il est naturellement inodore et incolore mais on lui ajoute un additif odorant pour lui permettre d'être détectable en cas de fuite. Sa composition peut varier en fonction de son type (gaz B ou gaz H) et de son site de production.

La composition du gaz naturel en France La composition du gaz naturel en France

D’où vient le gaz naturel ?

Tout comme le pétrole, le gaz naturel est une énergie fossile. On parle également d'énergie primaire car il n'est pas issu de la transformation d'une autre énergie. Il est le résultat de la lente décomposition de différentes matières organiques (micro-organismes animaux et végétaux) vieilles parfois de plusieurs millions d’années. Il peut être extrait d'un milieu terrestre ou sous-marin.

Il subit un certain nombre de transformations avant d'être livré au consommateur final. Extrait de la roche qui le contient, le gaz naturel est transporté jusqu'aux usines de traitement via un réseau de canalisations. Un système d'épuration élimine ensuite tous les éléments non-combustibles qu'il contient (azote, hélium, gaz carbonique… qui réduisent son pouvoir calorifique) ainsi que tous les composés corrosifs comme le soufre… qui peuvent endommager les infrastructures assurant son transport.

Votre gaz peut aussi être du gaz vert

A un niveau local, la transformation de matières organiques fermentescibles issues de différents secteurs (agricole, industriel…) et de déchets de collectivité ou de restauration produit du biogaz.

Ce biogaz subit ensuite plusieurs traitements : épuration, odorisation, contrôle, comptage et régulation de sa pression pour devenir du "biométhane" ou "gaz vert". Possédant ainsi les mêmes qualités que le gaz naturel, il peut être à son tour injecté dans le réseau de distribution et servir aux mêmes usages : cuisson, chauffage, production d'eau chaude sanitaire… Il peut également servir de biocarburant.

Quelle est la composition du gaz naturel ?

Composition chimique

Le principal constituant des gisements de gaz naturel est le méthane, un hydrocarbure constitué de quatre atomes d'hydrogène et d'un atome de carbone. Le gaz naturel peut également contenir des gaz inertes comme l’azote et le dioxyde de carbone, ainsi que des quantités très faibles d’éléments sous forme de traces. Il reste à l’état gazeux dans les conditions normales de température et de pression constatées.

La composition du gaz naturel peut varier en fonction de son origine et influencer son contenu énergétique : ainsi, plus la teneur en azote du gaz naturel sera forte, plus son pouvoir calorifique sera faible.

On distingue deux types de gaz en fonction de leur composition :

  • le "gaz B" (comme gaz à Bas pouvoir calorifique qui provient principalement de la région de Groningue dans le Nord des Pays-Bas et contient un plus fort taux d’azote. Il alimente le Nord de la France et représente environ 10% de la consommation française de gaz (CRE, Consultation publique n°2018-011).
  • le "gaz H" (comme gaz à Haut pouvoir calorifique), provient de mer du Nord, de Russie et d’Algérie et alimente le reste du territoire français.

Odorisation

Le gaz naturel n’a pas d'odeur à proprement parler. Celle qui lui est associée est celle du Tétra Hydro Thiophène (THT), un additif ajouté pour permettre de détecter sa présence. Le distributeur vérifie en effet que le gaz livré possède une odeur suffisamment caractéristique pour que les éventuelles fuites soient aisément repérables. Cette odeur disparaît lors de la combustion complète du gaz.

Densité

La densité1 du gaz naturel est inférieure à celle de l’air. Contrairement au gaz propane, il est en effet plus léger que l’air et se dissipe rapidement dans l’atmosphère. Ni toxique, ni irritant, il ne s’enflamme qu'en atteignant un degré de concentration précis et en présence d’une flamme. Enfin, de par sa composition, le gaz naturel est le combustible fossile le moins émetteur de gaz carbonique comparativement à d'autres sources d'énergies comme le fioul et le charbon.

Caractéristiques physico-chimiques

Le gaz naturel distribué en France respecte les caractéristiques suivantes :

Pouvoir Calorifique Supérieur2 dans les conditions de combustion suivantes : 0°C et 1,01325 bar :

  • Gaz de type H (Haut pouvoir calorifique) : 10,7 à 12,8 kWh/m3 (n), 10,67 à 12,77 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.
  • Gaz de type B (Bas pouvoir calorifique) : 9,5 à 10,5 kWh/m3 (n), 9,48 à 10,47 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.

Indice de Wobbe3 dans les conditions de combustion suivantes : 0°C et 1,01325 bar :

  • Gaz de type H : 13,64 à 15,70 kWh/m3 (n), 13,6 à 15,66 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.
  • Gaz de type B : 12,01 à 13,06 kWh/m3 (n), 11,97 à 13,03 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.
  • Gaz de type B pour les secteurs géographiques en cours de conversion gaz B / gaz H : 12,50 à 13,06 kWh/m3 (n), 12,47 à 13,03 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.

