Gaz de pétrole liquéfié

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

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 à 50% de butane et de propane^[3].

Comparaison par rapport à l'essence

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.

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 : 535 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 : 543 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: 550 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 :

• moins de 50 % de propane et plus de 19 % de butane
• pression de vapeur comprise entre 7,5 et 11,5 bars à 50 °C^[4]

Stockage

Réservoir GPL dans le coffre d'un véhicule Hyundai

Ces gaz 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.

Utilisation des GPL

Moto convertie au GPL

Un cylindre de butane

Bouchon de réservoir de véhicule mixte GPL/essence

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% de 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 une alternative à faible émission de CO² par rapport aux carburants traditionnels pour le chauffage rural, tels que l'électricité et le fioul. Malgré une croissance stable dans les 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 carburants renouvelables. Récemment, le GPL est utilisé avec la chaleur combinée et l’énergie électrique : c’est ce que l’on appelle la cogénération. Elle se base sur le fait que la production électrique dégage une grande quantité de chaleur à température moyenne, habituellement dissipée dans l'environnement. Cette technologie 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 délivrer 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.

Considéré 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 grands avantages fiscaux (quasi-exonération de la taxe spécifique), ce qui en fait le moins cher à la pompe. Il est disponible dans plus de 1 station sur 7 en France et constitue donc 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-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 3049 courant octobre 2007 (nombre en croissance) contre à peu près 1800 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 1er 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 :

• 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 des 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.

En France

En France, 140 000 véhicules particuliers (VP) et 20 000 véhicules utilitaires légers sont équipés pour rouler au GPL (2008). Cette situation serait due à un manque d'offre de la part des constructeurs automobiles et à une différence insuffisante entre le prix du GPL et celui du gazole. Le nombre de véhicules particuliers est passé à plus de 200 000 fin 2010^[5], 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. Entre 2008 et fin 2010, les véhicules GPL neufs bénéficiaient d'un « bonus écologique » de 2 000 € 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)^[6], 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 consomme, meilleure sera l'économie. 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^[7].

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 au 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.

Le bilan écologique du GPL

Les gouvernements du monde entier reconnaissent le GPL comme une énergie capable d’améliorer la qualité de l'air intérieure et extérieure et réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Disponible partout, le GPL peut être utilisé pour des centaines d’usages commerciaux et domestiques. Qui plus est, il peut être additionné aux énergies renouvelables et à la cogénération (combinaison de chaleur combinée et énergie électrique) pour aider à réduire localement les émissions de carbone.

Le GPL est perçu comme un carburant propre. Pourtant son bilan écologique reste mitigé. Son utilisation ne produit pas de particules, contrairement au gasoil qui, même équipé d'un filtre à particules laisse échapper 10% de particules plus fines, qui sont cancérigènes, et considérées par les spécialistes comme encore plus nocives que les particules filtrées^[8] et très peu d'oxyde d'azote, de benzène, ou de formaldéhyde^[9], mais les émissions de CO restent proches de celle d'un diesel moderne. Quant aux émissions de CO₂, le bilan du puits à la roue (production 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 diesels si on s'en tient aux données chiffrées fournies par les constructeurs^[9].

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^[10]. Mais les émissions de CO₂ restent quant à elle proches des émissions des moteurs à explosion classiques.

Le GPL avait initialement un impact très positif car il était un corollaire de l'extraction pétrolière ou gazière et était brûlé sur les sites d'extraction ce qui augmentait inutilement les rejets de CO₂. En termes de filière, son utilisation permettait alors de propulser plus de véhicules pour une même quantité de CO₂ rejeté dans l'atmosphère. Il est désormais aussi valorisé comme combustible de chauffage, son emploi dans les transports réduit donc ses avantages en termes de CO₂. Il demeure une alternative intéressante en matière de 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 au sein des 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 connaitre 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) ce qui n'est pas négligeable puisque l'huile est aussi un produit pétrolier.

Notes et références

Annexes

Articles connexes

• Feu de véhicule
• Véhicule propre
• Contenu CO₂

Liens externes

• Comité Français du Butane et du Propane
• Union Française des Industries Pétrolières
• Le forum du GPL
• Sations GPL en France, site collaboratif (informations mises à jour par les internautes) recensant les stations fournissant du carburant GPL et le prix de vente

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