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Pouvoir calorifique inférieur : le PCI du gaz naturel

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Le pouvoir calorifique est une donnée fondamentale si vous souhaitez comparer les performances des différents combustibles du marché. Cet indicateur précise la quantité d’énergie créée lors de la combustion d’un gaz, d’un liquide ou d’un solide. À l’image du bois, du fioul ou du charbon, le gaz naturel est bien entendu lui aussi doté d’un PCI spécifique. Ce dernier est légèrement inférieur à celui du propane et du butane.

Quel est le pouvoir calorifique inférieur du gaz naturel ? Comment tirer parti de cet indicateur ? Quelle différence existe-t-il entre le PCI et le PCS d’un combustible ? C’est à ces questions que nous vous proposons de répondre.

Mieux comprendre le pouvoir calorifique inférieur

Le pouvoir calorifique inférieur est un indicateur indispensable lorsque l’on souhaite comparer le rendement de différents combustibles.

À quoi correspond le pouvoir calorifique inférieur ? 

Le pouvoir calorifique inférieur (PCI) correspond à la quantité de chaleur générée par la combustion d’un kilo de combustible dans des conditions normales de température et de pression. Pour faire simple, plus le PCI est élevé, plus le combustible produit d’énergie. À quantité ou volume égal, il lui faudra moins pour produire la même quantité de chaleur. Cet indicateur s’avère par exemple très utile lorsqu’il s’agit de juger les performances d’un produit placé dans une chaudière.

Le pouvoir calorifique inférieur permet de mesurer la performance de la plupart des combustibles, que ces derniers soient dans un état liquide, gazeux ou solide.

  • État liquide : fioul domestique, diesel, gasoil.
  • État solide : granulés ou bûches de bois.
  • État gazeux : propane, butane ou méthane.

 

Bien entendu, le gaz naturel est lui aussi doté d’un PCI spécifique. Nous y reviendrons plus tard.

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Quelles sont les unités de mesure du PCI ?

Le pouvoir calorifique inférieur permet de calculer la puissance dégagée par la combustion d’une masse ou d’un volume de combustible. Les unités de mesure utilisées sont donc :

  • Pour la puissance dégagée : le joule ou le kWh. Ces deux unités sont liées par la formule suivante : 1 kilowattheure (kWh) = 3,6 mégajoules (MJ). 
  • Pour le combustible brûlé, cela dépendra s’il se présente sous forme liquide, gazeuse ou solide.
    • Pour la masse, on utilise le kilogramme (kg) ou la tonne (t).
    • Pour le volume, on utilise le mètre cube (m3).

 

Dans quelles conditions mesure-t-on le PCI d'un combustible ?

Le PCI d’un combustible est théoriquement calculé dans des conditions normales de température et de pression.

 

  • Température de 0°C, ou 273,15 K.
  • Pression de 1,013 bar, soit la pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer.

 

Le respect de ces 2 conditions permet de comparer objectivement le rendement des différents combustibles.

Dans les applications industrielles, l’impact d’une température comprise entre 0°C et 25°C sur le pouvoir calorifique est négligeable. C’est pourquoi ce terme correctif est souvent négligé.

Pourquoi s'intéresser au pouvoir calorifique d'un combustible ?

Connaitre le pouvoir calorifique d’un combustible est un excellent moyen de réaliser des économies sur ses factures énergétiques. Le PCI vous fournit en effet une indication clé : la quantité d’énergie produite lors de la combustion d’un volume donné de combustible. Cette donnée vous permet donc de comparer l’efficacité des différentes sources d’énergie.

Bien entendu, le PCI n’est pas le seul critère à prendre en compte pour choisir votre source d’énergie. D’autres facteurs importent tout autant. C’est par exemple le cas :

  • Du prix du kWh : il impactera grandement le montant de vos factures.
  • De votre lieu de résidence et des caractéristiques de votre logement : certains logements peuvent être raccordés au réseau de gaz et d’électricité, d’autres seulement à l’un de ces deux réseaux. De la même manière, toutes les communes ne sont pas desservies par le réseau public de gaz naturel. Dans ce cas de figure, le gaz propane et le gaz butane apparaissent comme des alternatives intéressantes. 
  • De la provenance de l’énergie : choisir sa source d’énergie, c’est également prendre en compte son impact environnemental. Il est évident que le bilan carbone du gaz naturel importé sera plus élevé que celui du biogaz ou de l’électricité produits en France.

Quel est le PCI du gaz naturel ?

Deux grands types de gaz naturel sont distribués sur le territoire français : le gaz B à bas pouvoir calorifique et le gaz H à haut pouvoir calorifique. Le PCI de ces deux gaz diffère en raison de leurs différences de composition.

Le gaz B et le gaz H

Le PCI du gaz naturel n’est pas constant. Il varie en fonction d’un certain nombre de critères, comme l’altitude et la composition du gaz.

  • L’altitude : elle impacte directement la pression à laquelle est soumis le gaz. Or, la pression atmosphérique diminue quand l’altitude augmente. Cette réduction de pression s’accompagne d’une diminution de la densité du gaz. Pour un même volume, le gaz contient donc moins d’énergie en altitude qu’au niveau de la mer. 
  • La composition du gaz : s’il est principalement composé de méthane, le gaz naturel contient également de faibles proportions d’éthane, d’azote et de dioxyde de carbone. En France, on distingue 2 types de gaz naturel en fonction de leur composition :
    • Le gaz B (bas pouvoir calorifique) : distribué dans le nord de la France, il se distingue par son fort taux d’azote et sa relative pauvreté. Il provient principalement de la région de Groningue dans le nord des Pays-Bas.
    • Le gaz H (haut pouvoir calorifique) : provenant de mer du Nord, de Russie et d’Algérie, il est doté d’un PCI plus élevé. 