Teneur en soufre et H2S

  • Teneur instantanée en H2S : elle doit être inférieure à 15 mg/m3 (n), durée de dépassement de 12 mg/m3 (n) inférieure à 8 heures.
  • Teneur moyenne en H2S sur 8 jours : elle doit être inférieure à 7 mg/m³ (n).
  • Teneur en soufre total : elle doit être inférieure à 150 mg/m³ (n).

Odeur du gaz naturel - teneur en THT : elle doit être comprise entre 15 et 40 mg/m³ (n).

Fin du gaz B : Comment se préparer à la conversion au gaz H ?

Les consommateurs de gaz naturel de la région des Hauts-de-France sont alimentés en gaz naturel de type B, un gaz à pouvoir calorifique bas qui provient du gisement de Groningue aux Pays-Bas. La production de ce gisement étant amenée à baisser, la France devra changer d’approvisionnement à compter de 2029. À partir de cette date, les clients concernés seront desservis en gaz dit "gaz H", un gaz à haut pouvoir calorifique qui alimente déjà 10 millions de clients dans toute la France(1).
Tous les consommateurs de gaz naturel raccordés au réseau de distribution de gaz naturel "Gaz B" sont concernés, qu’il aient un usage du gaz en tant que particulier (cuisson, eau chaude, chauffage). Ils se situent dans les départements de l'Aisne, de l'Oise, du Nord, du Pas-de-Calais, de la Somme et en partie en Seine -Maritime.

Qu’est-ce cela implique ?

Ce changement de type de gaz n’aura aucun impact sur votre consommation de gaz naturel, ni sur votre contrat de fourniture de gaz et pas non plus sur le contrat d’entretien de vos appareils alimentés au gaz naturel. En revanche, il faudra vérifier que vos appareils peuvent fonctionner avec du gaz de type H. Dans la plupart des cas, il n’y aura besoin d’aucune intervention d’adaptation. Pour d’autres appareils, un simple réglage sera nécessaire, parfois accompagné d’un changement de pièce. De plus, le détendeur du compteur de gaz pourra être changé ou réglé en fonction des besoins.

GRDF, le gestionnaire de réseau de distribution de gaz naturel, a été chargé par les pouvoirs publics de coordonner les opérations et de s’assurer de la compatibilité des installations des consommateurs de gaz naturel.

  • Vous êtes un consommateur particulier de gaz naturel, GRDF s’occupe de tout.
    Le gestionnaire de réseau de distribution va donc procéder à l’inventaire de vos appareils concernés : il aura pour mission de confirmer vos coordonnées, de lister tous vos appareils fonctionnant au gaz naturel (chaudière, gazinière…) afin de déterminer si des réglages s’avéreront nécessaires et d’identifier votre installateur ou la société en charge de l’entretien de vos appareils. Il fera également le réglage de ces appareils pour les rendre compatibles. Vous aurez la possibilité, si vous préférez, de faire faire ces réglages par l’entreprise chargée habituellement de la maintenance de vos appareils.
    Ces opérations sont totalement prises en charge financièrement par le gestionnaire de réseau, vous n’aurez rien à payer mais il faudra donner accès à vos appareils aux techniciens mandatés et formés par GRDF. A savoir : C’est l’occupant du logement qui sera contacté et concerné par toutes ces démarches. S’il est locataire, c’est à lui d’en informer le propriétaire.
  • Vous êtes un professionnel, GRDF vous accompagne tout au long de ce déploiement.
    Sont considérés comme professionnels, les clients dont l’usage du gaz naturel est de type chaufferie, cuisson professionnelle, fours industriels…Pour ces clients, GRDF assure une mission d’accompagnement. Dans un premier temps, le gestionnaire de réseau de distribution établira un inventaire de vos appareils alimentés en gaz naturel et identifiera avec vous un interlocuteur dédié dans votre entreprise ainsi que vos prestataires d’entretien de vos appareils.
    GRDF vous délèguera ensuite le réglage, à organiser avec votre prestataire d’entretien. Le coût de l’intervention sera pris en charge par GRDF selon des modalités issues d'une délibération de la CRE (Commission de Régulation de l’Energie) en date du 20 novembre 2018. 

Quel est le planning de ce chantier ?

Le réglage des appareils va être mené progressivement d’ici 2029. Les clients seront informés en amont des interventions et recevront les dates prévues pour les inventaires et les réglages dans leur commune, ainsi que les coordonnées de l’entreprise mandatée pour ces interventions.
Il faudra compter environ 30 minutes dans chaque foyer pour l’inventaire des appareils, puis environ 1 heure et demi pour les interventions de réglage.

Mon logement se trouve-t-il dans la zone concernée ?

Une grande partie des consommateurs de gaz naturel de la région des Hauts-de-France est concernée. Cela représente 10% de la consommation de gaz naturel en France, soit 1,3 millions de clients(2). GRDF a mis à la disposition des usagers du gaz naturel un outil leur permettant de savoir s’ils font partie des consommateurs concernés.

Notes :
1 https://cegibat.grdf.fr/actualites/evolution-du-reseau-de-gaz-naturel--1-3-millions-de-clients-concernes
2 https://gazpasserelle.engie.fr/gaz/comprendre-gaz-naturel/gaz-naturel/densite-gaz-naturel.html
3 Bilan énergétique de la France pour 2016 du ministère en charge de l'énergie, mars 2018.

