Mesure de la qualité et de la quantité de biométhane à l’injection : chromatographe, compteur de gaz, propane

Le biométhane injecté dans le réseau est facturé en unités d’énergie ; on mesure donc au poste deux grandeurs : le volume de gaz (compteur de gaz avec correcteur) et son pouvoir calorifique ou son pouvoir calorifique supérieur (chromatographe en phase gazeuse). Le produit des deux donne la quantité d’énergie pour laquelle le producteur est payé ou qui est enregistrée aux fins du système de garanties d’origine. À cela s’ajoutent des mesures de paramètres qui protègent le réseau : point de rosée de l’eau et des hydrocarbures, oxygène, H₂S et autres composants, selon les exigences de l’opérateur.

Mesure du volume

Les compteurs de gaz les plus couramment utilisés sont :

Le volume de service mesuré est converti par le correcteur de volume en conditions normales (température et pression de référence retenues dans le contrat ou la réglementation). Les instruments de mesure sont soumis à un contrôle métrologique dans la mesure exigée par la loi, et leur étalonnage est effectué périodiquement.

Mesure de la qualité : chromatographe

Le chromatographe en phase gazeuse sépare les constituants du gaz (CH₄, CO₂, N₂, O₂, hydrocarbures supérieurs, si nécessaire H₂) et en déduit le pouvoir calorifique supérieur (PCS), le pouvoir calorifique, l’indice de Wobbe et la densité relative. Il fonctionne par cycles (cycle de l’ordre de quelques minutes), les résultats étant donc moyennés périodiquement. Pour la facturation, on utilise le plus souvent le pouvoir calorifique supérieur, en Pologne – conformément aux règles adoptées par les opérateurs.

Le chromatographe exige un gaz étalon, des étalonnages réguliers, une protection contre l’encrassement et une redondance ou une procédure de remplacement en cas de panne.

Paramètres physiques

• Point de rosée de l’eau – le condensat dans le réseau est dangereux ; l’analyseur de point de rosée contrôle donc que l’eau n’est pas trop abondante.
• Point de rosée des hydrocarbures – important en cas d’ajout de propane.
• Oxygène – analyseur d’oxygène, car l’oxygène dans le réseau peut provoquer de la corrosion et un danger dans les stockages de gaz.
• H₂S et soufre – mesure continue du H₂S ou analyses périodiques du soufre total.

Ajout de propane (GPL)

Un biométhane dont le pouvoir calorifique supérieur est inférieur à celui exigé par l’opérateur (par ex. en raison de CO₂ ou de N₂ résiduels) peut être enrichi en propane, de façon que son indice de Wobbe et son pouvoir calorifique supérieur rentrent dans la fourchette du réseau. La solution est standard dans certains pays, mais elle augmente les coûts (achat de GPL) et introduit dans le biométhane un composant fossile, ce qui peut influer sur le statut de gaz vert : l’énergie du propane ajouté n’est pas de l’énergie renouvelable, sauf si le propane est lui aussi renouvelable. C’est pourquoi seule l’énergie du biométhane est comptabilisée, et le propane est isolé dans le bilan. Le projet doit être convenu avec l’opérateur et l’organisme de certification.

Exemple : correction du pouvoir calorifique

Hypothèses : biométhane de pouvoir calorifique supérieur 10,9 kWh/m³ (légèrement en dessous de la valeur requise de 11,0 kWh/m³), débit 400 m³/h. L’ajout de propane de pouvoir calorifique supérieur d’env. 28 kWh/m³ en quantité x m³/h élève le pouvoir calorifique supérieur du mélange : (400 × 10,9 + x × 28)/(400 + x) = 11,0. Solution : 4 360 + 28x = 4 400 + 11x → 17x = 40 → x ≈ 2,4 m³/h de propane, soit env. 0,6 % du volume. La quantité est faible, mais coûteuse et exige une mesure distincte ; le propane représente env. 0,6 % du volume, et de l’énergie – env. 1,5 % (2,4 × 28 = 67 kWh sur 4 427 kWh).

Assurance de la qualité des données

1. Étalonnages et vérifications du chromatographe conformément au plan.
2. Redondance des mesures clés (par ex. deux analyseurs d’oxygène).
3. Enregistrement des données et journaux de mesure inaltérables.
4. Procédures à suivre en cas de défaillance de la mesure (interruption de l’injection ou facturation de substitution).
5. Audit de la chaîne par l’opérateur et, si le système de certification l’exige, par l’organisme de certification.

Et les garanties d’origine

Les données du compteur de gaz et du chromatographe sont la base de la délivrance de garanties d’origine (quantité d’énergie issue du biométhane). Leur fiabilité a donc de l’importance non seulement pour la facturation, mais aussi pour la valeur commerciale du gaz en tant que produit vert.

Incertitude de mesure et revenu

Une erreur de mesure du volume ou du pouvoir calorifique supérieur se répercute directement sur le revenu. Pour une production de 4 millions de m³ de biométhane par an, une sous-estimation du pouvoir calorifique supérieur de 0,5 % représente une perte d’env. 20 000 m³ d’équivalent énergétique, soit environ 220 MWh. C’est pourquoi, lors de l’évaluation des offres, il convient de comparer les classes de précision des instruments et les coûts de leur étalonnage. Une bonne pratique consiste aussi à comparer périodiquement les indications avec une analyse de laboratoire indépendante.

Conclusion

Une bonne chaîne de mesure n’est pas un accessoire, mais le fondement de la facturation et de la sécurité du réseau. Lors de la conception du poste, prévoyez les exigences métrologiques, la redondance des analyseurs clés et les procédures d’urgence dès la phase de concertation avec l’opérateur.