Le gaz naturel pour véhicules (abrégé en GNV) est du gaz naturel utilisé comme carburant pour les véhicules à moteur comme les automobiles, les autobus ou les camions. Le gaz naturel est constitué d'environ 97 % de méthane, il s'agit du même gaz que celui distribué en France sur le réseau de GRDF et qui est utilisé par les particuliers pour la cuisine ou le chauffage.
Pour la France, ce gaz naturel provient principalement de l'étranger (Norvège, Russie, Algérie, Pays-Bas) Ministère de l'Environnement, de l'Énergie et de la Mer, Bilan énergétique de la France pour 2015 (page 39), novembre 2016..
Le GNV recouvre plusieurs carburantsArrêté du 8 décembre 2017 relatif aux caractéristiques du gaz naturel comprimé GNC et du gaz naturel liquéfié GNL destinés à la carburation, légifrance, dont : le gaz naturel comprimé ou GNC, le gaz naturel liquéfié ou GNL.
Le GNC ( ou CNG en Belgique.) est généralement stocké sous pression () dans des réservoirs spécifiques du véhicule.
Le GNL est généralement stocké dans des réservoirs cryogéniques à une température de l'ordre de et à une pression de quelques bars.
Il est aussi possible d'utiliser du biométhane produit par des installations de méthanisation (usines de traitement des ordures ménagères, stations d'épuration, digesteurs agricoles). On parle alors de bioGNV, et par conséquent de bioGNC et de bioGNL.
Caractéristiques
Inflammabilité : le point d'éclair du GNV est - , c'est-à-dire que quelle que soit la température externe, il peut s'enflammer ou exploser, contrairement au diesel, dont le point d'éclair est de . Il est classé extrêmement inflammable.. Explosivité : en dispersion dans l'air, si sa concentration est comprise entre 5 et 15 %, le GNV brûle ou explose au contact d'une flamme, exactement comme le gaz naturel. Diffusivité : le GNV, plus léger que l’air, se dissipe rapidement en cas de fuite à l'air libre. En atmosphère confinée, il peut former des volumes explosifs. Cependant, il n’existe aucune restriction concernant l’accès aux parkings souterrains pour les véhicules fonctionnant au GNV. Toutefois, ces véhicules peuvent se voir interdire l'accès à certains tunnels, tel que celui de Toulon, dans le Varhttp://tunneldetoulon.fr/wp-,content/uploads/2014/02/Depliant_transporteurs.pdf, ou même le Duplex A86, dans les Hauts-de-Seine. Au rythme actuel de consommation le gaz naturel sera épuisé après le pétrole (63 ans pour le gaz contre 54 ans pour le pétrole).. Le biogaz est une source additionnelle. Émissions de : réduites de 25 % par rapport à l'essence, mais bien supérieures à celles des voitures électriques, qui réduisent les émissions de 77 % en France et 63 % en Europe.. Émissions de particules : faibles à nulles.
Dénomination Le sigle « GNC », pour gaz naturel comprimé, était utilisé en France jusqu'au début des années 1980 pour désigner le gaz naturel utilisé comme carburant des véhicules automobiles, et en anglais on utilisait (CNG), mais à l'époque ce carburant était très peu utilisé à part en Italie et en Nouvelle-Zélande. Lorsqu'il y a eu un regain d'intérêt pour ce carburant, les spécialistes chez Gaz de France et chez les constructeurs automobiles français, ont considéré que l'expression « gaz naturel comprimé » était devenu inadaptée. Elle était considérée comme archaïque, ne reflétant pas sa signification et ne correspondant pas à l'utilisation du gaz naturel liquide (non comprimé) comme carburant, d'autant plus que le gaz naturel comprimé peut servir à d'autres choses que propulser un véhicule. Un temps on utilisa l'expression « gaz naturel carburant » (dont le sigle était également GNC), mais c'est finalement « gaz naturel véhicules » (avec son sigle GNV) qui fut retenu officiellement par l'ensemble de la filière, l'usage a légèrement transformé cette expression en « gaz naturel pour véhicules ». Ce choix a été influencé à l'époque par le fait que depuis quelques années déjà les Canadiens utilisaient un sigle proche : NGV () pour désigner les véhicules roulant au gaz naturel.
