Indice de Wobbe : définition, utilité et méthode de calcul de l’interchangeabilité des gaz

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.

 

Zoom sur l’historique de l'indice.

L'indice de Wobbe 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.
Mieux comprendre l'indice de Wobbe Mieux comprendre l'indice de Wobbe

Indice de Wobbe : définition et utilité.

L'indice de Wobbe 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 de l’indice.

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.