ISO 15403-1:2006
(Main)Natural gas — Natural gas for use as a compressed fuel for vehicles — Part 1: Designation of the quality
Natural gas — Natural gas for use as a compressed fuel for vehicles — Part 1: Designation of the quality
The aim of ISO 15403-1:2006 is to provide manufacturers, vehicle operators, fuelling station operators and others involved in the compressed-natural-gas vehicle industry with information on the fuel quality for natural gas vehicles (NGVs) required to develop and operate compressed-natural-gas vehicle equipment successfully. Fuel meeting the requirements of ISO 15403-1:2006 should provide for the safe operation of the vehicle and associated equipment needed for its fuelling and maintenance, protect the fuel system from the detrimental effects of corrosion, poisoning, and liquid or solid deposition and provide satisfactory vehicle performance under any and all conditions of climate and driving demands. Some aspects of ISO 15403-1:2006 may also be applicable for the use of natural gas in stationary combustion engines.
Gaz naturel — Gaz naturel pour usage comme carburant comprimé pour véhicules — Partie 1: Désignation de la qualité
L'ISO 15403-1:2006 a pour objet de fournir aux constructeurs, aux exploitants de parcs automobiles, aux responsables de stations de remplissage et à tous ceux qui sont impliqués dans l'industrie des véhicules roulant au gaz naturel comprimé les informations qui leur sont nécessaires sur la qualité du carburant alimentant les véhicules ainsi que les équipements automobiles conçus pour fonctionner avec du gaz naturel comprimé. Les carburants respectant les exigences de l'ISO 15403-1:2006 sont censés assurer un fonctionnement en toute sécurité du véhicule et des équipements qui lui sont associés pendant le remplissage et en maintenance, protéger l'installation des effets nocifs de la corrosion, de la contamination et des dépôts liquides ou solides, et garantir un fonctionnement satisfaisant du véhicule dans toutes les conditions climatiques et quelles que soient les sollicitations que lui fait subir le conducteur. Des aspects abordés dans l'ISO 15403-1:2006 peuvent également être applicables à l'utilisation du gaz naturel dans les moteurs stationnaires à combustion interne.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15403-1
First edition
2006-10-15
Natural gas — Natural gas for use
as a compressed fuel for vehicles —
Part 1:
Designation of the quality
Gaz naturel — Gaz naturel pour usage comme carburant comprimé
pour véhicules —
Partie 1: Désignation de la qualité
Reference number
©
ISO 2006
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .1
4 Symbols and abbreviations .9
5 Gas composition requirements.10
6 Gas properties.11
7 Driveability.12
8 Test methods.12
9 Sampling.13
Annex A (informative) Propane and butane content .14
Annex B (informative) Wobbe index range.16
Annex C (informative) Engine knock.18
Annex D (informative) Methane number and octane number.19
Annex E (informative) Water content of natural gas.22
Bibliography .23
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 15403-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 193, Natural gas.
This first edition of ISO 15403-1 cancels and replaces ISO 15403:2000, of which it constitutes a minor revision
including the following changes:
⎯ correction of the title to reflect that ISO 15403 is now formed of two parts;
⎯ reformat the document in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 2, Fifth edition, 2004;
⎯ reformat the references cited in Clause 2 and in the Bibliography, in accordance with the ISO/IEC
Directives, Part 2, Fifth edition, 2004.
ISO 15403 consists of the following parts, under the general title Natural gas — Natural gas for use as a
compressed fuel for vehicles:
⎯ Part 1: Designation of the quality
⎯ Part 2: Specification of the quality (Technical Report)
iv © ISO 2006 – All rights reserved
Introduction
Natural gas has been used to some extent as a fuel for internal combustion engines in compressor stations,
co-generation systems, and vehicles of various types for many years now. However, the prerequisites for
growth, i.e. economic viability and fuel availability, were generally not satisfied. Now, with the natural gas
industry well established, supplying 20 % of the world's primary energy, and the need for alternative, low-
emission fuels, the situation has improved considerably. During the past decade, natural gas vehicles have
become a viable option with some five millions units now in use around the world. Growth is continuing as
many governments actively promote this clean-burning fuel with its environmental benefits. Many fleet
operators are converting their vehicles, and vehicle manufacturers are developing and marketing dedicated
natural gas equipment.
