Comment fonctionne le gaz de pétrole liquéfié

Un préposé à la station-service remplit un taxi avec du gaz de pétrole liquéfié. Voir des photos de véhicules à carburant alternatif - LUIS LIWANAG / AFP / Getty Images

-Le gaz de pétrole liquéfié, ou GPL, est l'un des carburants alternatifs les plus couramment utilisés dans le monde aujourd'hui. En fait, dans de nombreux endroits, ce n'est pas du tout un carburant alternatif: le gaz de pétrole liquéfié est un pilier du chauffage et de la cuisine dans certaines régions de l'Inde et certaines régions rurales des États-Unis. Lorsque vous cuisinez dans un terrain de camping ou dans votre cour à l'aide d'un gril à gaz ou d'un réchaud de camping, vous utilisez une forme de gaz propane. Reconnu pour sa polyvalence et son efficacité, le GPL ressemble aujourd'hui à une source d'énergie attrayante pour les gens qui en ont assez des factures de chauffage élevées et des prix en flèche à la pompe à essence..

Galerie d'images de véhicules à carburant alternatif

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Dans cet article, nous découvrirons d'où vient le GPL, à quoi il sert et comment vous pouvez convertir votre voiture pour qu'elle fonctionne avec ce carburant plus léger et moins cher.. -

Il y a deux gaz LP qui peuvent être stockés sous forme liquide avec une pressurisation modérée -- propane et butane. Isobutane, qui a la même formule chimique simple que le butane mais a une structure chimique différente, est également utilisé. Habituellement, le butane et l'isobutane sont mélangés avec du propane dans diverses proportions, en fonction de l'utilisation prévue du carburant.

Propane est particulièrement utile comme carburant portable car son point d'ébullition est

-44 F (-42 ° C). Cela signifie que même à des températures très basses, il se vaporisera dès qu'il sera libéré de son récipient sous pression. Il en résulte un carburant à combustion propre qui ne nécessite pas beaucoup d'équipement pour le vaporiser et le mélanger avec de l'air. Une simple buse suffira.

Butane le point d'ébullition est d'environ 31 F (-0,6 C), ce qui signifie qu'il ne se vaporisera pas à des températures très froides. C'est pourquoi le butane a des utilisations plus limitées et est mélangé avec du propane au lieu d'être utilisé seul.

Une seule livre de propane peut générer 21 548 BTU (British Thermal Units) d'énergie, tandis que le butane peut produire 21 221 BTU par livre [ref]. À titre de comparaison, voici comment les gaz LP se comparent aux autres combustibles en termes d'énergie:

• Propane: 21 500 BTU par livre
• Butane: 21200 BTU par livre
• Essence: 17500 BTU par livre
• Charbon: 10000 BTU par livre
• Bois: 7000 BTU par livre

Dans la section suivante, nous découvrirons d'où vient le GPL.

Éthane et méthane?

Le terme «gaz de pétrole liquéfié» fait parfois référence à tout gaz combustible qui existe sous forme de gaz à des températures et des pressions normales, c'est-à-dire des gaz dont le point d'ébullition est relativement proche de la température moyenne de l'atmosphère terrestre. Selon cette définition, l'éthane et le méthane sont des gaz PL. Cependant, selon l'encyclopédie des méthodes et de l'équipement du LP Gas Man, «les pressions requises pour liquéfier [l'éthane et le méthane] et la quantité de métal nécessaire pour les maintenir sous ces pressions rendent leur manipulation en quantités commerciales peu pratique».

Les raffineries de pétrole produisent du GPL dans le cadre du processus de production d'autres combustibles, plus couramment utilisés. Photo gracieuseté de Phillips Petroleum Company

Le GPL est un combustible fossile, comme le pétrole et le gaz naturel. Il peut être raffiné à partir du pétrole et du gaz naturel de la même manière que l'essence est raffinée à partir du pétrole brut. Bien que la plupart des entreprises énergétiques ne se concentrent pas sur les gaz de pétrole liquéfié, elles en produisent néanmoins parce qu'elles sont un sous-produit du processus de raffinage d'autres combustibles..

