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CSG, La production de carburant
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Air-Liquide Spatial Guyane exploite l'unité de production d'hydrogène liquide et celle d'oxygène/Azote/hélium destinées aux lancements Ariane 4 et Ariane 5. Depuis plus de 20 ans, elle exploite 5 usines de production, 60 km de canalisations et stocke les plus grosses quantités d'ergols cryogéniques au monde. Installée en Guyane à port Paricabo à Kourou depuis 1969 sous le nom de Sogal, Air Liquide s'intègre au Centre Spatial Guyanais en 1986 dans le but d'assurer la maintenance des installations cryogéniques de l'ELA 2 ainsi que l'exploitation d'une usine de production d'oxygène liquide et d'azote en 1988. Le 1er janvier 1991, devant une augmentation considérable des activités du marché spatial en Guyane, et à la demande du CNES, la Direction Air Liquide crée Air Liquide Spatial Guyane. Air Liquide met en place une installation de production et de distribution d'hélium gazeux à 200 bar et investit dans une usine de production d'hydrogène liquide. En 2000, le bâtiment Lavoisier, le siége social voit le jour sur l'ELA 2. En 2002, deux canalisations supplémentaires d'hélium sont mis en service. En 2006, la capacité de stockage de l'hélium gazeux augmente avec l'ajout de deux canalisations. En 2007, a lieu l'extension compression hélium et air comprimé. En 2008, le site se met à jour pour le Soyouz avec une station hélium et des canalisations supplémentaires. En 2010, est mis en service la nouvelle unité de production LOX-Azote liquide (LIN), la SILPA 70. ALSG exploite cinq unités sur la Base de Lancement Ariane : _ Une unité d'oxygène et d'azote liquide LOX
et LIN Les activités d'Air Liquide Spatial Guyane au Centre Spatial Guyanais correspondent à quatre types de responsabilités distinctes : _ Maintenance des installations cryogéniques de l'ELA 2
et de l'ELA 3 Ceux-ci sont en effet continuellement analysés tout au long de leur fabrication afin de satisfaire les exigences des clients dans les délais prévus. Tout est mis en œuvre - au travers d'une organisation qualité ISO 9002 - par un personnel formé et encadré dans un respect des délais de fourniture. L'expérience acquise en collaboration avec le centre d'essais de Vernon, et les sept années passées dans l'environnement direct du Centre Spatial Guyanais à fournir les différents fluides nécessaires aux lanceurs Ariane, ont permis à ALSG de se familiariser avec les méthodes utilisées dans les domaines aéronautique et spatial. Air Liquide Spatial de Guyane destine également une partie de ses productions aux besoins de l'industrie, de l'artisanat et des hôpitaux de la Guyane.
UNITE DE PRODUCTION D'AIR COMPRIME Cette unité regroupe les installations de production d'air d'ELA2 et d'ELA3 pour les besoins de lancement opérationnels d'Ariane 4 et de développement d'Ariane 5 ainsi que les vols opérationnels. . Elle se compose d'une batterie de 5 compresseurs électriques, 2 compresseurs à moteur diesel sous hangars abrités. Une centrale d'eau glacée alimente les dispositifs de séchage d'air. L'ensemble est supervisé par un système numérique de contrôle commande (SNCC) situé dans la salle de contrôle commande commune à la production hélium/azote gazeux. Elle a été modernisé pour les ELA de Vega et Soyouz avec l'ajout de 2 autres compresseurs. Le SNCC assure le démarrage automatique des compresseurs en fonction de la demande du réseau et de la disponibilité de l'énergie électrique. Elle occupe une surface au sol de 1700 mètres carré dont 1000 mètres carré sous hangar (hangar machines). Les systèmes principaux : Les sous-systèmes : 1 canalisation de distribution d'air ELA3 (200 mètres cube de volume en eau) de 5 km Les équipements auxiliaires :
UNITE DE PRODUCTION ET DE STOCKAGE HELIUM GAZEUX L'unité d'hélium se compose de 7 conteneurs hélium liquide 11000 gallons destinés à alimenter la station de vaporisation compression hélium en amont du réseau de canalisations d'hélium. L'hélium arrive sous forme liquide à -271°C des USA par container. L'hélium gazeux à 200 bar ainsi que l'hélium liquide peuvent être ainsi mis à disposition et stockés sur site pour les besoins opérationnels d'Ariane 4 et Ariane 5. Une station de surpression à 600 bar et ses canalisations associées complètent cette unité pour les besoins opérationnels d'Ariane 5. Elle occupe une surface au sol de 3000 mètres carré dont 400 mètres carré parking conteneur et 700 m2 de bâtiments dans la zone de préparation de l'ELA 2. Les systèmes principaux : Les sous-systèmes comprennent les canalisations enterrées de 11 km à 200 bar avec 4 branches principales d'un volume en eau global de 600 mètres cube. Les équipements auxiliaires un bâtiment commun avec l'air comprimé comportant la salle de contrôle commande et un magasin atelier
L'usine permet de stocker de l'hélium suffisant pour une campagne de vol Ariane 5.
