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Un gazomètre est un réservoir servant à stocker le gaz de ville, le gaz naturel ou bien le biogaz à température ambiante et à une pression proche de la pression atmosphérique. Le volume du réservoir varie selon la quantité de gaz qu'il contient, la pression étant assurée par une cloche mobile verticalement. Les plus grands gazomètres ont des capacités allant jusqu'à 350 000 m³, pour des structures atteignant plus de 60 mètres de diamètre.

Utilisation

Les gazomètres servaient pour le stockage et la distribution dans les usines de production de gaz. Ils sont aujourd'hui utilisés principalement pour la régulation, en permettant de conserver des pressions sans danger pour les tuyaux, et non plus pour stocker le gaz en vue de son utilisation. Cependant, le gazomètre présente un avantage sur les autres méthodes de stockage, en ce qu'il est le seul à permettre le stockage à la pression d'utilisation : quand la pression baisse dans le réseau de distribution, sous le coup d'une forte demande par exemple, le gaz contenu dans les gazomètres est alors libéré et permet d'approvisionner les utilisateurs sans diminution de pression. C'est notamment le cas au Royaume-Uni aux alentours de 5 heures de l'après-midi (heure du thé).

Les gazomètres font souvent partie du paysage habituel des villes britanniques. Londres, Birmingham, Manchester, Sheffield, Leeds, Newcastle ou Glasgow possèdent encore aujourd'hui plusieurs gazomètres ; et un certain nombre d'entre eux ont été classés.

La pollution liée au gaz et à son stockage rend les emplacements des gazomètres difficiles à employer pour d'autres usages, mais certains gazomètres, comme ceux de Vienne, ont été convertis en espace d'habitation ou en centres commerciaux.

Aujourd'hui, le gaz est généralement stocké sous forme liquide, même si des réservoirs de gaz sphériques sont encore en service (allant jusqu'à 45 m de diamètre, soit jusqu'à 50 000 m³ de capacité, sous une pression de 5 à 10 bar, avec une épaisseur de paroi de 3 cm, de quoi stocker de 2,5 à 5 GWh, avec une densité d'énergie de 10,1 kWh/m³ de gaz naturel sous 1 bar). Ces derniers ont été créés à partir des années 1960-70 et contiennent du gaz sous pression, ce qui oblige à les installer loin des habitations pour des raisons de sécurité.

Histoire du terme

Le terme « gazomètre » fut créé par William Murdoch, l'inventeur de l'éclairage au gaz, dans les années 1800. En dépit des objections de ses associés, qui expliquaient que son gazomètre ne mesurait rien, contrairement à ce que semblait indiquer son suffixe, puisqu'il s'agissait d'un réservoir, le terme fut retenu et passa dans l'usage général.

Le mot est cependant également utilisé pour désigner un instrument mesurant la quantité de gaz passant par un tuyau, sans rapport avec le gazomètre-réservoir.

Le gazomètre dit primitif fut perfectionné en Angleterre par un certain Mr Tait, de Londres^[1].

Principe technique

Le gazomètre à colonnes ou gazomètre télescopique, inventé en 1817, par un ingénieur-mécanicien, Philippe Gengembre, directeur de l'usine royale d'Indret^[1], est le plus ancien des trois ; c'est le modèle typique de la révolution industrielle facilement reconnaissable à sa charpente de guidage extérieure caractéristique, et dans laquelle coulisse la cloche du gazomètre. Le gaz est conservé sous la cloche, dont la hauteur varie en fonction de la quantité de gaz emmagasinée, en flottant sur un réservoir d'eau (la cuve) situé au-dessous et permettant d'assurer l'étanchéité à la base, tout en accueillant les parois de cette cloche lorsqu'elle est en position abaissée.
Le gazomètre à spirale dit aussi "hélicoïdal", plus récent, ne possède pas de charpente de guidage extérieure, ce qui le rend plus discret dans le paysage. Les rails de guidages sont directement fixés de façon hélicoïdale sur le côté de la cloche, ce qui lui permet de s'élever ou de s'abaisser sur sa cuve d'eau en tournant, comme une vis. Ce type de gazomètre a été construit au Royaume-Uni jusqu'en 1983.
Le gazomètre sec, contrairement aux deux précédents qui sont du type "hydraulique", la cloche qui est en forme de soucoupe ne flotte pas dans une cuve d’eau, mais glisse dans l'enveloppe cylindrique qui compose la structure extérieure et dont le sommet est fermé par une toiture; l’étanchéité étant assurée par un mélange de graisses. Son aspect extérieur ne varie pas selon le volume de gaz emmagasiné, et le fait plutôt ressembler à un silo. Plusieurs exemplaires furent bâtis en France, notamment aux usines à gaz de Paris La Villette et de Lyon Gerland ainsi que pour le stockage de gaz de haut fourneau dans diverses usines sidérurgiques où ils sont encore, au début du XXI^e siècle, la technologie standard pour le stockage de ce gaz.
Le gazomètre à membrane, plus récent et bien adapté aux petits volumes, est fréquemment utilisé pour le stockage de biogaz

Principe d'un gazomètre sec, ou à piston.
Principe d'un gazomètre télescopique à 4 levées.
Principe d'un gazomètre à membrane.