Qu'est-ce que l'indice de Wobbe et comment l'utiliser ?

Simple d'utilisation pour les particuliers dans le cadre de leur habitat, le gaz naturel fait en amont l'objet de calculs complexes, qui permettent de sécuriser son emploi. L'indice de Wobbe permet d'apprécier l'interchangeabilité des différents types de combustibles gazeux dans les réseaux de distribution de gaz naturel.
Cet indice porte le nom de son inventeur. Goffredo Wobbe, physicien italien originaire de Bologne, a mis au point cet indicateur et sa formule en 1927, partant de trois constats :

  • La production de chaleur d'un brûleur est proportionnelle au débit volumique pour une pression et une taille de l'orifice données.
  • La vitesse du flux à pression constante à travers un orifice de taille donnée est proportionnelle à la gravité spécifique du gaz naturel.
  • La valeur calorifique du gaz naturel est proportionnelle à sa densité.

Définition et utilité de l'indice de Wobbe

C'est une formule qui permet de comparer, pour les différents types de combustibles gazeux (gaz naturel, propane, butane, méthane...), les niveaux de production d’énergie pendant leur combustion. Les résultats du calcul permettent d’évaluer l’impact d’un changement de combustible pour alimenter un équipement au gaz naturel. Ce faisant, il est possible de déterminer de manière fiable et précise l’interchangeabilité des gaz pour un appareil donné, et d'ajuster la quantité d'air nécessaire à la combustion en fonction de la quantité d'énergie produite par chaque combustible.

Unité de mesure et valeurs de référence de cet indice

Les appareils au gaz sont conçus de manière à pouvoir supporter un indice de Wobbe compris entre deux valeurs déterminées. L’indice s’exprime en kWh/Nm3, les valeurs autorisées en France sont comprises entre 13,5 kWh/Nm3 et 15,7 kWh/Nm3. L’indice de Wobbe du gaz naturel doit donc être compris entre 13,5 kWh/Nm3 et 15,7 kWh/Nm3 pour pouvoir alimenter vos appareils à gaz.

Sur un plan plus pratique, l'indice de Wobbe permet de comparer la production d'énergie de différents gaz pendant la combustion. Grâce à lui, l'impact d'un changement de combustible est analysé et il permet également une spécification courante des appareils utilisant le gaz et aussi pour les transporteurs de gaz.

Il permet également de dispenser un débit de gaz naturel toujours constant, quels que soient les mélanges qui ont été faits antérieurement. Les équipements et notamment les diamètres des orifices, tels que les brûleurs et les conduites de gaz naturel, sont calibrés en fonction de cet indice pour délivrer le gaz naturel en toute sécurité.

Il faut noter que l'indice de Wobbe varie selon les pays. On remarque que les plages autorisées sont plus larges dans les pays disposant de ressources diversifiées, telles que la France par exemple. Au contraire, les valeurs déterminant l'indice au Royaume-Uni ou au Danemark sont beaucoup plus rapprochées l'une de l'autre.

Ces différences induisent des contraintes au niveau des échanges internationaux. Il faut parfois effectuer des mélanges : l'azote, le méthane, l'éthane permettent de relever l'indice. Des tentatives sont faites pour harmoniser les valeurs de l'indice dans le cadre de l'intégration du marché du gaz naturel européen.

Comment calculer cet indice ?

L’indice est figuré par la lettre majuscule W. Pour calculer W, il faut diviser le pouvoir calorifique supérieur du gaz par la racine carrée de sa densité.
W = PCS ⁄ √dₒ

  • Le pouvoir calorifique supérieur représente la quantité de chaleur de la combustion complète d’1 m3 de gaz sec, dans un air soumis à une pression constante et égale à 1,013 bar, l’air et le gaz étant à une température initiale de 0°C, tous les produits de cette combustion étant ramenés à une température de 0°C, l’eau issue de la combustion du gaz étant ramenée à l’état liquide et les autres produits de la combustion à l’état gazeux.
  • La densité représente le quotient de la masse d’un gaz, contenue dans un volume arbitraire, par la masse d’air sec de composition normale (telle que définie dans la norme ISO 6976:1995) qui serait contenue dans le même volume et dans les mêmes conditions de référence.

Les applications pratiques

Il permet de résoudre les problèmes créés par l'apport d'un combustible gazeux différent en densité dans les réseaux de distribution de gaz naturel. Lorsque la densité d'un combustible gazeux alimentant un brûleur change, l'énergie qu'il libère change aussi. L'indice d'un combustible indique la quantité d'énergie que va libérer le brûleur en étant alimenté avec une pression différentielle constante. Ainsi, deux combustibles gazeux ayant un pouvoir calorifique différent, mais dotés du même indice, vont produire sur le même brûleur et avec la même pression différentielle une même quantité d'énergie.

Il ne faut pas confondre l'indice de Wobbe avec le coefficient de conversion du gaz naturel, qui permet lui de convertir la consommation en m³ en kWh pour établir la facture d'un particulier.