In the context of this International Standard, natural gas vehicles (NGVs) utilize compressed natural gas
stored “on-board”. The pressure of the gas stored in multiple containers is up to a maximum 25 000 kPa.
Although the pressure has to be reduced before combustion, compression and storage gives NGVs an
adequate range. While NGVs were initially equipped with converted gasoline or diesel engines, high-
performance, dedicated natural gas engines are now being extensively developed and produced. Liquefied
natural gas (LNG) may also be stored in the fuel tanks of natural gas vehicles. This, however, will be the
subject of a separate International Standard.
This part of ISO 15403 for the quality designation of compressed natural gas is designed to stipulate the
international requirements placed on the natural gas used as a motor fuel. Engine and vehicle manufacturers
must know these requirements so they can develop high-performance equipment which runs on compressed
natural gas.
A technical report giving detailed data on the gas compositions used in this part of ISO 15403 is being
published as ISO/TR 15403-2.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15403-1:2006(E)
Natural gas — Natural gas for use as a compressed fuel
for vehicles —
Part 1:
Designation of the quality
1 Scope
The aim of this part of ISO 15403 is to provide manufacturers, vehicle operators, fuelling station operators and
others involved in the compressed-natural-gas vehicle industry with information on the fuel quality for natural
gas vehicles (NGVs) required to develop and operate compressed-natural-gas vehicle equipment successfully.
Fuel meeting the requirements of this part of ISO 15403 should
a) provide for the safe operation of the vehicle and associated equipment needed for its fuelling and
maintenance;
b) protect the fuel system from the detrimental effects of corrosion, poisoning, and liquid or solid deposition;
c) provide satisfactory vehicle performance under any and all conditions of climate and driving demands.
Some aspects of this part of ISO 15403 may also be applicable for the use of natural gas in stationary
combustion engines.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 6976:1995, Natural gas — Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbe index from
composition
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply. Definitions were taken from
ISO 14532 whenever possible.
3.1
natural gas
complex mixture of hydrocarbons, primarily methane, but generally also including ethane, propane and higher
hydrocarbons in much smaller amounts and some non-combustible gases, such as nitrogen and carbon
dioxide
NOTE 1 Natural gas generally also includes minor amounts of trace constituents.
NOTE 2 Natural gas is produced and processed from the raw gas or liquefied natural gas and, if required, blended to
the extent suitable for direct use (for example as gaseous fuel).
NOTE 3 Natural gas remains in the gaseous state under the temperature and pressure conditions normally found in
service.
NOTE 4 Natural gas consists predominantly of methane (mole fraction greater than 0,70), and has a superior calorific
3 3
value normally within the range 30 MJ/m to 45 MJ/m . It contains also ethane (typically up to 0,10 mole fraction), propane,
butanes and higher alkanes in steadily decreasing amounts. Nitrogen and carbon dioxide are the principal non-
combustible components, each present at levels which typically vary from less than 0,01 mole fraction to 0,20 mole
fraction.
Natural gas is processed from the raw gas so as to be suitable for use as industrial, commercial, residential fuel or as a
chemical feedstock. The processing is intended to reduce the contents of potentially corrosive components, such as
hydrogen sulfide and carbon dioxide, and of other components, such as water and higher hydrocarbons, potentially
condensable in the transmission and distribution of the gas. Hydrogen sulfide, organic sulfur compounds and water are
then reduced to trace amounts, and high carbon dioxide contents are likely to be reduced to below 0,05 mole fraction.
Natural gas is normally technically free from aerosol, liquid and particulate matter.
In some circumstances natural gas may be blended with town gas or coke oven gas, in which case hydrogen and carbon
monoxide will be present in amounts up to 0,10 mole fraction and 0,03 mole fraction respectively. In this case, small
amounts of ethylene may also be present.
Natural gas may also be blended with LPG1)/air mixtures, in which case oxygen will be present, and the levels of propane
and butanes will be considerably enhanced.
NOTE 5 Pipeline quality natural gas is one which has been processed so as to be suitable for direct use as industrial,
commercial, residential fuel or as a chemical feed stock.
The processing is intended to reduce the corrosive and toxicity effects of certain components, and to avoid condensation
of water or hydrocarbons in the transmission and distribution of the gas.
Hydrogen sulfide and water should only be present in trace amounts, and high carbon dioxide content is likely to be
reduced.