UNITE DE PRODUCTION D'AZOTE ET D'OXYGENE LIQUIDES, D'AZOTE GAZEUX HAUTE PRESSION Cette unité de production qui a été construite dans le cadre du programme de durcissement ELA2 est en service depuis 1988 pour les besoins de lancements opérationnels Ariane 4. Elle est implantée autour de deux bâtiments dans lesquels on trouve des bureaux, un magasin de pièces de rechange, une salle climatisée avec les analyseurs, une salle de contrôle également climatisée. Les stockages d'azote liquide sont reliés à une station de production d'azote gazeux haute pression (250 bar). Cet azote gazeux est obtenu par des pompes immergées dans 4 réservoirs supplémentaires (ART) et reliés à des réchauffeurs atmosphériques à convection forcée. Ce site a été modifié pour les besoins d' Ariane 5, avec l'adjonction de postes de production sur 5 réservoirs semi mobiles d'oxygène liquide et d'un système de pompes d'azote liquide en pied des réservoirs fixes existants, pour remplacer les pompes immergées.
Il occupe une surface au sol de 15000 mètres carré dont 7000 mètres carré aire de remplissage LOX et manoeuvres réservoir semi-mobiles LOX et 450 mètres carré hangar remorques COMETTO Les systèmes principaux : Les sous-systèmes de stockage: La totalité des installations situé juste à coté du dock d' assemblage ELA 2 est ceinturée par une clôture.
En 2011, l'ancienne usine a laissé la place à SILPA 70, Standrad Integrated Liquid Plant Airliquide qui produit 70 tonnes de liquides par jour. Dans ce lieu, l'air extérieur est aspiré pour produire de l'oxygène et de l'azote liquides. Cet air passant à travers une série d'alambic est refroidit au lieu d'être chauffé. La SILPA a doublé la capacité de l'usine, soit 45 000 litres de LOX et 25 000 litres d'azote liquide. Un lancement Ariane 5 nécessite amener en ZL 3 quatre citernes RSM de LOX (600 000 litres). Les stockages d'azote liquide alimentent des pompes qui le compriment puis il est réchauffé afin de pouvoir être envoyé gazeux sous 240 bars de pression dans une "pipe" vers la ZL. A proximité de l'usine, une station de compression a été construite pour comprimer l'azote gazeux à 400 bars. 4 "pipes" partent sous terre vers l'ELS du Soyouz pour l'alimeter en azote, hélium et air. UNITE DE PRODUCTION D'HYDROGENE LIQUIDE LH2 L'unité LH2 tourne 24h sur 24 permet de produire et stocker sur le Centre Spatial Guyanais l'hydrogène liquide nécessaire aux besoins opérationnels d'Ariane 4 et d'Ariane 5 à partir de méthanol pur CH3OH (venue de Trinidad) et d'eau déminéralisée dans la station dédié. Celle ci est juste à coté du stockage de méthanol à l'entrée du site. L'hydrogène produit est pur à 99,995 %. Elle produit de l'hydrogène gazeux qui est ensuite refroidit pour le rendre liquide à -253°C.
