Que sont les pompes cryogéniques gnl et installations de regazéification ?
Les pompes cryogéniques GNL sont des pompes centrifuges spécialisées capables de manipuler le gaz naturel liquéfié à -162 °C et de l'envoyer sous pression dans le réseau de distribution (jusqu'à 120 bar pour réseau GRTgaz HP). Plusieurs familles répondent à différents besoins dans un terminal méthanier ou un méthanier : pompes in-tank (immergées dans la cuve GNL, débit 200-1 500 m³/h, pression 10-20 bar, transfert GNL vers cuves de stockage ou camion-citerne), pompes send-out (immergées dans canister, débit 50-500 m³/h, pression 80-120 bar, envoi vers réseau gaz haute pression après regaz), pompes BOG (boil-off gas, compresseurs centrifuges ou alternatifs cryogéniques, débit 5 000-50 000 m³/h, pression 1-30 bar). Toutes utilisent matériaux résistant cryogénie (inox 304L, 316L, aluminium, bronze CDA-955) avec étanchéité magnétique sans presse-étoupe (moteur immergé dans le liquide) pour éviter fuites GNL inflammable. Conception selon normes API 610 (centrifuges process) et EN 13458 (récipients cryogéniques).
Cryostar (siège et usine Hésingue 68, Haut-Rhin proche frontière suisse, filiale Linde Group depuis 2008 après acquisition par Linde du groupe BOC britannique, ~600 salariés, CA estimé ~250 M€/an) est le leader mondial des pompes cryogéniques pour GNL et gaz industriels, avec environ 50 % de parts de marché mondiales sur les pompes immergées GNL. Créée en 1966 sous le nom Bertin & Cie, elle a inventé la technologie de pompe cryogénique submersible dans les années 1970, qui a révolutionné l'industrie LNG. Aujourd'hui ses produits équipent la majorité des 200+ terminaux GNL mondiaux (Engie Elengy Montoir 44, Fos-Cavaou 13, Dunkerque LNG 59, mais aussi Qatargas, Cameron LNG USA, Yamal LNG Russie), 80 % des méthaniers en construction, et de nombreuses applications industrielles (BOG recovery, hydrogène liquide, oxygène et azote liquides). En complément, Cryostar fabrique également des turbo-expanders (récupération d'énergie sur détente gaz cryogénique), des packages complets de regazéification GNL clé en main pour stations FSRU et terminaux modulaires, et des compresseurs hydrogène pour mobilité H2.
Spécifications techniques et procédés de production
Principales familles de pompes cryogéniques GNL fabriquées par Cryostar Hésingue 68 :
Familles de produits et caractéristiques
| Type de pompe | Application | Débit nominal | Pression refoulement |
|---|---|---|---|
| In-tank pump (immergée cuve) | Transfert GNL entre cuves stockage | 200-1 500 m³/h | 10-20 bar |
| Send-out pump (HP regaz) | Envoi GNL vers regaz puis réseau HP | 50-500 m³/h | 80-120 bar |
| LNG carrier cargo pump (méthanier) | Déchargement méthanier vers terminal | 500-2 000 m³/h | 5-15 bar |
| BOG compressor (boil-off) | Récupération boil-off gas terminal | 5 000-50 000 m³/h | 1-30 bar |
| Truck loading pump (camion-citerne) | Chargement camion-citerne LNG | 50-200 m³/h | 8-12 bar |
| Regazéifier (vaporiseur) modulaire | Regazéification GNL avant injection HP | 10-300 t/h | 100-120 bar |
Grades et conditionnements commerciaux
- Pompe in-tank GNL (Cryostar Hésingue 68) : pompe centrifuge submersible 4-12 étages, moteur électrique cryogénique IP68 immergé dans GNL, débit 200-1 500 m³/h, pression refoulement 10-20 bar, applications transfert GNL cuves stockage terminal.
- Pompe send-out HP regaz (Cryostar) : pompe centrifuge submersible haute pression 8-20 étages dans canister vertical, débit 50-500 m³/h, pression refoulement 80-120 bar, envoi GNL vers vaporiseur puis injection réseau gaz HP GRTgaz 67 bar.
