Approvisionnement en composants de systèmes d'alimentation en GNC de haute qualité

L'importance de s'approvisionner en composants de système d'alimentation en gaz naturel comprimé haute performance

Paul Hargrave, directeur du marché des transports, Swagelok, et Charles Hayes, ingénieur en chef du développement de nouveaux produits, Swagelok

Alors que les politiques mondiales et régionales sur la qualité de l'air deviennent plus strictes, un carburant alternatif prometteur et de plus en plus adopté est le gaz naturel comprimé (GNC). De solides programmes d'incitation dans certaines parties du monde ont stimulé un développement plus rapide des équipements lourds au GNC, ainsi que l'infrastructure de ravitaillement nécessaire qui rend la technologie viable. La réduction de la consommation de carburant diesel dans les bus, les camions long-courriers et d'autres véhicules peut avoir un impact majeur sur les émissions mondiales - les régulateurs et les équipementiers en prennent note.

Pendant ce temps, les propriétaires de flotte eux-mêmes voient le potentiel alors que l'utilisation durable des véhicules et des carburants augmente dans toutes les catégories de véhicules moyens et lourds à carburant alternatif. D'après le rapport "L'état des flottes durables, 2019-2020" ¹ 83 % des propriétaires de flotte s'attendent à une adoption croissante de véhicules plus propres dans tous les types de flotte. Le rapport a également révélé que la durabilité de la flotte est le principal facteur de motivation pour les premiers utilisateurs innovants de la flotte, ainsi que les avantages potentiels en termes de coûts que des véhicules plus propres peuvent offrir.

Il est important de noter qu'à mesure que la technologie mûrit, les systèmes d'alimentation en GNC doivent offrir une fiabilité et une sécurité sans compromis. Les enjeux sont importants :les gens du monde entier dépendent des transports en commun, par exemple, et une flotte d'autobus alimentés au GNC doit offrir le même niveau de disponibilité et de fiabilité pour les navetteurs quotidiens qu'ils attendent des véhicules fonctionnant avec d'autres carburants.

Pour ces raisons, les composants GNC et les systèmes de carburant qu'ils comprennent doivent être de haute qualité, et les équipementiers qui cherchent à tirer parti de la nouvelle demande pour ces véhicules doivent être en mesure de s'approvisionner efficacement en composants de qualité. Avec ces facteurs à l'esprit, voici quelques considérations pour la conception, la construction et la spécification de composants pour des véhicules GNC de haute qualité.

Faire face aux défis opérationnels

Tout équipement GNC utilise une variété de raccords, de clapets anti-retour, de vannes d'isolement et d'autres composants du système de fluide pour aider à fournir de manière fiable du gaz d'un réservoir de stockage à un moteur. De même, les stations-service utilisent ces mêmes types de composants pour connecter des unités de stockage plus grandes à un point de distribution où un utilisateur final peut recharger ses véhicules, y compris des stations de compression qui augmentent les pressions pour le remplissage à bord du véhicule à 250 bar wp.

Tous ces composants doivent pouvoir faire face à une variété de défis opérationnels réels. Parmi eux se trouvent :

Pressions plus élevées

Le GNC est comprimé et stocké à des pressions pouvant dépasser 4000 psi, ce qui rend essentiel que tous les composants soient capables de gérer des niveaux de pression élevés sans aucune menace de fuite. La sécurité est de la plus haute importance ici - les fuites de GNC peuvent être dangereuses. Les stations-service, en particulier, doivent être parfaitement irréprochables car les utilisateurs finaux quotidiens font le plein de leurs véhicules. Des composants de haute qualité sont une nécessité.

Défis thermodynamiques

En fonctionnement, les applications GNC sont également soumises à certains défis thermodynamiques. Au fur et à mesure que le GNC se dilate du stockage à haute pression à une pression plus basse lorsqu'il est alimenté au moteur, l'effet Joule-Thomson fait chuter considérablement la température du gaz. Toutes les pièces du système doivent pouvoir résister à ces changements de température, y compris les joints en caoutchouc et en élastomère, ainsi que les vannes et raccords métalliques. Les matériaux de qualité inférieure peuvent se dilater et se contracter en raison des fluctuations de température et peuvent entraîner des fuites ou d'autres défaillances.

