Camions au gaz naturel

Camions au gaz naturel Pour le secteur forestier Vincent Roy, ing.f. Transport et énergie vincent.roy@fpinnovations.ca 1

Plan de l atelier Propriétés du gaz naturel Camions au GNL et au GNC considérations économiques et techniques Ravitaillement en GNL Programmes incitatifs pour le GNL Préoccupations de l industrie forestière quant aux camions au GNL Expérience des propriétaires de parcs utilisant le GNL 2

Teneur en énergie comparativement au diesel 40 30 20 10 0 GNC comprimé à 2900 PSI 300 fois la teneur en énergie d une ligne de gaz résidentielle GNC GNL refroidi à -162 o C 600 fois la teneur en énergie d une ligne de gaz résidentielle Diesel : 1,6 fois plus d énergie que le GNL et 3,9 fois plus GNL DIESEL Densité Energy d énergie Density (MJ/L) d énergie que le GNC 3

Gaz naturel Arguments économiques 160 Cents / équivalent litre de diésel 140 120 100 80 60 40 20 0 Diesel LNG Source : Ressources naturelles Canada et US Energy Information Administration Le prix des matières premières est bas. Volatilité? À quelle pression les prix sont-ils soumis? 4

Gas naturel Arguments économiques Les provinces augmenterontelles les taxes sur le GN? 5

Gaz naturel Arguments économiques Les prix augmenteront-ils? L accès aux marchés d exportation ferait augmenter les prix. Cette hausse de prix ferait augmenter le taux d extraction de la ressource. La différence de prix entre le GNL et le disel devrait se poursuivre dans l avenir. Source : US Federal Energy Regulatory Commission 6

GNL Coût par équivalent en litre de diesel FortisBC Prix en cents de l équivalent de GNL en litre de diesel ~ 0,60 $ / LED 12 12 Commodity Produit de base 18 4 * 15 Pipeline and et Liquefaction liquéfaction Tanker Livraison Delivery par citerne Station Fee Frais de station * Remarque : dans un rayon de 100 km de l usine de liquéfaction de FortisBC. Carbon TPS/TVQ Tax & GST/PST 7

Camions au GNL Économies de carburant Économies annuelles potentielles : 100 000 km/an x 60 L/100km = 60 000 L de diesel 60 000 L de diesel x 1,35 $/L = 81 000 $ 60 000 LED en GNL x 0,60 $/L = 36 000 $ Économies de 44 000 $, mais d autres coûts associés à la possession et à l utilisation doivent être calculés! 8

Gaz naturel Arguments économiques ATTENTION : Autres coûts du carburant à considérer.. La consommation des moteurs à GNL HPDI est plus élevée que celle des moteurs diesel Les moteurs à GNL HPDI consomment entre 5 % et 10 % de carburant pour faire fonctionner le pilote d allumage Les moteurs à GNL HPDI exigent aussi du DEF 9

Gaz naturel Émissions inférieures de PCA Les émissions de PCA ou de gaz d échappement sont inférieures pour les camions au GN Émissions inférieures de CO et de certains NOx Moins de particules fines 10

Gaz naturel Émissions inférieures de GES -4 % -19 % -25 % Remarque : les véhicules à GNC à allumage par étincelle consomment plus de carburant, étant donné qu ils utilisent un cycle Otto. Les moteurs à GNL HPDI utilisent l allumage par compression, tel que modélisé ici dans GHGenius. 11

Camions à GNL HPDI Composants du système 12

Moteurs à GNL HPDI, moteurs bicarburant à GNC et moteurs à GNC à allumage par étincelle GNL (Westport 475 HPDI) Jusqu à 95 % du carburant consommé est du GNL Doit fonctionner au GNL; peut fonctionner au diesel pour une courte période à puissance réduite Offert uniquement sur les camions neufs Le GNL est fourni par un camion citerne Bicarburant à GNC (avec diesel) Le GNC remplace le diesel jusqu à un maximum de 50 % Peut fonctionner au diesel à 100 % lorsque le réservoir de GNC est vide Pour une puissance maximale, aucune substitution de GNC Les moteurs respectant les émissions EPA2007 peuvent être convertis Le GNC est fourni par un camion citerne ou un distributeur de gaz naturel GNC à allumage par étincelle GNC à 100 %, mais aucun système de DEF/RCS ~ 25 % moins efficace en raison de l allumage par étincelle Plus simple que les systèmes bicarburant et HPDI Le GNC est fourni par un camion citerne ou un distributeur de gaz naturel 13