- Pompe cargo méthanier (Cryostar + Ebara Japon partenaire) : pompe submersible immergée dans cale méthanier pour déchargement vers terminal, débit 500-2 000 m³/h, pression 5-15 bar, certifiée IGC Code IMO pour méthaniers internationaux.
- Compresseur BOG (boil-off gas) Cryostar : compresseur centrifuge cryogénique pour récupération vapeurs GNL produites par auto-évaporation (0,10-0,15 %/jour), débit 5 000-50 000 m³/h, pression 1-30 bar, applications terminaux Engie Elengy et méthaniers BOG reliquefaction.
- Package regazéification modulaire (Cryostar) : skid clé en main intégrant pompe send-out HP + vaporiseur (ORV Open Rack Vaporizer ou STV Submerged Tube Vaporizer ou IFV Intermediate Fluid Vaporizer) + tuyauterie + automatisme, capacité 1-5 Gm³/an, applications terminaux FSRU et stations modulaires.
Normes et réglementations
Référentiels normatifs et codes applicables aux pompes cryogéniques GNL :
- API Standard 610 (Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries) : norme mondiale pompes centrifuges process, 12e édition 2021, applicable pompes GNL avec extensions cryogéniques.
- EN 13458 Récipients cryogéniques - Récipients statiques sous vide : norme européenne équipements cryogéniques pour gaz industriels et GNL.
- EN 1473 Installation et équipements relatifs au GNL : conception terminaux méthaniers terrestres incluant pompes cryogéniques.
- EN 14620 Conception et fabrication de réservoirs verticaux cylindriques métalliques cryogéniques : applicable canisters pompes send-out HP.
- IGC Code IMO (International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk) : code mondial méthaniers, exigences pompes cargo.
- ATEX 2014/34/UE : pompes en zone explosive (gaz inflammable), marquage Ex II 2G IIA T3 ou IIB T3 pour atmosphères GNL ou H2.
Procédés industriels détaillés
Étapes industrielles de fabrication d'une pompe cryogénique GNL submersible :
Conception hydraulique et thermique
Conception hydraulique : calcul roues à aubes selon courbes débit/pression cible (multi-étages 4-20), simulation CFD logiciels ANSYS Fluent ou Star-CCM+, optimisation rendement hydraulique > 75 % et NPSHr < 1 m pour aspiration GNL à -162 °C.
Fabrication roues et carter cryogénie
Fabrication roues à aubes par fonderie cire perdue ou fraisage 5 axes en inox 304L ou 316L (résistant -162 °C choc), équilibrage dynamique grade G2.5, carter en inox 304L massif épaisseur 20-50 mm, contrôle UT et MT défauts.
Moteur électrique cryogénique étanche
Moteur électrique cryogénique étanche IP68 immergé dans GNL : bobinage cuivre isolé Kapton ou polyimide résistant -162 °C, paliers magnétiques sans contact ou paliers GNL-lubrifiés, étanchéité hermétique sans presse-étoupe pour éviter fuites GNL inflammable.
Assemblage canister submersible
Assemblage pompe + moteur dans canister vertical inox 304L (hauteur 5-15 m, diamètre 0,3-0,8 m) : montage rotor + diffuseurs + roues sur arbre commun, raccordement câble électrique haute tension via traversée cryogénique étanche.
Tests immersion azote liquide -196 °C
Tests immersion azote liquide -196 °C en banc d'essai Cryostar Hésingue 68 : refroidissement progressif pompe en azote LN2 pour reproduire conditions GNL, mesure performance débit/pression, vibrations, températures moteur, étanchéité hélium 10⁻⁸ mbar·L/s.
Conditionnement et installation site
Conditionnement avec atmosphère azote inerte, expédition vers terminal GNL ou méthanier client, installation par grutage dans cuve cryogénique ou canister dédié, mise en froid (cooldown) progressive 7-15 jours avant mise en service GNL.