Quand une entreprise énergétique tire gaz naturel du sol, environ 90 pour cent de celui-ci est du méthane. Le reste se présente sous la forme de divers gaz de pétrole liquéfié, que l'entreprise sépare du méthane avant que le méthane ne soit introduit dans des pipelines pour être utilisé dans nos maisons. La quantité de GPL provenant du gaz naturel varie, mais elle est généralement de 1 à 3 pour cent [ref].

Les gaz LP sont séparés de huile brute, ainsi que. Le processus de raffinage produit un rendement d'environ 3 pour cent de gaz propane, bien que si les raffineries étaient réorganisées pour se concentrer sur l'extraction du gaz propane, ce nombre pourrait atteindre 40 pour cent [réf]. Voir comment fonctionne le raffinage du pétrole pour en savoir plus sur le processus.

Ensuite, nous découvrirons quelques-unes des nombreuses utilisations du GPL.

La découverte du GPL

Au départ, l'industrie du gaz naturel avait des problèmes avec les composés «supplémentaires» contenus dans le gaz. Le propane et le butane étaient instables, s'évaporaient facilement et créaient des pressions de vapeur plus élevées lors du stockage et du transport du gaz naturel. La première solution consistait simplement à «altérer» le gaz naturel, permettant aux gaz PL de s'évaporer dans l'atmosphère..

Dr Walter Snelling, un inventeur et des scientifiques qui travaillaient pour l'US Geological Survey, ont commencé à expérimenter les formes condensées de ces déchets en 1910. En 1911, il avait produit des échantillons de propane et de butane et avait déjà envisagé un système de stockage et de distribution de ces combustibles . En 1913, il obtient un brevet pour sa méthode de production de gaz propane [ref].

Briquet au propane et cuisinière au propane Photo avec l'aimable autorisation d'Amazon.com

Le GPL est facile et sûr à stocker, ce qui en fait un carburant très portable. Il a été utilisé pour de nombreuses applications différentes, dont certaines que vous avez probablement utilisées vous-même. Les petits briquets au butane jetables utilisent le gaz propane que vous êtes le plus susceptible de voir quotidiennement. Ils contiennent un mélange de butane et d'isobutane.

Si vous avez un gril à gaz portable ou si vous faites du camping dans une caravane ou un camping-car, vous utilisez également du GPL. Le réservoir de gaz rechargeable de votre gril utilise du propane, et les réservoirs de propane de votre camping-car peuvent alimenter une fournaise, chauffer un réservoir d'eau chaude ou même alimenter le réfrigérateur et le congélateur. Les petits réservoirs de carburant de camping disponibles dans la plupart des magasins d'articles de sport utilisent également du propane. Les buses des réservoirs ont été standardisées dans toute l'industrie du camping, de sorte que ces réservoirs peuvent être fixés aux réchauds de camping, aux lanternes, aux petits chauffe-eau et à une variété d'autres appareils.

Le propane est utile dans toutes les situations où du carburant est nécessaire, mais il n'est pas pratique (ou possible) de faire fonctionner des conduites de gaz naturel vers le site. Vous pouvez trouver du GPL sur les bateaux, dans les chalets isolés et les pavillons de chasse ou dans les zones rurales qui ne sont pas desservies par des sociétés énergétiques commerciales. Dans des pays comme l'Inde, où certaines grandes villes ne disposent pas d'un service fiable de gaz naturel ou d'autres combustibles, le GPL représente une part importante du marché de l'énergie. Les besoins quotidiens de chauffage et de cuisson sont fournis au propane au lieu du mazout ou du charbon.

Cependant, le gaz propane n'est pas uniquement destiné à la maison et aux loisirs. De nombreuses industries utilisent le GPL comme source de chaleur pour le travail des métaux, le travail du verre ou la céramique. De nombreux chariots élévateurs industriels sont alimentés au GPL parce que le GPL fournit suffisamment d'énergie pour soulever des charges lourdes tout en générant moins de fumées et de polluants dans les espaces confinés d'entrepôt..