 

Dans quelle fourchette le PCI du gaz naturel peut-il varier ?

En France, le pouvoir calorifique du gaz naturel varie habituellement entre 9,2 kWh/m3 et 10,3 kWh/m3 (2). Ces deux tableaux vous permettront de déterminer le rendement de votre installation en fonction de votre lieu de résidence.

Clients alimentés en gaz B

 

AltitudePCI gaz naturel
Moins de 200 mètresentre 9,2 et 10,2 kWh/m3
Entre 200 et 400 mètres
 entre 9,0 et 9,9 kWh/m3

 

Clients alimentés en gaz H

 

AltitudePCI gaz naturel
Moins de 200 mètresentre 10,3 et 12,4 kWh/m3
Entre 200 et 400 mètresentre 10,1 et 12,1 kWh/m3
Entre 400 et 600 mètres entre 9,9 et 11,8 kWh/m3
Entre 600 et 800 mètresentre 9,6 et 11,5 kWh/m3
Entre 800 et 1000 mètresentre 9,4 et 11,3 kWh/m3
Au-delà de 1000 mètresentre 9,2 et 11,0 kWh/m3

Quid des chauffages collectifs ? 

 

Pour les logements disposant d’un chauffage collectif au gaz, les pressions de livraison
supérieures augmentent la valeur du PCI. Pour une pression de 300 mbar, le pouvoir calorifique du gaz naturel sera :

  • De 13,0 kWh/m3 pour le gaz B.
  • De 14,5 kWh/m3 pour le gaz H.

 

Pour un même besoin énergétique, les habitants d’un immeuble raccordé à un chauffage collectif utiliseront donc moins d’énergie que les habitants disposant de contrats de fourniture individuels.

Quelle est la différence entre PCI et PCS ?

Le pouvoir calorifique supérieur (PCS) est un autre indicateur permettant de mesurer la quantité d’énergie contenue dans un volume de combustible. Contrairement au PCI, le PCS prend en compte la vapeur exploitable issue de combustion. Le PCS fait donc uniquement sens pour les chaudières à condensation. Le pouvoir calorifique inférieur se calcule en déduisant du PCS :

  • L’eau contenue dans le combustible.
  • La chaleur de condensation de l’eau formée au cours de la combustion.

Par convention, cette valeur est fixée à 2511 kj/kg.

Le PCI et le PCS d’un combustible sont donc étroitement liés. Pour passer d’une valeur à l’autre, il est également possible d’appliquer un coefficient de conversion, selon la formule suivante :

PCS = 1,11*PCI

Dans les mêmes conditions de pression, la valeur du PCS d’un gaz sera donc toujours supérieure à celle du PCI.

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PCI : le gaz naturel face à d'autres combustibles

Nous avons vu que le pouvoir calorifique du gaz naturel variait habituellement entre 9,2 kWh/m3 et 10,3 kWh/m3. Qu’en est-il des autres combustibles ? Ce tableau vous permettra de vous faire une meilleure représentation de l’efficacité des différentes énergies.

CombustiblePCI 
Gaz naturel10,86 kWh/kg
Propane12,78 kWh/kg
Butane12,66 kWh/kg
Hydrogèneenviron 3 kWh/kg
Monoxyde de carboneenviron 3.5 kWh/kg

 

CombustiblePCI 
Fioul lourdenviron 11 kWh/kg
Fioul domestiqueenviron 11,5 kWh/kg
Benzèneenviron 11, 25 kWh/kg

 

CombustiblePCI en kWh/kg
Bois (30 % d’humidité)environ 3,3 kWh/kg
Bois secenviron 5,0 kWh/kg
Charbon maigrede 9.7 à 10.0 kWh/kg
Charbon demi-grasde 9.7 à 10.3 kWh/kg
Charbon grasde 8.9 à 10.3 kWh/kg
Flambantde 9.0 à 9.4 kWh/kg

 

Questions fréquemment posées

Pourquoi le gaz naturel est exprimé en énergie PCI ou PCS ?

Le PCI et le PCS du gaz naturel correspondent respectivement à son pouvoir calorifique inférieur et à son pouvoir calorifique supérieur. Ces indicateurs sont utiles si vous souhaitez découvrir le rendement de votre installation de gaz. Ces performances varient notamment en fonction de la composition du gaz et de l’altitude à laquelle se situe le point de livraison.

Qu'est-ce que le PCI d'un gaz ?

Le PCI correspond à la quantité d’énergie dégagée par la combustion d’un volume donné d’un combustible gazeux, liquide ou solide. Cet indicateur renvoie donc à la capacité d’un gaz à créer de la chaleur et de l’énergie. Plus le PCI est élevé, plus le combustible est performant. Pour un même niveau de consommation, vous aurez donc à bruler moins d’énergie, ce qui induira une réduction de vos dépenses énergétiques. 

Quel gaz à le PCI le plus élevé ?

Les clients résidentiels ont le choix entre trois types de gaz pour répondre à leurs besoins énergétiques : le propane, le butane et le gaz naturel, qui est essentiellement constitué de méthane. Chacune de ces 3 énergies possède son propre pouvoir calorifique inférieur (PCI). Selon cet indicateur, le propane (12,78 kWh/kg) se montre légèrement plus performant que le butane (12,78 kWh/kg) et le gaz naturel (10,86 kWh/kg).

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