Camions au GN offerts par les équipementiers Moteur ISL-G de 12 L de Cummins Westport, à allumage par étincelle, produisant 400 ch et 1 450 lb/pi de couple, NON conçu pour la foresterie Moteur HPDI de 15 L de Westport, moteur à GNL produisant 475 ch et 1 750 lb/pi de couple est conçu pour les applications les plus exigeantes (n est plus offert) Westport se retire de la fabrication de ces moteurs et offre sa technologie sous licence aux équipementiers Des moteurs plus puissants et de nouveaus joueurs devraient entrer sur le marché (Volvo avec le HPDI) 14

Moteurs au GNL HPDI offerts par les équipementiers Consomment du diesel pour l allumage du pilote Utilisent les systèmes FPD et RCS (émissions EPA 2010) Conviennent aux camions de classe 8 qui rentre au garage ou qui évoluent dans des corridors de ravitaillement établis Ventiler le carburant si le camion n est pas utilisé : stationner à l extérieur, réservoir vide Ces moteurs peuvent rouler uniquement au diesel, mais à puissance réduite (100 ch en moins); il est donc important de stationner ces camions près d une stationservice 15

Camions au GNL Réservoirs de carburant et autonomie Gross Volume, Litres Nominal Volume, L DEL* Range at 65L/100km Maximum Range 265 (70 US Gallons) 238 139 214 with Two Large 379 (100 US Gallons) 341 199 306 Tanks (km) 454 (120 US Gallons) 409 239 368 735 * Remarque : Le LED est calculé selon l énergie; les volumes réels dépendent de la pression du réservoir au remplissage. 16

Entretien des camions HPDI à GNL de Westport Dans quelle mesure le camion sera plus coûteux au cours de sa durée de vie? Le calendrier d entretien est similiaire à celui du Cummins ISX, mais le système de détection du gaz et le système de carburant sont vérifiés à chaque entretien pour déceler les fuites. Par conséquent, le camion devra être entretenu par le concessionnaire. Budget de 11 cents/km et temps d arrêt accru. Un ensemble d injecteurs coûte 10 000 $ et les autres composants comme la pompe à GNL sont tout aussi coûteux. La garantie prolongée doit être envisagée! 17

Utilisation des camions à GNL Les équipementiers de camions offrent la formation, mais le ravitaillement est traité séparément Le temps de remplissage et la capacité du réservoir varient selon la température et la pression Les colonnes de ventilation sont placées en hauteur, loin de toute source d allumage L expérience de conduite est inchangée, la puissance délivrée est apparemment bonne 18

Utilisation des camions à GNL Des détecteurs de méthane sont requis dans la cabine et le compartiment moteur, car le GNL est inodore, et un troisième doit être installé dans la couchette, ce qui augmente la charge électrique. Le poids de tare des camions à deux réservoirs augmente d environ 500 kg. Trois réservoirs de «carburant» Diesel GNL FED 19

Entretien des camions à GNL et sécurité L entretien peut être effectué à l extérieur. Autrement, les ateliers doivent respecter les normes de l Association canadienne de normalisation et de la National Fire Protection.* De nombreux utilisateurs ayant adopté la technologie dès le départ choisissent de faire entretenir leur camion par le concessionnaire. Les mécaniciens peuvent se faire former par les équipementiers, mais un certificat de monteur d installation au gaz est aussi exigé. ** La conversion d installations existantes peut être coûteuse en raison du besoin d adopter les codes actuels en matière d électricité et de systèmes de CVC. Envisager la construction d un nouvel atelier? Gaz Metro peut offrir des incitatifs à la mise à jour et un résumé exhaustif des normes. *Pour en savoir davantage : http://www.cngva.org/ ** http://safetyauthority.ca/licences-certificates/licences/gas 20

Où obtenir le carburant? Contrats avec des fournisseurs de services tels Clean Energy ou des producteurs locaux : FortisBC, Gaz Metro, Ferus, Encana, Shell, etc. Les stations fixes (cryogénique) coûtent plus de 2 M$ Les stations mobiles coûtent de 500 000 $ à 1 000 000 $. 21

