Un nouveau rôle pour la détection des gaz dans la transition énergétique

Alors que la détection de gaz était auparavant un dispositif de sécurité relativement simple, elle devient aujourd’hui un élément de plus en plus important de la stratégie globale en matière de sécurité et d’exploitation. En effet, les 'nouveaux gaz' ne sont pas seulement inflammables ou explosifs, ils peuvent également être toxiques ou asphyxiants. C’est pourquoi de nouvelles méthodes de détection sont développées, permettant d’identifier précocement ces nouveaux risques et de les maîtriser automatiquement. Parallèlement, ces méthodes fournissent des informations fiables pour la sécurité, la maintenance et la continuité des activités.

ing. Marjolein de Wit-Blok - 15 octobre 2026

À l’heure où la transition énergétique introduit des combustibles tels que l’hydrogène, l’ammoniac, le méthanol et le biogaz, l’accent mis sur la détection des gaz et la sécurité ne se limite plus à la détection des gaz inflammables et à la prévention des incendies et des explosions. Une attention particulière est désormais accordée aux risques pour la santé. Le profil de risque devient ainsi plus complexe, non seulement parce que les gaz sont différents, mais aussi parce que le contexte dans lequel ces gaz sont utilisés évolue. Pensons par exemple à la production et au stockage d’hydrogène à grande échelle, aux installations de biogaz et au stockage d’énergie par batterie.

Cela implique de réaliser une analyse approfondie permettant d’identifier les risques spécifiques et de déterminer la combinaison appropriée de technologies de détection, d’architecture système, de philosophie d’alarme et d’intégration.

Les nouveaux gaz et leurs risques

L’hydrogène et l’ammoniac, en particulier, sont des vecteurs énergétiques relativement nouveaux. Le biogaz est connu depuis plus longtemps, mais son rôle prend de plus en plus d’importance en raison de la transition énergétique. Chaque gaz présente ses propres risques spécifiques, ce qui rend une détection précoce essentielle.

Hydrogène

L’hydrogène (H_₂) n’est pas toxique, mais il est très inflammable et explosif en raison de sa faible énergie d’allumage. À cela s’ajoute le fait qu’il est incolore et inodore et que la flamme d’hydrogène peut être difficile à voir à la lumière du jour. De plus, l’hydrogène ne contient pas de carbone, ce qui le rend indétectable par les systèmes de détection conçus pour détecter les incendies d’hydrocarbures conventionnels.

Ammoniac

L’ammoniac (NH_₃) joue un rôle dans la transition énergétique en tant que source potentielle pour la production d’hydrogène. Sa détection est importante, car l’ammoniac est un gaz toxique qui peut altérer la respiration et provoquer également la cécité, des lésions pulmonaires et des gelures. Une exposition dangereuse peut survenir dès des concentrations bien inférieures à la plage d’inflammabilité, ce qui signifie que la protection du personnel et la détection précoce des fuites sont des points cruciaux à prendre en compte. À haute température, l'ammoniac peut se décomposer en un gaz inflammable, en hydrogène et en dioxyde d'azote toxique. À une concentration supérieure à 15% en volume dans l'air, il peut s'enflammer et présenter un risque d'explosion.

Biogaz

Le biogaz présente un profil de risque différent, car il s’agit d’un mélange composé principalement de méthane (CH_₄) et de dioxyde de carbone (CO_₂), et pouvant également contenir du sulfure d’hydrogène (H_₂S). Cela entraîne une combinaison de risques. En effet, le méthane présente un risque d’explosion à une concentration comprise entre environ 4,4 et 17% en volume, tandis que le sulfure d’hydrogène constitue avant tout un risque toxique. Ce gaz très toxique peut être nocif pour la santé même à de faibles concentrations en ppm. À des concentrations plus élevées, ces gaz peuvent en outre déplacer l’oxygène, ce qui entraîne un risque d’asphyxie dans les espaces confinés.

Il n’existe pas de détecteur de gaz universel; il faut donc utiliser une combinaison adaptée au gaz lui-même, au processus et à l’environnement

Biogas souligne ainsi très clairement que la détection des gaz dans le cadre de la transition énergétique nécessite une diversité de détecteurs. Il n’existe pas de modèle universel, ce qui oblige à utiliser une combinaison adaptée au gaz lui-même, au processus et à l’environnement.