À noter que les pouvoirs publics français utilisent exclusivement l'expression « gaz naturel pour véhicules » ou son sigle GNV.
Pour la France et depuis ., en application de la directive européenne 2014/09/UE., en plus de la dénomination usuelle du carburant à la pompe qui varie selon le pays, par exemple GNL en Français, un logo normalisé est apposé sur le dispositif de distribution. Les carburants sous forme de gaz sont désignés par un diamant, avec CNG pour le gaz naturel comprimé et LNG pour le gaz naturel liquéfié.
Histoire L'utilisation de combustible gazeux pour la propulsion des véhicules est assez ancienne. Durant la Seconde Guerre mondiale, du fait de la rareté de l'essence, des véhicules sont équipés pour pouvoir utiliser du gaz de ville en Europe. Après la guerre, le nombre de véhicules roulant au gaz diminue fortement.
À la suite de la découverte du gisement de gaz naturel de Lacq en France, l'utilisation de ce combustible pour la carburation automobile se développe, notamment dans le sud-ouest. Mais cette utilisation restera marginale en France.
Cependant quelques pays dans le monde utilisent le GNV à une plus grande échelle, notamment la Nouvelle-Zélande et dans une moindre mesure l'Italie, les États-Unis et la Bulgarie.
À partir du milieu des années 1980, l'entreprise publique Gaz de France décide de relancer l'utilisation du GNV. Ces efforts, menés notamment avec Renault Véhicules industriels et Citroën, conduiront à la mise en service d'une flotte de véhicules utilitaires fonctionnant au GNV sur un site de l'entreprise, dans la banlieue de Nantes, ainsi qu'à l'utilisation de bus au gaz naturel lors des Jeux olympiques d'hiver d'Albertville en 1992.
Prototype : Les premiers essais de fabrication d'un moteur fonctionnant au gaz naturel de ville (c'est le GNV de l'époque), ont été faits en partenariat entre Renault véhicule Industriel et la Régie des transports de Marseille. Afin de mener à bien son expérience, RVI s'est associé avec la société des moteurs Baudoin de Marseille. La technique utilisée a été celle de l'« allumage commandé », après modification des têtes de culasses d'un V8-510 d'autobus PR100. Autre difficulté : la réalisation de réservoirs suffisamment résistants pour recevoir un gaz comprimé, tout en assurant une garantie totale pour les usagers transportés, et l'environnement. Le choix s'est naturellement porté sur l'association de matériaux composites (fibres de carbone et résine). Le processus, très lent, de mise en compression était réalisé par un compresseur de fabrication suisse. Il durait , pour une capacité de remplissage de répartis sur le pavillon du véhicule (deux en partie centrale, et quatre à l'arrière). Le remplissage nocturne, équivalait à la rotation d'un véhicule de transport en commun traversant la totalité de Marseille sur la ligne .
Les dernières difficultés, qui viendront contrarier le projet, ont été dans l'obtention de l'autorisation de rouler. Les divers ministères associés étaient dans l'incapacité d'évaluer, et donc de chiffrer, une nouvelle TIPP (actuelle TICPE) pour un tel mode de propulsion.
Les premiers temps de mise en exploitation ont pourtant montré les limites d'un tel système. La technologie, qui se voulait « écologique », tout en réduisant (pour ne pas dire supprimer) les usures induites des motorisations diesel, avait apporté un inconvénient majeur : la perte de puissance importante, et donc de couple. Fort de ce constat, la RTM continua à exploiter ce véhicule pendant quelques années, et abandonna son intention de créer une partie de sa flotte en GNV. Le pari était pourtant gagné. Donner à Renault, les arguments nécessaires à commercialiser des véhicules qui étaient en majeure partie fabriqués en Nouvelle-Zélande et en Italie.