L'une des utilisations du gaz propane à croissance la plus rapide est celle des automobiles. Les voitures construites ou converties pour fonctionner au GPL sont de plus en plus courantes - nous découvrirons pourquoi dans la section suivante.

Station de remplissage GPL Photo avec l'aimable autorisation du Département américain de l'énergie

Selon la World Liquefied Petroleum Gas Association (WLPGA), plus de 9 millions de véhicules dans 38 pays fonctionnent actuellement au GPL. Ce n'est pas une idée nouvelle: les véhicules au propane existent depuis des décennies. Les avantages comprennent émissions réduites, cité par WLPGA comme "50% moins de monoxyde de carbone, 40% moins d'hydrocarbures, 35% moins d'oxydes d'azote (NOx) et 50% moins de potentiel de formation d'ozone par rapport à l'essence" [réf]. Avec les incitations gouvernementales et les allégements fiscaux inclus, le GPL utilisé dans les voitures (connu sous le nom de autogaz) peut être beaucoup moins cher que l'essence. Même sans les incitations, c'est généralement beaucoup moins cher. L'autogaz est un carburant à indice d'octane élevé, offrant des performances comparables à celles de l'essence et du diesel, et de nombreux propriétaires affirment que l'autogaz fonctionne plus facilement, ce qui réduit l'usure des composants du moteur..

La façon la plus simple de commencer à utiliser le propane pour le transport est d'acheter un véhicule qui a été conçu et construit pour utiliser l'autogaz. Un large éventail de fabricants, y compris de grandes entreprises automobiles américaines comme Ford, General Motors et Daimler-Chrysler, offrent des options au propane sur certains modèles. En règle générale, vous ne trouverez pas ces voitures sur le sol de la salle d'exposition - elles doivent être commandées spécialement. Dans certains cas, il n'y a pas de modèle de production alimenté au gaz propane, mais un système GPL peut être installé en usine en option. Des exemples de voitures proposées en tant que modèles au gaz propane incluent la Ford Crown Victoria, la Dodge Ram, le camion Ford F-150, la Chevrolet Cavalier et la Toyota Camry..

Photo gracieuseté de The Greenfuel Company

Rarement (bien que plus souvent en Europe), les voitures sont construites uniquement avec un système de gaz propane. Le moteur est réglé et ajusté spécifiquement pour fonctionner à une efficacité maximale au propane, ce qui se traduit par une usure réduite du moteur et un meilleur kilométrage à long terme. Cependant, de nombreux consommateurs craignent qu'une station de remplissage de propane soit difficile à trouver. Pour cette raison, la plupart des voitures au gaz propane systèmes bi-énergie -- un pour l'essence et un pour le propane. Les systèmes sont configurés pour basculer automatiquement entre les deux carburants, le cas échéant. Cela permet aux propriétaires d'utiliser du propane propre et bon marché lorsqu'il est disponible, mais ils ont toujours la possibilité de faire le plein à la station-service locale s'ils en ont besoin..

Est-il difficile de trouver une station de remplissage de propane? En fait, ce n'est pas du tout difficile. Contrairement à certains autres carburants alternatifs (comme l'hydrogène), une infrastructure importante et stable existe déjà pour les véhicules fonctionnant au propane. Vous pouvez utiliser le centre de données sur les carburants alternatifs pour trouver les stations de ravitaillement en GPL les plus proches. À titre d'exemple, il y a cinq points de ravitaillement en GPL dans un rayon de 25 miles de la maison de l'auteur à Buffalo, N.Y.

Prius modifiée: hybride GPL-électrique Photo gracieuseté du Green Car Congress

Dans la section suivante, nous discuterons des bases impliquées dans la conversion d'une voiture à essence pour qu'elle fonctionne au gaz automatique..

