La composition du gaz naturel en France

Le gaz naturel est une énergie primaire fossile classée dans la famille des hydrocarbures et qui est principalement constituée de méthane (CH4). Il est naturellement inodore et incolore mais on lui ajoute un additif odorant pour lui permettre d'être détectable en cas de fuite. Sa composition peut varier en fonction de son type (gaz B ou gaz H) et de son site de production.

La composition du gaz naturel en France

D’où vient le gaz naturel ?

Tout comme le pétrole, le gaz naturel est une énergie fossile. On parle également d'énergie primaire car il n'est pas issu de la transformation d'une autre énergie. Il est le résultat de la lente décomposition de différentes matières organiques (micro-organismes animaux et végétaux) vieilles parfois de plusieurs millions d’années. Il peut être extrait d'un milieu terrestre ou sous-marin.

Il subit un certain nombre de transformations avant d'être livré au consommateur final. Extrait de la roche qui le contient, le gaz naturel est transporté jusqu'aux usines de traitement via un réseau de canalisations. Un système d'épuration élimine ensuite tous les éléments non-combustibles qu'il contient (azote, hélium, gaz carbonique… qui réduisent son pouvoir calorifique) ainsi que tous les composés corrosifs comme le soufre… qui peuvent endommager les infrastructures assurant son transport.

Votre gaz peut aussi être du gaz vert

A un niveau local, la transformation de matières organiques fermentescibles issues de différents secteurs (agricole, industriel…) et de déchets de collectivité ou de restauration produit du biogaz.

Ce biogaz subit ensuite plusieurs traitements : épuration, odorisation, contrôle, comptage et régulation de sa pression pour devenir du "biométhane" ou "gaz vert". Possédant ainsi les mêmes qualités que le gaz naturel, il peut être à son tour injecté dans le réseau de distribution et servir aux mêmes usages : cuisson, chauffage, production d'eau chaude sanitaire… Il peut également servir de biocarburant.

Quelle est la composition du gaz naturel ?

Composition chimique

Le principal constituant des gisements de gaz naturel est le méthane, un hydrocarbure constitué de quatre atomes d'hydrogène et d'un atome de carbone. Le gaz naturel peut également contenir des gaz inertes comme l’azote et le dioxyde de carbone, ainsi que des quantités très faibles d’éléments sous forme de traces. Il reste à l’état gazeux dans les conditions normales de température et de pression constatées.

La composition du gaz naturel peut varier en fonction de son origine et influencer son contenu énergétique : ainsi, plus la teneur en azote du gaz naturel sera forte, plus son pouvoir calorifique sera faible.

On distingue deux types de gaz en fonction de leur composition :

  • le "gaz B" (comme gaz à Bas pouvoir calorifique qui provient principalement de la région de Groningue dans le Nord des Pays-Bas et contient un plus fort taux d’azote. Il alimente le Nord de la France et représente environ 10% de la consommation française de gaz (CRE, Consultation publique n°2018-011). 
  • le "gaz H" (comme gaz à Haut pouvoir calorifique), provient de mer du Nord, de Russie et d’Algérie et alimente le reste du territoire français.

Odorisation

Le gaz naturel n’a pas d'odeur à proprement parler. Celle qui lui est associée est celle du Tétra Hydro Thiophène (THT), un additif ajouté pour permettre de détecter sa présence. Le distributeur vérifie en effet que le gaz livré possède une odeur suffisamment caractéristique pour que les éventuelles fuites soient aisément repérables. Cette odeur disparaît lors de la combustion complète du gaz.

Densité

La densité1 du gaz naturel est inférieure à celle de l’air. Contrairement au gaz propane, il est en effet plus léger que l’air et se dissipe rapidement dans l’atmosphère. Ni toxique, ni irritant, il ne s’enflamme qu'en atteignant un degré de concentration précis et en présence d’une flamme. Enfin, de par sa composition, le gaz naturel est le combustible fossile le moins émetteur de gaz carbonique comparativement à d'autres sources d'énergies comme le fioul et le charbon.

Caractéristiques physico-chimiques

Le gaz naturel distribué en France respecte les caractéristiques suivantes :

Pouvoir Calorifique Supérieur2 dans les conditions de combustion suivantes : 0°C et 1,01325 bar :

  • Gaz de type H (Haut pouvoir calorifique) : 10,7 à 12,8 kWh/m3 (n), 10,67 à 12,77 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.
  • Gaz de type B (Bas pouvoir calorifique) : 9,5 à 10,5 kWh/m3 (n), 9,48 à 10,47 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.

Indice de Wobbe3 dans les conditions de combustion suivantes : 0 °C et 1,01325 bar :

  • Gaz de type H : 13,64 à 15,70 kWh/m3 (n), 13,6 à 15,66 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.
  • Gaz de type B : 12,01 à 13,06 kWh/m3 (n), 11,97 à 13,03 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.
  • Gaz de type B pour les secteurs géographiques en cours de conversion gaz B / gaz H : 12,50 à 13,06 kWh/m3 (n), 12,47 à 13,03 kWh/m3 (n) pour une combustion à une température de 25°C.

Teneur en soufre et H2S

  • Teneur instantanée en H2S : elle doit être inférieure à 15 mg/m3 (n), durée de dépassement de 12 mg/m3 (n) inférieure à 8 heures.
  • Teneur moyenne en H2S sur 8 jours : elle doit être inférieure à 7 mg/m³ (n).
  • Teneur en soufre total : elle doit être inférieure à 150 mg/m³ (n).

Odeur du gaz naturel - teneur en THT : elle doit être comprise entre 15 et 40 mg/m³ (n).

1Densité : Il s'agit du 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.

2Pouvoir Calorifique Supérieur (PCS) : Il s'agit de 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.

Pouvoir Calorifique Inférieur (PCI) : La différence entre les pouvoirs caloriques inférieur et supérieur se situe au niveau de la chaleur de condensation de l'eau issue de la combustion. Elle n'est pas prise en compte dans le cas du Pouvoir Calorifique Inférieur.

3Indice de Wobbe du gaz naturel : Il s’agit du quotient de son PCS par la racine carrée de sa densité par rapport à l'air. Il se mesure dans la même unité que le pouvoir calorifique. Les appareils à gaz vendus en France sont prévus pour fonctionner selon les plages d’indice de Wobbe autorisées par la réglementation soit entre 13,5 kWh/Nm3 et 15,7 kWh/Nm3 (mesures faites à 0 °C et 1,01325 bar).

Source : Prescriptions techniques de GRDF.