Production et utilisation En raison de ces conditions de distribution, le GNV a d'abord intéressé les utilisateurs de flottes captives, à savoir des flottes de véhicules rattachées à un site équipé d’un compresseur. Il s’agit prioritairement des autobus et des gros utilitaires urbains (bennes à ordures, par exemple).
Le GNV peut aussi être produit par récupération de l’énergie latente des gazoducs de transport à haute pression aux points de détente vers les réseaux de distribution et, plus intéressant encore, aux postes d’entrée des établissements industriels gros consommateurs de gaz. La chute de pression de 50-70 bars entre le gazoduc et les brûleurs et autres équipements du site peut être utilisée pour sur-comprimer, voire liquéfier jusqu'à 10 à 15 % du flux de gaz entrant. Le GNC/GNL ainsi produit sans dépense d’énergie au fur et à mesure de l’activité, est un carburant propre de substitution au diesel dans la flotte de camions, engins et autres véhicules, « quasi-captifs », qui servent aux divers besoins du site: extraction ou apport des matériaux, livraison journalière des produits, transport du personnel posté. L'intérêt environnemental est double: récupération d'énergie (autrement perdue) et substitution d'un carburant plus propre (moindre ratio C/H).
Il ne faut pas confondre Gaz naturel pour véhicule (GNV), et Gaz de pétrole liquéfié (GPL). Le GNV est un produit gazeux composé de méthane, alors que le GPL est un produit liquide constitué de butane et de propane. Pour des raisons techniques, un véhicule GPL ne peut absolument pas fonctionner au GNV et inversement.
Technologie vignette|Un bus Mercedes-Benz Citaro C2 NGT à Madrid Un véhicule classique à moteur à combustion et explosion peut être adapté pour la bicarburation (essence / GNV). Les véhicules au gaz naturel sont de plus en plus utilisés en Europe et en Amérique du Sud en raison de la hausse du prix de l'essence, et pour raisons écologiques. Le GNV commence à être adopté pour les véhicules personnels légers, mais aussi pour les véhicules de transport public, y compris les trains.
La densité volumique d'énergie du GNV est estimée à 42 % du GPL (car il n'est pas liquéfié), et à 25 % de celle du gazole..
Le GNV peut être utilisé dans les moteurs à quatre temps (essence) et moteurs diesel modifiés. Il est alors question de «rétrofit ». Les moteurs quatre temps à mélange pauvre peuvent atteindre un rendement thermique supérieur à celui des moteurs quatre temps sans limitation du mélange, au prix d'émissions de NOx et d’hydrocarbures. Un moteur à commande électronique fournit, dans l'ensemble, le plus de puissance pour le moins d'émissions, surtout lorsque équipé de recirculation des gaz d'échappement, de turbocompresseur avec refroidisseur, et d'un convertisseur catalytique à trois voies, mais souffre en termes de rejet de chaleur et consommation de carburant. Un moteur à gaz naturel convenablement conçu peut avoir un plus grand rendement qu'un moteur à essence car l'indice d'octane du gaz naturel est plus élevé que celui de l'essence, ce qui permet de fabriquer des moteurs à taux de compression plus élevé.
L'approvisionnement en GNV peut se faire de systèmes à basse pression (« remplissage lent »), ou à haute pression (« remplissage rapide »). La différence réside dans le coût de la station de ravitaillement par rapport au temps de remplissage. Il existe également des adaptations pour se ravitailler la nuit à partir d'une conduite de gaz, mais cette pratique est interdite dans certains pays. Le ravitaillement au gaz naturel domestique est de plus en plus populaire aux États-Unis, en particulier en Californie et à New York, et des déductions d'impôt sont disponibles pour l'installation nécessaire.