Alors que l’ammoniac est présent, par exemple, dans l’industrie chimique, la navigation (propulsion) et les ports, l’hydrogène est principalement utilisé dans l’industrie (pétro)chimique et, de plus en plus, dans l’industrie sidérurgique. De plus, il est particulièrement adapté au stockage de l’énergie électrique excédentaire et est de plus en plus utilisé comme carburant dans les véhicules et les avions, ou à des fins de chauffage. Le biogaz est principalement présent dans le secteur agricole, dans les stations d’épuration des eaux usées et dans l’industrie du traitement des déchets.

Méthodes de détection et leurs défis

En fonction du risque, les gaz sont détectés au niveau des ppm (parties par million) pour la protection des personnes, ou au niveau de la LIE (limite inférieure d'explosivité) pour la surveillance des risques d'explosion. Dans de nombreuses applications, l’accent est mis sur la protection des personnes, car des effets nocifs sur la santé peuvent déjà se manifester à des concentrations bien inférieures à la limite d’explosivité. Dans d’autres situations, l’accent est mis sur les risques d’explosion; selon l’application et la situation spécifiques, ces deux aspects sont combinés.

Lors du choix d’un détecteur, il faut tenir compte non seulement du gaz à détecter, mais aussi de la plage de mesure, de la sensibilité croisée, des conditions environnementales, de l’emplacement du détecteur, du temps de réponse, de la certification et de l’intégration au système de sécurité. Les gaz étant plus légers que l’air, il est important d’installer le détecteur de gaz en hauteur (près du plafond) afin de permettre une détection précoce.

Hydrogène et ammoniac

Pour détecter des concentrations plus faibles d’hydrogène (jusqu’à 3.000 ppm), on utilise des capteurs électrochimiques capables de détecter au niveau des ppm. L’absorption IR conventionnelle pour les hydrocarbures n’est pas adaptée ici, car la molécule d’hydrogène n’absorbe pas le rayonnement infrarouge de la même manière. À des concentrations plus élevées, il existe un risque d’explosion, pour lequel on utilise des capteurs catalytiques. Ces capteurs détectent la présence d’hydrogène gazeux inflammable en fonction de la limite inférieure d’explosivité (LIE) et sont capables de le faire de manière précoce.

Des détecteurs acoustiques peuvent également être utilisés. Ceux-ci détectent le bruit d’une fuite (d’hydrogène) et conviennent aux applications autour de conduites ou de réservoirs sous pression. En cas de (petite) fuite, un son ultrasonique est émis et capté par le capteur, alors que l’oreille humaine ne peut pas le percevoir.

Enfin, il existe également des détecteurs spécifiques de flammes d’hydrogène à UV. Ces détecteurs permettent de détecter les flammes avant même qu’elles ne soient effectivement présentes.

Pour l’ammoniac, il est possible d’utiliser des détecteurs de gaz de refroidissement spécifiques qui mesurent des concentrations allant jusqu’à 2.000 ppm. Pour des concentrations plus élevées, il est possible de recourir à des détecteurs infrarouges.

Biogaz

Le biogaz étant un mélange de différents gaz, sa détection nécessite trois mesures simultanées qui s’influencent mutuellement.

Le méthane (CH_₄) et le dioxyde de carbone (CO_₂) représentent ensemble environ 90 à 100% du mélange gazeux. Ces deux composants sont mesurés à l’aide de la technologie infrarouge (IR). Cela permet d’effectuer des mesures fiables, allant de faibles concentrations en ppm à des concentrations élevées en % vol. Un défi majeur dans la mesure du biogaz réside dans son taux d’humidité élevé. Le biogaz étant souvent saturé en vapeur d’eau, la mesure peut présenter un résultat faussement bas. Un conditionnement correct du gaz est donc essentiel pour garantir des mesures fiables.

La mesure du H_₂S constitue l’aspect le plus délicat dans le cas du biogaz: ce gaz est corrosif pour les capteurs et doit être mesuré avec précision aussi bien à de très faibles qu’à de très fortes concentrations. À une concentration supérieure à 100 ppm, il paralyse davantage le nerf olfactif humain, ce qui empêche les personnes de percevoir le danger lorsque la situation devient vraiment critique.