Le marché français
Le marché mondial des pompes cryogéniques GNL représente environ 800 M€-1 Md€ par an en 2024, en forte croissance (+15 %/an) tirée par le boom des terminaux GNL (50+ nouveaux terminaux 2024-2030 en construction, capacité +200 Mt/an), des méthaniers neufs (350+ commandes 2024) et des stations FSRU (Floating Storage Regasification Unit, 15+ unités en service 2024). Les leaders mondiaux sont Cryostar France-Linde Group (~50 % parts marché pompes immergées GNL), Ebara Japon (~25 %), Nikkiso Japon (~15 %), Sundyne USA (~5 %). Cryostar Hésingue 68 capture une part majoritaire grâce à 50 ans d'expertise et à l'intégration commerciale avec Linde Engineering (procédés liquéfaction GNL).
Le marché français des pompes cryogéniques GNL est porté par les équipements des 5 terminaux méthaniers français (Engie Elengy Montoir 44, Fos Tonkin 13, Fos-Cavaou 13, Dunkerque LNG 59, FSRU Le Havre 76) avec 50 à 100 pompes par terminal totalisant ~400 pompes en service. Le marché annuel pompes neuves France représente 30-50 M€/an (maintenance, remplacements, modernisations) sur capacité regaz totale 39 Gm³/an (80 % consommation gaz France). Cryostar Hésingue 68 (~600 salariés, CA estimé 250 M€/an) génère environ 80 % de son CA à l'export (Asie 40 %, Moyen-Orient 25 %, Amériques 25 %, Europe 10 %), bénéficiant pleinement du boom mondial GNL post-2022.
Cryostar Hésingue 68 (filiale Linde Group, ~600 salariés, CA ~250 M€/an) a investi 50 M€ entre 2020 et 2025 pour moderniser son site (extension atelier 5 000 m², nouvelle salle d'essais cryogéniques azote/hélium, automatisation usinage 5 axes). La société se diversifie également vers les pompes hydrogène liquide (-253 °C) et les compresseurs hydrogène pour stations mobilité H2 (cible 1 000 stations France 2030), nouveau marché stratégique aligné avec la stratégie hydrogène vert européenne. Elle développe par ailleurs des packages regaz modulaires pour FSRU et small-scale LNG (terminaux modulaires < 1 Mt/an pour îles, navires) qui représentent un segment de croissance forte 2025-2030. La filière française cryogénie pompes emploie environ 800 personnes directes (Cryostar 600, ingénierie et sous-traitance 200) avec une fierté technologique justifiée par leadership mondial.
Applications et débouchés industriels
Programmes publics et stratégiques soutenant la filière française pompes cryogéniques GNL :
- Stratégie européenne REPowerEU 2022 (300 Md€) : substitution gaz russe par GNL, objectif 50 Mt GNL importé EU 2030, financement infrastructures regaz et FSRU.
- France 2030 hydrogène (9 Md€ 2021-2030) : volet hydrogène liquide -253 °C et stations H2 mobilité, soutien Cryostar diversification pompes et compresseurs H2.
- PIIEC Hy2Tech et Hy2Use (4 Md€ aides UE) : filière hydrogène équipements transport et distribution, soutien projets pilotes Cryostar.
- Plan PIA4 Bpifrance Cryogénie : 50 M€ pour développement pompes et compresseurs cryogéniques nouvelle génération.
- Stratégie French Tech industrielle : soutien Cryostar comme pépite technologique française leader mondial niche cryogénie GNL.
Questions fréquentes
Qu'est-ce qu'une pompe cryogénique GNL submersible ?