Compatibilité chimique

Les composants élastomères des systèmes GNC jouent un rôle important dans un fonctionnement fiable, et la compatibilité chimique doit être prise en compte dans la sélection des matériaux. Par exemple, l'éthylène propylène fonctionne bien à des températures froides, mais n'est pas chimiquement compatible avec les hydrocarbures, qui sont particulièrement susceptibles d'être présents dans le GNC.

Vibrations continues

Les raccords et les connexions dans les applications GNC doivent pouvoir résister de manière fiable aux vibrations répétées et constantes associées à un véhicule en mouvement. Pour ces raisons, il est important de rechercher des raccords qui démontrent une résistance aux vibrations sans compromis. Les raccords à poignée mécanique constituent un bon choix. Leur conception à double virole crée une double prise mécanique sur les tubes du système, réduisant efficacement la probabilité de recul des raccords, même lorsqu'ils sont soumis à des vibrations opérationnelles continues.

Corrosion sur route

Bien que le GNC lui-même n'entraîne généralement pas de problèmes de corrosion avec le métal, les composants du système d'un véhicule doivent généralement faire face à des facteurs environnementaux qui peuvent le faire. Une route traitée au sel en hiver, par exemple, peut poser des problèmes avec les composants du système qui n'ont pas une résistance adéquate à la corrosion. Les formulations d'acier inoxydable de moindre qualité à faible teneur en nickel et en chrome sont plus sensibles à ce type de problèmes de corrosion.

Chacun de ces défis opérationnels exige des composants de haute qualité fabriqués à partir des formulations d'alliage appropriées pour fournir des performances fiables, une résistance à la corrosion et une étanchéité. Les fabricants doivent rechercher ces composants avec une solide compréhension des défis d'application et de la science des matériaux applicables et des considérations de produit dans la mesure du possible.

Ce qu'il faut rechercher lors de l'approvisionnement en composants de haute qualité

À mesure que le marché du GNC devient plus compétitif et innovant, les équipementiers qui cherchent à garder une longueur d'avance auront besoin non seulement de produits de qualité, mais aussi de la capacité de s'approvisionner auprès du bon fournisseur. Plusieurs avantages peuvent être réalisés, notamment :

Efficacité de fabrication grâce à un approvisionnement fiable

Pour un équipementier GNC qui cherche à maintenir ses calendriers de production, la livraison juste à temps est une nécessité. Les fournisseurs qui peuvent fournir un inventaire local des pièces importantes et qui travailleront en étroite collaboration avec vous pour comprendre les besoins de production peuvent avoir un impact sur le succès.

Production plus facile et en plus grand volume

Des raccords de haute qualité pouvant être assemblés par couple permettent des connexions de système CNG rapides, reproductibles et étanches. Au-delà des composants individuels, certains fournisseurs peuvent fournir des systèmes préfabriqués complets qui peuvent atténuer les maux de tête de production associés aux nombreux coudes et connexions de tubes individuels qui doivent être réalisés dans les systèmes d'alimentation en GNC. L'approvisionnement en panneaux de vannes préfabriqués et soigneusement testés, par exemple, peut aider à accélérer le temps de production pour les équipementiers.

Expérience en science des matériaux

Un fournisseur fiable doit être en mesure de fournir des composants de matériaux de haute qualité s'appuyant sur des connaissances en métallurgie et en formulation d'alliages, ainsi que sur la compatibilité chimique des élastomères, qui contribuent à des performances sans compromis.

Alors que les équipementiers continuent de capitaliser sur le potentiel des équipements alimentés au GNC, cela vaut la peine pour les concepteurs et les fabricants de rechercher des fournisseurs capables de fournir ce type de service et d'assistance en plus des composants de la plus haute qualité.

Intéressé à en savoir plus? Contactez-nous dès aujourd'hui pour savoir comment nous pouvons vous aider à obtenir des systèmes et une infrastructure de carburant GNC plus fiables.

¹ L'état des flottes durables », Gladstein, Neandross, &Associates, 2020.

Paul Hargrave est responsable du marché des transports chez Swagelok Company. Il possède une vaste expérience dans l'ingénierie des systèmes de carburant et de fluides industriels et travaille chez Swagelok depuis plus de 23 ans à divers postes de direction.

Chuck Hayes est ingénieur principal chez Swagelok Company. Il travaille chez Swagelok depuis près de 30 ans, où il est depuis longtemps à la pointe de la technologie et du développement de nouveaux produits pour aider les clients de divers secteurs.