À l'origine, la cuve d'eau du gazomètre hydraulique était conçue en maçonnerie enterrée, et lorsque le gazomètre était vide, seule la charpente de guidage était visible au niveau du sol. Puis les cuves d'eau furent construites en acier, posées sur le sol tout en supportant la charpente de guidage.

La cloche qui contient le gaz en flottant dans la cuve est conçue d'une seule pièce, et de la même hauteur que la cuve d'eau ; en se déployant, le gazomètre double de hauteur. Sur les grands gazomètres les cloches sont télescopiques et comportaient jusqu'à quatre levées; lorsque les quatre levées sont déployées sur la cuve, le gazomètre quintuple de hauteur. Aux États-Unis certains gazomètres peuvent compter jusqu'à six levées.

Au repos, les levées d'un gazomètre télescopique reposent imbriquées les unes dans les autres, sur le fond de la cuve d'eau. La circonférence extérieure de la base de la première levée (la cloche) se termine par une gorge en forme de U. La circonférence intérieure du haut de la seconde levée est également équipée d'une gorge, mais en forme de U inversé. En se levant la première levée accroche la seconde lorsque ces gorges s'encastrent l'une dans l'autre, l'entrainant ainsi dans son ascension. De la même manière, ce principe se répète pour chaque levée, au fur et à mesure de l'ascension de la cloche par l'augmentation du volume de gaz, l'étanchéité entre chaque levées étant assurée par un liquide contenu dans les gorges.

En France, les gazomètres équipés de quatre levées furent les plus grands et contenaient 225 000 m³ ; deux à l'usine à gaz de Gennevilliers/Villeneuve-la-Garenne (en 1929, la dissidence d'un hameau pour former la commune de Villeneuve-la-Garenne coupe alors le site en 2 et les gazomètres se retrouvent sur la commune de Villeneuve-la-Garenne), un à l'usine du Landy Cornillon, et un à l'usine de Paris La Villette.

Ce type de gazomètre est encore construit dans les usines sidérurgiques où ils sont la technologie la plus courante pour stocker les gaz riches qui y sont produits, c'est-à-dire le gaz de cokerie et le gaz de convertisseur. Le gazomètre de la cokerie d'ArcelorMittal Dunkerque, mis en service en 2006, a une capacité de 50 000 m³^[2], celui de la cokerie de l'usine sidérurgique de Florange, construit en 2014^[3] peut stocker 15 000 m³^[4]. On peut noter que le nouveau gazomètre de la cokerie d'ArcelorMittal Fos-sur-Mer, construit à la même époque, d'une capacité de 60 000 m³^[5], ne comporte qu'une seule cloche. En effet, les viroles intermédiaires étant des cylindres, elles ont la fâcheuse tendance à s'ovaliser, bloquant ainsi le mouvement du gazomètre et fatiguant les structures, alors que la cloche supérieure est nettement plus rigide.

Photos

Deux gazomètres de Londres, avec les réservoirs remplis.
Les gazomètres de Vienne.
Le Vieux Gazomètre de Zwickau.
Le gazomètre de l'île Rouge à Berlin.
Petit gazomètre sec à Berlin.
Le gazomètre sec de Oberhausen : 117 m de haut, 68 m de diamètre, 350 000 m³, est le plus grand d'Europe^[6].
Gazomètre à Schlieren, en Suisse.
Gazomètre St Pancras à Londres.
L'usine et les gazomètres de la société du Gaz de Paris à la Plaine Saint-Denis, dans les années 1920.
Le gazomètre n^o 9 de La Plaine-Saint-Denis en juin 1981, peu de temps avant sa démolition.
Le gazomètre n^o 9 était du type hydraulique à cuve non enterrée.
Détail de la cuve d'eau du gazomètre n^o 9.
Vue sur Paris depuis le gazomètre n^o 9.
Au sommet du gazomètre n^o 9 depuis la dernière passerelle.
L'indicateur de volume du gazomètre n^o 9 d'une capacité maximale de 225 000 m³.
Le gazomètre n^o 9 était à 4 levées télescopiques.
Les dispositifs de guidage des 4 levées imbriquées les unes dans les autres.
Détail des galets de guidage du gazomètre n^o 9.
Ouverture découpée dans la cuve permettant d'observer la base des 4 levées avec leurs gorges d'accrochages.