La sécurité du stockage offshore de GNL demande une attention accrue

Audrey, dans son White Paper, Svanehøj mentionne ENGIE à plusieurs reprises. Peux-tu éclaircir la différence entre terminaux onshore et offshore ?

Svanehøj est un partenaire depuis plusieurs années. Ils sont spécialisés dans l’instrumentation métrologique des infrastructures contenant et transportant des gaz et des pétroles liquéfiés. Dans le cadre de ce partenariat nous fournissons à Svanehøj un modèle thermodynamique de prédiction du comportement du GNL (Gaz Naturel Liquéfié) dans des stockages. Ce modèle, associé aux capteurs produits par Svanehøj, instrumente aujourd’hui plusieurs terminaux terrestres mondiaux, c’est-à-dire des usines de liquéfaction ou des terminaux de regazéification.  

Les terminaux offshore connaissent depuis quelques années un essor qui a été accéléré par la guerre en Ukraine. De nombreux projets voient le jour, notamment en Europe.  Il s’agit comme leur nom l’indique, de terminaux flottants, qui peuvent être des Floating Storage Regazéification Unit (FSRU ) ou des Floating Liquéfaction Natural Gas (FLNG). 

Deux termes reviennent fréquemment dans le White Paper, ceux de stratification et de Rollover.

Oui, ce sont des risques qui existent et sont bien connus sur les terminaux méthaniers et les usines de liquéfaction. 

Une stratification correspond au fait d’avoir dans un même réservoir 2 couches de GNL qui ne se mélangent pas, à cause d’une différence de composition et de densité. Ça arrive après le chargement d'un nouveau GNL dans un réservoir qui contient déjà un talon de GNL. Cette différence est due au fait que la composition du GNL est fonction de son lieu d’extraction. Autrement dit, la composition d’un GNL indonésien n’est pas la même que celle d’un GNL algérien, etc. Ce sont ces différences qui vont conduire à la formation de couches distinctes dans les cuves de stockage. 

Ce qu'on appelle le rollover, c'est le moment où les 2 couches de GNL vont se mélanger brutalement.  Au cours du temps, les 2 couches stratifiées évoluent, notamment leurs densités. La couche supérieure vieillit : sous l’effet des entrées de chaleurs dans la cuve, l’azote et le méthane s’évaporent, et sa densité augmente.  La couche de GNL du dessous, ne pouvant vieillir, va s'échauffer progressivement, emmagasiner beaucoup d'énergie et sa densité va diminuer légèrement. C’est à ce moment que se produit l’égalisation des 2 densités et le mélange des 2 couches, que l’on appelle le rollover. La couche inférieure va libérer toute son énergie d'un coup sous forme de gaz, ce qu’on appelle Boil-off-gas (BOG). Cela peut augmenter la pression dans le stockage et entraîner des émissions de CO2 et / ou de méthane. 

Pour prévenir ces accidents, une solution existe à base de capteurs et de logiciels, et c’est l’objet de la collaboration entre ENGIE et Svanehøj, c’est bien ça ?

Oui, il y a déjà eu des accidents de rollover par le passé, ce risque est bien connu dans les installations terrestres. L’un des plus connu est arrivé en Italie en 1971 au terminal de La Spezia dans lequel il y a eu des dommages structurels et des évaporations importantes.

Sur les navires et les terminaux offshore, il n’y a pas eu d'accident grave jusqu’ici. Le phénomène est connu, il y a eu des événements recensés de stratification. S’il y a stratification, il y aura un rollover, qui peut ne pas être dramatique mais le risque existe. Et pour maîtriser les risques il est important de pouvoir les mesurer et les modéliser. 

