Sélectionner des composants de système carburant GNC premium pour une performance optimale

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

Paul Hargrave, Responsable Marché Transport, Swagelok, et Charles Hayes, Ingénieur Principal Développement Nouveaux Produits, Swagelok

Alors que les politiques d'air pur globales et régionales deviennent plus strictes, un carburant alternatif prometteur et de plus en plus adopté est le gaz naturel comprimé (GNC). De forts programmes d'incitation dans certaines parties du monde ont stimulé un développement plus rapide d'équipements lourds GNC, avec l'infrastructure de ravitaillement nécessaire qui rend la technologie viable. La réduction de l'utilisation du carburant diesel dans les bus, camions longue distance, et autres véhicules peut avoir un impact majeur sur les émissions globales — les régulateurs et OEM prennent note.

Pendant ce temps, les propriétaires de flottes eux-mêmes voient le potentiel alors que l'utilisation de véhicules et carburants durables grandit à travers toutes les catégories de véhicules à carburant alternatif moyens et lourds. Selon le rapport « L'État des Flottes Durables, 2019-2020 », 83 % des propriétaires de flottes s'attendent à une adoption croissante de véhicules plus propres à travers tous les types de flottes. Le rapport a aussi trouvé que la durabilité de la flotte est le principal motivateur pour les adopteurs précoces innovants, avec les avantages de coûts potentiels que les véhicules plus propres peuvent délivrer.

Important, alors que la technologie mûrit, les systèmes de carburant GNC doivent fournir une fiabilité et sécurité sans compromis. Les enjeux sont élevés — les gens autour du monde dépendent du transport public, par exemple, et une flotte de bus alimentée au GNC doit délivrer le même niveau de disponibilité et fiabilité pour les navetteurs quotidiens qu'ils en sont venus à attendre des véhicules roulant sur d'autres carburants.

Pour ces raisons, les composants GNC et les systèmes de carburant qu'ils composent doivent être de haute qualité, et les OEM cherchant à capitaliser sur la nouvelle demande pour ces véhicules doivent être capables de s'approvisionner en ces composants de qualité efficacement. Avec ces facteurs en tête, voici quelques considérations pour la conception, construction, et spécification de composants pour des véhicules GNC de haute qualité.

Faire face aux défis opérationnels

Tout équipement GNC donné utilise une variété de raccords, clapets anti-retour, vannes d'isolement et autres composants de systèmes fluides pour aider à délivrer fiablement le gaz d'un réservoir de stockage vers un moteur. De même, les stations de ravitaillement utilisent ces mêmes types de composants pour connecter des unités de stockage plus grandes à un point de distribution où un utilisateur final peut ravitailler leur véhicule, y compris des stations de compresseur qui augmentent les pressions pour le remplissage embarqué à 250 bar wp.

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

Pressions plus élevées

Le GNC est comprimé et stocké à des pressions qui peuvent dépasser 4 000 psi, rendant critique que tous les composants soient capables de gérer des niveaux de pression élevés sans aucune menace de fuites. La sécurité est de la plus haute importance ici — les fuites GNC peuvent être dangereuses. Les stations de ravitaillement, en particulier, doivent être complètement sans défaut car les utilisateurs finaux quotidiens ravitaillent leurs véhicules. Une composante de haute qualité est une nécessité.

Défis thermodynamiques

En opération, les applications GNC sont aussi sujettes à certains défis thermodynamiques. Comme le GNC se dilate du stockage haute pression vers une pression plus basse quand il est alimenté au moteur, l'effet Joule-Thomson cause une chute significative de la température du gaz. Toutes les parties du système doivent pouvoir résister à ces changements de température, y compris les joints en caoutchouc et élastomère, ainsi que les vannes et raccords métalliques. Des matériaux de qualité inférieure peuvent se dilater et se contracter à cause des fluctuations de température et peuvent mener à des fuites ou autres défaillances.

Compatibilité chimique

Les composants élastomériques dans les systèmes GNC jouent un rôle important dans l'opération fiable, et la compatibilité chimique doit être considérée dans la sélection de matériaux. Par exemple, l'éthylène-propylène performe bien à basses températures, mais n'est pas chimiquement compatible avec les hydrocarbures, qui sont particulièrement susceptibles d'être présents dans le GNC.

Vibration continue

Les raccords et connexions dans les applications GNC doivent pouvoir résister fiablement 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 prise mécanique font un bon choix. Leur conception à double ferrule crée une double prise mécanique sur le tubage du système, réduisant efficacement la probabilité que les raccords se desserrent, même soumis aux vibrations opérationnelles continues.

Corrosion sur route

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

Chacun de ces défis opérationnels exige des composants de haute qualité faits des bonnes formulations d'alliage pour fournir une performance fiable, résistance à la corrosion, et étanchéité. Les fabricants doivent rechercher ces composants avec une forte compréhension des défis d'application et des considérations de science des matériaux et produits applicables où que ce soit possible.

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

Alors que le marché GNC devient plus compétitif et innovant, les OEM cherchant à rester en tête nécessiteront non seulement des produits de qualité, mais la capacité de s'en approvisionner auprès du bon fournisseur. Il y a plusieurs avantages qui peuvent être réalisés, y compris :

Efficacité de fabrication via approvisionnement fiable

Pour un OEM GNC cherchant à maintenir des calendriers de production, la livraison juste-à-temps est une nécessité. Les fournisseurs qui peuvent fournir un inventaire local de pièces importantes et travailleront étroitement avec vous pour comprendre les besoins de production peuvent faire un impact sur le succès.

Production plus facile, plus haut volume

Des raccords de haute qualité qui peuvent être assemblés par couple permettent des connexions de système GNC rapides, répétables et étanches. Au-delà des composants individuels, certains fournisseurs peuvent fournir des systèmes complets, préfabriqués qui peuvent soulager les maux de tête de production associés aux nombreux cintrages de tubes individuels et connexions qui doivent être faits dans les systèmes de carburant GNC. S'approvisionner en panneaux de vannes préfabriqués, soigneusement testés, par exemple, peut aider à accélérer le temps de production pour les OEM.

Expérience en science des matériaux

Un fournisseur fiable devrait être capable de délivrer des composants de matériaux de haute qualité soutenus par une connaissance en métallurgie et formulation d'alliage, avec la compatibilité chimique élastomérique, qui contribuent à une performance sans compromis.

Alors que les OEM continuent de capitaliser sur le potentiel des équipements alimentés au GNC, cela vaut l'effort pour les concepteurs et fabricants de rechercher des fournisseurs qui peuvent fournir ce genre de service et support en plus des composants de la plus haute qualité.

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

¹ « L'État des Flottes Durables », Gladstein, Neandross, & Associates, 2020.

Paul Hargrave est le Responsable Marché Transport chez Swagelok Company. Il a une expérience extensive en ingénierie de systèmes fluides carburant et industriel, et est avec Swagelok depuis plus de 23 ans dans une variété de postes de direction.

Chuck Hayes est Ingénieur Principal chez Swagelok Company. Il est avec Swagelok depuis près de 30 ans, où il a une longue histoire de pilotage de nouvelle technologie et développement de produits pour aider les clients dans une variété d'industries.