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Solution Turbo-Brayton
d’Air Liquide

Chronique d’un succès commercial

La solution cryogénique Turbo-Brayton d’Air Liquide connaît un essor commercial et industriel spectaculaire, notamment dans le transport maritime. D’autres applications prometteuses émergent également dans le domaine des énergies renouvelables. Explications.

Initialement utilisée dans le domaine spatial, pour conserver au froid des échantillons biologiques sur la Station Spatiale Internationale (ISS), la technologie Turbo-Brayton, développée depuis une dizaine d’années par Air Liquide, rencontre aujourd’hui un vif succès commercial. « Elle fonctionne depuis 2006 à bord de l’ISS, sans aucun arrêt ni maintenance. Une performance qui n’est pas passée inaperçue », note Cécile Gondrand, Responsable Produit chez Air Liquide advanced Technologies (AL-aT).

Cette solution trouve ainsi un débouché prometteur dans le transport maritime du Gaz Naturel Liquéfié (GNL) entre les pays producteurs et consommateurs. Embarquée sur les grands méthaniers, elle évite les « boil-off », ces évaporations de GNL qui se produisent lors du transport. Le gaz, froid à l’état liquide (– 160 °C), se réchauffe et à s’évapore en partie (jusqu’à 6 tonnes par heure). Une perte économique doublée d’un impact environnemental négatif en termes d’émission de CO2. « Les affréteurs, des compagnies pétrolières le plus souvent, sont de plus en plus sensibles à la question de la transition énergétique et imposent aux armateurs d’équiper leurs navires de systèmes pour éviter ces émanations » indique Nicolas Blanchard, Directeur de la Business Unit Gas & Cryogenics d’AL-aT.

Le Turbo-Brayton vient précisément empêcher ces pertes. Avec une technologie disruptive. « Alors que d’autres technologies permettent de capter le gaz une fois qu’il s’est échappé pour le reliquéfier, notre système pompe le GNL dans la cuve de stockage puis le réinjecte à une température plus basse, ce qui refroidit l’ensemble et évite les futures échappées de gaz ! C’est le principe du « sub-cooling » (sous refroidissement du GNL) » explique Yannick Dupont, Responsable des ventes Turbo-Brayton et Solutions Cryogéniques chez AL-aT.  Un principe qui a rapidement convaincu ! « Notre 1ère installation sur un méthanier a parfaitement fonctionné et la réputation de cette solution s’est répandue comme une traînée de poudre dans ce milieu » ajoute Vincent Billot, Responsable Programme Turbo-Brayton chez AL-aT. A date, une cinquantaine d’unités Turbo-Brayton d’Air Liquide ont été vendues et installées sur des méthaniers, une majorité en construction neuve, mais plusieurs également lors du retrofit (opération de réaménagement et modernisation) de navires existants.

Une solution « plug & play » et quasi sans maintenance

Le Turbo-Brayton d’Air Liquide est un système efficace et extrêmement fiable. Sa puissance froide est disponible instantanément depuis le mode veille et peut être adaptée de 0 à 100 % en changeant la vitesse de rotation des moteurs, tout en maintenant un rendement élevé. Le tout, avec une consommation électrique  faible. Autre avantage de taille pour les utilisateurs : le système ! Compact, il est livré monté sur châssis, prêt à l'utilisation, pour une installation optimisée . Il suffit donc de brancher l’unité et de la démarrer.  Il s’emboîte en quelque sorte comme un « LEGO® » dans le navire en construction ou en retrofit. Dernier atout, mais pas des moindres : l’intervalle entre chaque maintenance est de 5 ans !

 

180 millions d’euros de commandes enregistrées sur les deux dernières années

Le fret maritime à plein gaz

L’utilisation du GNL comme carburant ouvre également des perspectives. Aujourd’hui la plupart des navires marchands sont propulsés au fioul lourd (HFO) qui produit des émissions nocives, notamment d’oxydes de soufre. L’évolution de la réglementation les pousse vers des alternatives moins émettrices  comme le GNL : à partir de 2020, l’Organisation maritime internationale imposera en effet un plafond de 0,5 % de teneur en soufre, contre 3,5 % actuellement.

Pour les ravitailler en GNL, des navires souteurs, véritables « stations-services » flottantes, vont se développer ! Un bon nombre de celles qui existent déjà sont d’ailleurs équipées de la solution  Turbo-Brayton d’Air Liquide. « Nous pourrons également installer ce système sur les petits terminaux méthaniers qui vont être construits le long des côtes pour stocker le GNL. De nombreux débouchés commerciaux s’ouvrent donc à nous aujourd’hui pour nos équipements Turbo-Brayton  » estime Yannick Dupont.

24 systèmes Turbo-Brayton produits en 2020, contre un seul en 2015

De nouvelles applications pour les énergies renouvelables

L’efficacité et la fiabilité de la solution Turbo-Brayton d’Air Liquide  lui ouvre d’autres applications. Elle est utilisée pour liquéfier le biogaz issu des unités de méthanisation des déchets ménagers, agricoles ou industriels.  Sous forme liquide, le biogaz  est alors facilement transportable vers son point d’utilisation, par exemple des stations bio-GNV (Gaz Naturel pour Véhicules) délivrant ce carburant durable pour le transport de marchandises ou de personnes. Des expériences de ce type sont déjà développées par le Groupe dans les pays nordiques.

Ce système permet également de réfrigérer les câbles supraconducteurs haute tension, qui transportent deux à cinq fois plus d’énergie que les câbles classiques, et d’éviter ainsi des pertes d’énergie. Une opportunité pour favoriser le développement de sites de production d’énergie renouvelable (éolien, solaire) éloignés des zones de consommation. « Nous menons actuellement des tests de faisabilité avec un client qui souhaite utiliser des câbles supraconducteurs sous-marins, devant être réfrigérés à – 200 °C, pour transporter vers la côte l’électricité produite dans des parcs éoliens off-shore qui en sont très éloignés » explique Cécile Gondrand.

En savoir plus sur le site Air Liquide advanced Technologies

Assurer la montée en cadence de la  production

Les turbo-machines, cœur technologique du système, sont fabriquées dans les ateliers d’AL-aT, à Sassenage (Isère, France). Elles intègrent des pièces mécaniques fournies par des PME de la région. « Nous sommes passés de 15 unités en 2018, à 90 en 2019. Pour y faire face, nous avons investi dans l’outil industriel, recruté de nombreux collaborateurs : soudeurs, chaudronniers, monteurs ou encore spécialistes de la supply chain et du Lean pour gérer un flux important et grandissant de pièces par an et optimiser les postes de travail. Nous avons également accompagné nos sous-traitants dans cette montée en cadence rapide » commente Arnaud Favre, Responsable Opérations et Supply-Chain du programme Turbo-Brayton chez AL-aT.

240 000 tonnes d’émissions de CO2 équivalent évitées chaque année sur la base de la cinquantaine d’équipements vendus ces deux dernières années

Article publié le 19 février 2020