Où obtenir le carburant? Autres options Acheter votre propre combinaison de réservoir portatif et de station d avitaillement Les micro-usines de production de GNL sont plus petites, mais quand même coûteuses La plupart des hypothèses de coûts exigent un minimum de 15 camions 22

Où peut-on se procurer du GNL? Colombie-Britannique : Île de Vancouver, Vancouver, Richmond, Chilliwack, Hope, Merritt et Kamloops Alberta : Strathmore, Jumping Pound, Red Deer, Edmonton, Calgary et Grande Prairie Ontario : Sudbury, Mississauga et Sarnia en 2016 Québec : Boucherville, Montréal (deuxième installation en 2014), Québec, Rivière-du-Loup Nouveau-Brunswick : Saint-Jean Nouvelle-Écosse : Halifax et Enfield 23

Ravitaillement des camions à GNL L utilisation d ÉPI est essentielle Un réservoir chaud et vide peut se traduire par un long temps de remplissage, car le GNL doit être vaporisé dans le réservoir pour le refroidir. La formation est offerte par le fournisseur d équipement de la station. Envisager de confier le remplissage des véhicules à des employés désignés dans les stations à volume élevé. Dans le meilleur des cas, le temps de remplissage est comparable au diesel (environ 15 minutes). 24

Sécurité des stations de GNL Le réservoir est situé loin des véhicules en mouvement et des impacts possibles La berme de sécurité correspond à 110 % de la capacité du réservoir Les valves se ferment automatiquement en cas de perte de l alimentation électrique ou de déclenchement de l alarme Les matériaux utilisés lors de la construction conviennent aux gaz cryogéniques L installation doit respecter les normes de l Association canadienne de normalisation et de la National Fire Protection.* *Pour en savoir davantage : http://www.cngva.org/ 25

Sécurité du GNL Les réservoirs sont durables et résistent aux impacts. Mais en cas de catastrophe, que se passerait-il? Le GNL liquide n est pas inflammable et ne s allume pas. Le GNL doit d abord passer à l état gazeux avant de s enflammer et certaines conditions doivent être réunies. 26

Sécurité du GNL Quels sont les risques en cas de fuite? Le GN liquide est plus léger que l eau et, dans son état gazeux, plus léger que l air. Le GN s enflamme dans son état gazeux, seulement dans un mélange de 5 à 15 % de carburant dans l air. La température d allumage spontané du GN est de 537 o C (similaire au propane). Le diesel et l essence ont une température d allumage spontané d environ 250 o C. Ne contamine pas les sources d eau ni le sol. 27

Incitatifs pour les camions à GNL au Canada Colombie-Britannique : FortisBC finance 60 % des coûts supplémentaires, et la province autorise un poids supplémentaire de 1 500 kg sur le tracteur. Le Québec accorde une déduction pour amortissement et une subvention de 30 % pour les coûts aditionnels (maxium de 15 000 $) liés à l achat des véhicules. L Alberta accorde un permis pour la surcharge sur l essieu de direction. 28

Incitatifs au Québec Source : http://www.mtq.gouv.qc.ca/ 29

Inquiétudes de l industrie forestière Les équipementiers offriront-ils assez de puissance? Les équipementiers offriront-ils des systèmes bicarburant au GNC? Les chemins forestiers devront-ils être modifiés pour éviter les mésaventures hors route et assurer le transport à l année? Les fermetures saisonnières sont-elles problématiques? Est-il possible de travailler en double quart, afin de maximiser les heures et de raccourcir le délai de rentabilisation? Puis-je obtenir le carburant et le soutien du concessionnaire dans ma collectivité? 30

Évaluation des camions au gaz naturel Modèle économique : le GNL est-il rentable pour moi? Les économies de carburant justifientelles les coûts de possession? Une feuille de calcul préparée par FPInnovations est disponible sur demande. 31

Premières expériences des parcs de véhicules Observations au sein des parcs au Canada et aux États-Unis La consommation de diesel devrait être de 5 %, mais certains utilisateurs ont vu jusqu à 10 %. L efficacité globale est difficile à établir, en raison de la conversion des unités, mais les dollars par kilomètre constituent une base universelle. Les propriétaires de parc prévoient prolonger la durée de vie des véhihcules, pour aider à en amortir le coût d achat. La valeur de revente des véhicules demeure inconnue. 32

Merci Vincent Roy, ing.f. Transport et énergie 514-782-4522 Follow us on www.fpinnovations.ca 33