L'objectif de notre partenariat avec Svanehøj est de proposer une solution qui repose sur nos deux savoir-faire. Les instruments LTDs (Level Temperature Density) produits par Svanehøj permettent de détecter une stratification dans un stockage. Pour le dire simplement, les LTDs sont des capteurs mesurant le niveau du GNL et donnant un profil de température et de densité dans un stockage. En complément, nous fournissons un logiciel qui permet de simuler l'évolution de la stratification vers le rollover. Les capteurs détectent la stratification et nous simulons ce qui va se passer entre la stratification et le rollover. Nous sommes capables de dire à quelle échéance aura lieu le rollover et quelle en sera la conséquence, ce qu'on appelle le pic de BOG (boil off gas), la quantité de gaz générée.

On ne peut rien faire pour éviter un rollover ?

Une fois qu’une stratification est détectée, il est possible d’éviter le rollover ou de réduire son impact. Ce qui se fait en général, c'est de vider le stockage très rapidement, donc par exemple sur un terminal de regazéification, envoyer le GNL à la regazéification pour l’injecter dans le réseau. On peut aussi séparer les deux couches en envoyant la couche inférieure dans un autre réservoir. Mais ce n'est pas toujours faisable, soit parce qu’il n’ y a pas besoin d’injecter du gaz sur le réseau,  soit parce qu’il n’y a pas de place dans les stockages. On peut aussi faire ce qu'on appelle de la recirculation, transférer la couche du bas vers le haut, les mélanger artificiellement. Ce sont des solutions qui entraînent des contraintes opérationnelles. 

C'est là qu'intervient notre logiciel LNGMASTER qui permet de modéliser ces étapes de recirculation ou de « send-out » (injection dans le réseau) et ainsi de les optimiser. D’ailleurs, le modèle utilisé par Svanehøj provient de LNGMASTER, c'est une petite partie du modèle de notre logiciel.

Sur les terminaux terrestres, de nombreux LTD avec notre modèle sont installés. Dans le cadre de notre partenariat avec eux, c’est Svanehøj qui fournit les LTD.

Et sur le offshore ?

Suite à la guerre en Ukraine, plusieurs nouveaux projets de terminaux offshore ont été construits, instrumentés et équipés d’une façon différente des terminaux onshore. 

Les terminaux offshore sont en général conçus par des ingénieries spécialisées dans les navires, par exemple des méthaniers, qui n’ont pas les mêmes réflexes, en particulier pas celui de penser au risque de rollover. Donc ils n’instrumentent pas avec des LTD ni avec notre modèle. 

Cependant le risque est présent et c’est la raison pour laquelle, avec Svanehøj, nous insistons pour une prise de conscience du danger que représentent les rollovers dans les terminaux offshore. 

Nous connaissons bien le sujet et pour étayer notre position, nous avons fait une étude sur ce sujet en 2023 dans laquelle nous avons comparé les principales caractéristiques d'un terminal terrestre et d'un terminal flottant  et mis en avant les différences qui peuvent avoir un impact sur le phénomène de rollover. L’objectif était d’estimer si ces différences ont tendance à accélérer le rollover, le rendre plus grave, ou l'inverse.

La conclusion de l'étude est que le risque de rollover existe aussi pour l’offshore, qu'il faut avoir le réflexe d’y penser, et que les conséquences peuvent être aussi graves, voire plus.

Quel est l’objectif de Svanehøj en publiant ce white paper ? 

Notre objectif commun, c’est de faire passer ce message qui pour l’instant n’est pas reçu par tous dans le monde du stockage de GNL offshore : le phénomène de rollover existe aussi.

Nous souhaitons alerter sur le sujet, susciter de l'intérêt et pouvoir discuter avec des utilisateurs potentiels. Le risque existe sur les terminaux offshore de la même manière que sur le terrestre et rien ne permet d’affirmer que ce n'est pas un problème.

Lire le White Paper publié par Svanehøj (en anglais).

Mini-biographie d’Audrey Hubert

Après son MSc’s en génie des procédés énergétique à l’ENSIC et Polytechnique Montréal, attirée par le secteur de l'énergie et motivée par l’envie d’apporter sa contribution au changement énergétique en marche, Audrey a intégré le Lab Crigen en 2019 et a très rapidement évolué vers un poste de chef de projet, puis de Directrice Adjointe du Lab Liquéfaction.