Exemple de système de conversion bicarburant Photo gracieuseté de WTV-UK

Le processus de conversion d'une voiture pour fonctionner au propane est assez exigeant et nécessite une bonne connaissance des systèmes automobiles en général pour l'accomplir. * Plusieurs entreprises proposent des kits qui comprennent toutes les pièces nécessaires pour effectuer la conversion. Ceux qui n'ont pas le savoir-faire nécessaire devraient essayer de trouver un mécanicien local expérimenté dans les conversions de GPL pour faire le travail. Bien que le propane soit très sûr comme carburant automobile, si le système n'est pas installé correctement, il peut y avoir des problèmes de sécurité.

La première étape consiste à choisir un réservoir. La plupart des conversions sont conversions bi-énergie, ce qui signifie que vous ne remplacerez pas votre ancien système de carburant, vous en ajouterez simplement un second. En conséquence, le réservoir de propane occupera une partie de l'espace de stockage de votre voiture, généralement dans le coffre.

Donut tank (à gauche) et torpille Photo gracieuseté de WTV-UK

Les chars se présentent sous la forme de "torpilles" ou de "beignets". Les chars torpilles ont généralement plus de capacité, mais prendront plus de place dans votre voiture. Les réservoirs de beignets sont conçus pour s'adapter au puits de roue de secours de votre voiture. Ce sont des réservoirs plus petits et vous devrez sacrifier votre pneu de secours. Dans les véhicules plus grands, vous pouvez monter plusieurs réservoirs pour une capacité accrue.

Une fois le réservoir boulonné, un point de remplissage doit être percé dans la carrosserie de la voiture, généralement près du point de remplissage d'essence ou à l'arrière du coffre. L'emplacement idéal est celui qui nécessite un minimum de tuyauterie pour se connecter au réservoir. Les conduites de carburant elles-mêmes sont des tubes en cuivre, qui offrent une certaine flexibilité lors du routage des conduites. Le réservoir doit être connecté au point de remplissage et les lignes doivent également passer le long du dessous de la voiture jusqu'au moteur.

UNE électrovanne (La vanne GPL dans le schéma ci-dessus) doit être installée sur la conduite de carburant entre le réservoir et le moteur. Cette soupape coupe le débit de GPL lorsque la voiture fonctionne à l'essence et lorsque le moteur est coupé. Il a également un filtre intégré qui élimine toute saleté qui peut être dans le carburant.

Le prochain composant majeur est appelé un régulateur, également appelé vaporisateur. Cet appareil remplit l'une des fonctions d'un carburateur dans un moteur à essence - il utilise la chaleur des fluides de refroidissement de la voiture pour vaporiser le propane sous forme de gaz. Un autre contrôle de sécurité a également lieu au niveau du régulateur. Il comprend un circuit électronique qui coupe le débit de gaz si le moteur s'arrête ou cale. Le régulateur est généralement plus petit qu'un carburateur ordinaire, donc trouver de l'espace pour lui dans le compartiment moteur ne devrait pas être un problème.

L'autre partie de la fonction d'un carburateur est gérée par un mixer monté dans le collecteur d'admission. Le mélangeur prend les informations des capteurs de la voiture ou de l'ECU, puis il contrôle la quantité de gaz qui s'écoule dans les cylindres.

Commutateur / jauge de carburant du tableau de bord Photo gracieuseté de Tinley Tech LPG Conversion

Le système doit ensuite être câblé dans la voiture système électrique, permettant une jauge de carburant fonctionnelle, ainsi qu'une bonne automatique commutation entre le propane et l'essence (avec un interrupteur manuel monté sur le tableau de bord). Il doit y avoir des connexions à l'ECU de la voiture afin que le contrôleur du moteur puisse s'ajuster aux différents réglages de carburant.

Les voitures équipées d'un système d'injection électronique auront probablement besoin d'un émulateur. Lorsque la voiture fonctionne au GPL, les injecteurs de carburant n'enverront aucune information aux autres capteurs de la voiture - cela allumera le voyant «vérifier le moteur» et donnera des lectures de diagnostic incorrectes. L'émulateur simule les signaux appropriés afin que l'ECU puisse fonctionner correctement.

Les kits de conversion sont livrés avec des instructions plus détaillées, mais il s'agit d'un aperçu de base de ce qui doit se passer dans une conversion bicarburant.