L'usine LH2 avec à gauche, le chateau d'eau, la cuve de méthanol associé au stockage de l'eau déminéralisée et la salle de contrôle et à droite les remorque RSM qui sont transporter sur l'ELA 3. Situé dans une enceinte protégée au sud de l' ELA 2 à 1 km environ, elle occupe une surface au sol de 15000 mètres carré dont 900 mètres carré pour la zone stockage méthanol usine, 6500 mètres carré pour la zone production d'hydrogène et 7500 mètres carré pour la zone stockage et manutention des réservoirs LH2 les systèmes principaux :
Les sous-systèmes de stockage: _ 5 réservoirs mobiles de 320 mètres cube à
3,9 bar (22 tonnes de capacité utile)
L'usine produit 30 000 litres d'hydrogène par jour, le lancement d'une Ariane 5 nécessitent un mois et demi de production. Le lancement d'une Ariane 5 nécessite le déplacement de trois remorques de stockages soit 1 400 000 litres en zone avant, à 3 km de l'usine. Un traceur et une plate-forme de transport équipés de 64 roues ont été spécialement conçus pour effectuer cette livraison particulièrement délicate ! Cette unité est associée au dépôt portuaire de méthanol à Dégrad des Cannes (Cayenne).
DEPOT PORTUAIRE DE METHANOL Cette installation fait partie intégrante de l'unité de production d'hydrogène liquide d'Air Liquide à Kourou. Elle permet de réceptionner des chargements maritimes de méthanol qui est la matière première nécessaire à l'obtention d'hydrogène. Ce dépôt de stockage de 14,5 m de haut, 17,5 m de diamètre pour 5200 m2 de surface au sol est situé dans l'enceinte de la zone portuaire de Dégrad des Cannes. Il est relié par canalisation au ponton pétrolier et permet le remplissage de 2 citernes routières de méthanol pour approvisionner l'usine de Kourou. Les systèmes principaux : Les sous-systèmes : Les équipements auxiliaires : Réserve d'eau incendie de 150 mètres cube
SNPE TOULOUSE La production de l'ergol MMH pour l'étage à propergol stockable (EPS) ainsi que pour les étages d' Ariane 4 est réalisé à Toulouse dans l' usine de la SNPE la société nationale des poudres et explosifs depuis 1984 pour le tir V10.La décision de produire de l'UDMH français pour Ariane remonte à 1976, mais le CNES et la Direction des Poudres de l'époque y avaient en fait déjà pensé depuis 1962. Pourtant, le projet n'avait jamais pu aboutir, d'abord par suite des difficultés techniques, puis faute de disposer d'un procédé économique et inoffensif. Le vieux procédé Raschig utilisé couramment à l'étranger a en effet le grave défaut d'être cancérigène. Ce qui avait d'ailleurs fait brutalement fermer en 1973 la seule usine de production américaine qui produisait alors d'énormes quantités d'UDMH pour les fusées Titan. Les USA durent améliorer le procédé pour reprendre la production. Mais cela fit monter les prix. L'UDMH s'achète en 1983 ainsi à environ 50 F/kg an URSS, 60 F/kg en Chine et beaucoup plus cher encore aux USA. L'UDMH français produit à Toulouse coûte environ 70 F/kg, ce qui en fait pourtant la production la plus économique d'UDMH selon un procédé non-cancérigène. L'UDMH français est en fait le fruit d'une longue recherche et d'une coopération exemplaire entre le CNES, le CNRS, la SEP et la SNPE qui menaient des études sur le sujet depuis 1961. C'est une variante du procédé Raschig, mais beaucoup plus pure (à 98 %) et dépourvue d'agent cancérigène (nitrozamine), qui a été mise au point en France et testée d'abord sur une autre unité pilote par la SEP et Chimie Developpement Industriel, avant que l'industrialisation ne soit confiée en 1980 à la SNPE qui a investi 44 millions de F dans la construction de l'usine UDMH de Toulouse. Cette unité de production très automatisée a été mise en oeuvre dans les délais prévus,. Elle a été achevée en mars 1983 et la production, très automatisée (20 personnes se relayant 24 h /24), a démarré en mai 1983. La capacité de production de l'usine est limitée pour l'instant à 750 t/an, mais elle pourrait être rapidement (en 6 à 8 mois) portée à 1 000 t/an si nécessaire. Les besoins prévus pour les lanceurs européens étant actuellement d'environ 70 à 80 tonnes par tir dans la version Ariane 1 et environ 120 tonnes par tir avec la nouvelle fusée Ariane 4.
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Remerciement ESA, CNES, Martial Veniant