Une pompe cryogénique GNL submersible est une pompe centrifuge spécialisée immergée directement dans le gaz naturel liquéfié à -162 °C, pour le transférer entre cuves de stockage ou l'envoyer sous pression vers un vaporiseur de regazéification. Sa particularité : le moteur électrique cryogénique IP68 est intégré dans le canister vertical et tourne immergé dans le GNL (qui sert de réfrigérant et lubrifiant pour les paliers), évitant ainsi tout presse-étoupe ou joint dynamique qui pourrait fuir du GNL inflammable. Les matériaux sont en inox austénitique 304L ou 316L (résistant choc thermique -162 °C sans fragilisation), bobinage moteur isolé en Kapton ou polyimide résistant cryogénie. Plusieurs types selon application : in-tank (200-1 500 m³/h, 10-20 bar), send-out HP (50-500 m³/h, 80-120 bar), cargo méthanier (500-2 000 m³/h, 5-15 bar). Cryostar Hésingue 68 est le leader mondial avec ~50 % parts marché.
Qui sont les leaders français des pompes cryogéniques GNL ?
Cryostar (siège et usine Hésingue 68, Haut-Rhin proche frontière suisse, filiale Linde Group depuis 2008 après acquisition par Linde du groupe BOC britannique, ~600 salariés, CA estimé ~250 M€/an) est le leader mondial des pompes cryogéniques pour GNL avec environ 50 % de parts de marché mondiales sur les pompes immergées. Créée en 1966 sous le nom Bertin & Cie, elle a inventé la technologie de pompe cryogénique submersible dans les années 1970 et reste pionnière depuis. Ses produits équipent la majorité des 200+ terminaux GNL mondiaux (Engie Elengy Montoir 44, Fos-Cavaou 13, Dunkerque LNG 59, Qatargas, Cameron LNG USA, Yamal LNG), 80 % des méthaniers en construction, et de nombreuses applications industrielles (BOG recovery, hydrogène liquide). Aucun concurrent français direct sur ce segment cryogénique GNL très spécialisé. La société Air Liquide Engineering & Construction Champigny 94 et Lyon 69 conçoit boîtes froides mais achète généralement les pompes à Cryostar.
Qu'est-ce que la regazéification du GNL dans un terminal méthanier ?
La regazéification est l'opération inverse de la liquéfaction : transformation du GNL liquide à -162 °C en gaz naturel gazeux à température ambiante (+5-15 °C) pour injection dans le réseau gaz haute pression GRTgaz (67 bar). Étapes : (1) déchargement du méthanier vers cuves stockage via bras de déchargement et pompes cargo, (2) stockage temporaire dans cuves cryogéniques (Montoir 120 000 m³, Dunkerque 190 000 m³), (3) pompage haute pression par pompes send-out Cryostar 80-120 bar dans canister, (4) vaporisation par échangeur (3 technologies : ORV Open Rack Vaporizer chauffé par eau de mer, STV Submerged Tube Vaporizer chauffé par combustion gaz, IFV Intermediate Fluid Vaporizer utilisant fluide intermédiaire propane), (5) métrologie commerciale par turbines débit + chromatographe pour comptage commercial vers GRTgaz, (6) injection réseau HP. Capacité regaz France 2024 : 39 Gm³/an soit 80 % consommation.
Quelle est la capacité de production de Cryostar Hésingue 68 ?
Cryostar Hésingue 68 (filiale Linde Group depuis 2008, ~600 salariés sur site, CA estimé ~250 M€/an, anciennement Bertin & Cie créée 1966) dispose d'une usine de fabrication intégrée 30 000 m² avec ateliers d'usinage 5 axes (roues à aubes, carters), banc d'équilibrage dynamique, ateliers d'assemblage moteurs cryogéniques, banc d'essais cryogéniques en azote liquide -196 °C (test pompes en conditions réelles) et 2 lignes d'assemblage canisters submersibles haute pression. Capacité annuelle estimée : 150-200 pompes cryogéniques GNL de grosse taille (in-tank + send-out HP), 50-100 compresseurs BOG et turbo-expanders, 30-50 packages regaz modulaires. La société exporte 80 % de sa production (Asie 40 % avec terminaux Inde, Chine, Japon, Singapour, Moyen-Orient 25 % avec Qatar et Émirats, Amériques 25 % avec USA Gulf Coast et Brésil, Europe 10 %). Investissement de 50 M€ entre 2020 et 2025 pour extension capacité 5 000 m² supplémentaires et diversification hydrogène liquide H2 LH2.