Gaz naturel liquéfié de détail : étude expérimental et modélisation de cuves de stockage

par Nicolò Baiguini

Projet de thèse en Energétique et Procédés

Sous la direction de Paolo Stringari et de Marco Campestrini.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique , en partenariat avec Energétique et Procédés (laboratoire) , CTP - Centre Thermodynamique des Procédés (equipe de recherche) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 26-11-2018 .


  • Résumé

    Le gaz naturel et plus particulièrement le GNL constitue une source d'énergie majeure qui sera utilisée durant de nombreuses années. Le sujet de thèse proposé s'inscrit dans l'axe de recherche du CTP lié aux activités « oil and gas », « gas processing » et plus particulièrement à la thématique liée aux études des procédés en conditions cryogéniques. Les échanges thermiques et les propriétés thermodynamiques à basse température sont le socle permettant d'évaluer le comportement du gaz naturel liquéfié de détail lors du stockage dans de petites cuves (volume inferieure à 1000m3). Contrairement à la regazéification du gaz naturel liquéfié (GNL) et son introduction dans le réseau prévues dans la chaîne d'approvisionnement de GNL « grande échelle », le marché « de détail » se caractérise par la vente de GNL en quantité très faible, typiquement des volumes de l'ordre de la centaine au millier de m3 par livraison, pour répondre aux besoins croissants des industries du transport routier et maritime et des centrales électriques hors réseau. L'un des principaux défis du GNL de détail est le développement complet de la chaîne d'approvisionnement de la source jusqu'aux clients finaux afin de concevoir et d'exploiter tous les éléments de manière efficace et compétitive. Le développement et la maturation des équipements du marché de détail et des infrastructures en aval (stockage, transfert cuve-cuve, transport) et la compréhension des phénomènes thermodynamiques et dynamiques au sein des réservoirs sont des facteurs clés pour la réussite de ce marché. Dans ce scénario, les modèles thermophysiques existants (C++/C#) couramment utilisés par les entreprises agissant dans le marché grande échelle pour concevoir les réservoirs de stockage de taille importante (>100000 m3) doivent être minutieusement vérifiés pour les applications GNL de détail.

  • Titre traduit

    Small-scale liquefied natural gas: experimental tests and modeling of storage tanks


  • Résumé

    Natural gas, a sector having strong growth and market potentials which has experienced significant developments over the last years, is a energy carrier of agreed universal importance for the implementation (on the short and medium term) of a real energy transition from fossil fuels to renewable sources. ENGIE, the second largest natural gas buyer in Europe, currently uses two major natural gas supply routes to its consumer markets: as a gas by means of pipelines (for distances < 3000 km), as Liquefied Natural Gas (LNG) using LNG vessels (for long transport distances or to connect isolated production areas). Contrary to the traditional regasification of LNG and its subsequent introduction into the gas transmission grid implemented within the Large-Scale LNG (lsLNG) supply chain, the Small-Scale LNG (ssLNG) supply chain targets the direct use of natural gas in its liquid form to address the growing needs of shipping/trucking industries and off-grid power generation plants. One of the main challenges of ssLNG is the full supply chain development from source (gas field, pipeline) all the way to end-customers in order to design and operate all elements effectively and competitively. The right strategy in place supported by appropriate capabilities, which include the ability to manage the behavior and the functioning of ssLNG storage technologies, is mandatory for any Company approaching the ssLNG market. Before regasification, lsLNG is usually stored at atmospheric pressure in large tanks (volume higher than 100000 cubic meters) to reduce the volume/surface ratio and then reduce boil-off and pressure build-up phenomena. Much smaller volumes (<1000 cubic meters) are instead more suitable for ssLNG storage purposes. Furthermore, more different types of storage (atmospheric/pressurized, flat bottom/bullet/spherical tanks) and boil-off gas solutions can be found for ssLNG than in lsLNG. The development and the maturation of ssLNG equipments and downstream infrastructures (as storage, tank to tank transfer, and transport) and the understanding of the thermodynamic and dynamic phenomena within ssLNG tanks are key enablers for ENGIE to the pursuit of the ssLNG business. In this scenario, existing thermo-physical models commonly used by Companies acting in the lsLNG supply chain for designing large-capacity storage tanks need to be thoroughly verified and adapted for ssLNG applications.