Maintenance des systèmes de détection de gaz
Concevez-le correctement, intégrez-le correctement, mettez-le en service correctement et entretenez-le correctement. Ce dernier point est un complément important. En effet, la fiabilité et, par conséquent, la sécurité d’un système de détection de gaz ne dépendent pas uniquement de la sélection, de l’achat et de l’installation. Lorsqu’un système n’est pas entretenu, il peut arriver que tout semble sûr parce que le système ne déclenche aucune alarme. Cependant, les éléments de détection vieillissent eux aussi. Ils peuvent dériver, s’encrasser ou s’empoisonner, et leurs performances peuvent être affectées par les conditions environnementales spécifiques. C'est pourquoi une inspection périodique, des tests fonctionnels, un étalonnage avec le gaz d'étalonnage certifié approprié et un remplacement conforme aux instructions du fabricant et à l'état réel du capteur sont essentiels.

Évolutions technologiques

En soi, la détection des 'nouveaux gaz' est tout à fait réalisable avec la technologie actuellement disponible, mais bien sûr, des évolutions sont également en cours. La durée de vie, notamment, fait l’objet d’une attention particulière, car les capteurs n’ont souvent qu’une durée de vie limitée. L’accent est également mis sur la miniaturisation et l’amélioration continue de la sensibilité des capteurs.

De nouvelles technologies sont également en cours de développement, telles que les capteurs à spectromètre de propriétés moléculaires (MPS) capables de reconnaître différents types de gaz. Ces capteurs sont relativement récents, ne peuvent pas s’encrasser et ont une longue durée de vie. En revanche, leur coût d’acquisition est relativement élevé et ils ne sont pas adaptés à tous les gaz inflammables.

Numérisation

Bien entendu, la numérisation joue également un rôle. Les protocoles de communication numériques (HART, Modbus, Profinet) facilitent la gestion des appareils et favorisent l’intégration des capteurs dans les systèmes de contrôle existants de l’utilisateur final. Ils permettent également une surveillance sans fil à sécurité intrinsèque, en complément de la détection câblée et fixe.

De cette manière, il est possible de surveiller même les endroits difficiles d’accès et de suivre en permanence l’état des actifs critiques. Les anomalies peuvent être détectées et résolues à un stade précoce, ce qui permet d’éviter d’éventuels arrêts de production et, dans ce cas précis, surtout des situations dangereuses.

Les capteurs de détection peuvent en outre contribuer à la maintenance prédictive. En effet, bien que les capteurs soient souvent considérés comme le dernier niveau de sécurité, des détecteurs correctement calibrés et intégrés peuvent détecter des fuites mineures ou naissantes avant qu’elles ne se transforment en incident de sécurité grave.

Si, par exemple, une faible concentration de gaz récurrente indique l’usure ou la détérioration d’un joint ou d’une garniture, le service de maintenance peut en rechercher la cause avant que la défaillance ne devienne critique. Lorsque ces données sont correctement enregistrées et analysées, il est possible d’améliorer les intervalles de maintenance et les stratégies d’inspection pour des équipements similaires.

Stratégie d’entreprise

Toutes les parties ayant contribué à cet article s’accordent à dire que la détection de gaz fera de plus en plus partie intégrante d’un environnement intelligent dédié à la sécurité et à la gestion des actifs. L’époque où un système d’alarme fonctionnait de manière 'autonome' est ainsi progressivement révolue.

Il convient de noter que les clients adoptent une attitude de plus en plus proactive. Ils ne considèrent plus la sécurité comme une simple question de conformité aux réglementations, mais comprennent de mieux en mieux qu’un système de sécurité bien conçu protège les personnes, les actifs, l’exploitation et la continuité des activités. Dans le même temps, les autorités de contrôle, les organismes de classification et les autres parties prenantes mettent de plus en plus l’accent sur la conformité, la documentation et la maintenance.

En matière de connaissances, il y a encore des progrès à faire. Les entreprises se renseignent par exemple régulièrement sur les obligations légales qui leur incombent. Ou bien elles achètent un système au hasard, sans se rendre compte que chaque gaz est différent et nécessite une solution de détection spécifique. Il y a donc certainement encore des possibilités d’amélioration dans ce domaine.

Avec la collaboration de Consilium, Dräger, Henkel et Neohance