Ensuite, nous découvrirons à quel point le GPL est sûr.

*Avertissement: Ceci ne doit pas être utilisé comme guide pour une conversion réelle au GPL. Il s'agit d'un aperçu du processus et non d'un ensemble d'instructions. À moins que vous ne soyez très expérimenté dans les systèmes d'alimentation en carburant automobile et les systèmes électriques, il vous est fortement conseillé de faire effectuer la conversion par un professionnel. Toutes les conversions doivent être testées et approuvées par un professionnel expérimenté dans le test des systèmes GPL avant leur utilisation.

Les gaz LP sont en fait assez sûrs par rapport aux autres carburants. Le propane a une température d'inflammation élevée, environ 850-950 F (450-510 C), comparativement à environ 495 F (257 C) pour l'essence. Cela le rend moins susceptible de s'enflammer spontanément.

De plus, les réservoirs utilisés pour stocker le propane sont plus solides que les réservoirs d'essence en raison de la pression nécessaire pour maintenir le propane sous forme liquide. Cela rend le stockage de propane à bord plus sûr qu'un réservoir d'essence classique - il est plus résistant à la rupture en cas de collision. Des soupapes de sécurité spéciales et des coupures augmentent le facteur de sécurité.

Pour stocker le gaz propane en toute sécurité, il existe certaines directives. Il est important de se rappeler qu'un réservoir de propane n'est jamais vraiment vide. Lorsque le réservoir est rempli, la majeure partie du propane est sous une pression suffisante pour être sous forme liquide. Mais à des pressions sûres, tout le propane n'est pas liquéfié - une petite quantité est sous forme de gaz, remplissant le reste de l'espace dans le réservoir. Lorsque plus de propane est utilisé, la pression diminue, laissant moins de propane sous forme liquéfiée et plus de gaz propane remplissant l'espace restant.

Les réservoirs ne doivent être remplis qu'environ 80 pour cent de capacité. Les changements de température peuvent modifier la pression à l'intérieur du réservoir. Si vous deviez remplir votre réservoir à 100% par une journée fraîche et nuageuse, puis laisser votre voiture au soleil le lendemain, l'augmentation de la température entraînerait une augmentation de la pression dans le réservoir qui pourrait le faire tomber en panne sans cette marge de 20 pour cent.

Pour plus d'informations sur le GPL et les sujets connexes, consultez les liens sur la page suivante.

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Plus de liens intéressants

• World LP Gas Association: À propos du LP Gas
• Four Wheeler Magazine: Crawl This Way - un camion rampant converti au propane pour qu'il «tourne à l'envers»
• Localisateur de stations-service alternatives
• Association canadienne du gaz propane
• Ford Scorpio: un guide de conversion au GPL

Sources

• Ford Scorpio: LPG Conv (2.0 16V) http://www.fordscorpio.co.uk/lpgconversion.htm
• Réseau mondial de l'industrie automobile http://www.worldlpgas.com/gain/index.php
• World LP Gas Association: About LP Gas http://www.worldlpgas.com/mainpages/aboutlpgas/distribution.php
• NPGA.org: Snelling Discovery http://www.npga.org/files/public/Snelling_Discovery_1960s.pdf
• Comparaisons du contenu en BTU des carburants courants http://www.cbbqa.com/grilling/Btuchart.html
• Association canadienne du gaz propane http://www.propanegas.ca/files/Propane%20properties.pdf
• Leicester Auto & Marine Gas Services http://www.leicesterautogas.co.uk/lpg_sub.htm
• Conversion de GPL automobile à faire soi-même http://www.wps.com/LPG/LPG-book-final.html
• Calor: conversion de GPL http://www.lpg-vehicles.co.uk/lpg_conversions/lpg_vehicle_conversion.htm
• Turner, CC. L'Encyclopédie des méthodes et de l'équipement de l'homme du gaz propane. Moore Gas, 1955.
• L'Association des gaz comprimés. Manuel des gaz comprimés. Van Nostrand Reinhold, 1990. 0-442-21881-8.