[ISO 14532:2001, 2.1.1.1]
3.2
substitute natural gas
manufactured or blended gas which is interchangeable in its properties with natural gas
[ISO 14532:2001, 2.1.1.3]
NOTE Manufactured gas is sometimes called synthetic natural gas.
3.3
compressed natural gas
natural gas used as a fuel for vehicles, typically compressed up to 20 000 kPa in the gaseous state
[ISO 14532:2001, 2.1.1.12]
NOTE The maximum pressure for natural gas stored in a container is 25 000 kPa.
3.4
gas quality
attribute of natural gas dependent on its composition and its physical properties
[ISO 14532:2001, 2.1.1.14]
1) LPG = liquefied petroleum gas.
2 © ISO 2006 – All rights reserved
3.5
normal reference conditions
reference conditions of pressure, temperature and humidity (state of saturation) equal to: 101,325 kPa and
273,15 K for a real, dry gas
3.6
standard reference conditions
reference conditions of pressure, temperature and humidity (state of saturation) equal to: 101,325 kPa and
288,15 K for a real, dry gas
NOTE 1 Good practice requires that the reference conditions are incorporated as part of the symbol, and not of the unit,
for the physical quantity represented.
EXAMPLE
È ˘
Hp ,,T Vp ,T
()
Scrc crc mrc mrc
Î ˚
where
H superior calorific value on volumetric basis;
S
T temperature of the combustion reference conditions;
crc
p pressure of the combustion reference conditions;
crc
V(p , T ) volume at temperature and pressure of the meterin
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15403-1
Première édition
2006-10-15
Gaz naturel — Gaz naturel pour usage
comme carburant comprimé pour
véhicules —
Partie 1:
Désignation de la qualité
Natural gas — Natural gas for use as a compressed fuel for vehicles —
Part 1: Designation of the quality
Numéro de référence
©
ISO 2006
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Publié en Suisse
ii © ISO 2006 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Symboles et abréviations .9
5 Exigences relatives à la composition du gaz .10
6 Propriétés du gaz.11
7 Agrément de conduite.12
8 Méthodes d’essai.12
9 Échantillonnage .13
Annexe A (informative) Teneurs en propane et en butane .14
Annexe B (informative) Plages d’indice de Wobbe.16
Annexe C (informative) Détonation (cliquetis) du moteur.18
Annexe D (informative) Indice de méthane et indice d’octane .19
Annexe E (informative) Teneur en eau des gaz naturels.22
Bibliographie .23
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L‘ISO 15403-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 193, Gaz naturel.
Cette première édition de l'ISO 15403-1 annule et remplace l'ISO 15403:2000, qui a fait l'objet d'une révision
mineure comprenant les modifications suivantes:
⎯ correction du titre, de manière à refléter la nouvelle structure de l'ISO 15403 en deux parties;
⎯ mise à jour du document conformément aux Directives ISO/CEI, Partie 2, Cinquième édition, 2004;
⎯ mise à jour des références citées à l’Article 2, Références normatives, et à la Bibliographie,
conformément aux Directives ISO/CEI, Partie 2, Cinquième édition, 2004.
L'ISO 15403 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Gaz naturel — Gaz naturel pour
usage comme carburant comprimé pour véhicules:
⎯ Partie 1: Désignation de la qualité
⎯ Partie 2: Spécification de la qualité [Rapport technique]
iv © ISO 2006 – Tous droits réservés
Introduction
Depuis un certain nombre d’années, le gaz naturel sert dans une certaine mesure de carburant pour les
moteurs à combustion interne des stations de compression, des systèmes de cogénération et de véhicules de
divers types. La croissance de ces applications demandait toutefois de prendre en compte certains aspects
qui restaient défaillants, notamment l’aspect économique et la mise à disposition de carburants. Aujourd’hui,
avec la bonne implantation de l’industrie gazière, qui répond à 20 % des besoins mondiaux en énergie
primaire, et la nécessité de trouver des substituts moins polluants aux carburants ordinaires, la situation s’est
considérablement améliorée. Les véhicules au gaz naturel sont devenus au cours des dix dernières années
une option viable avec environ cinq millions de véhicules circulant dans le monde. Cette croissance se
poursuit grâce aux politiques gouvernementales qui favorisent l’utilisation de ce carburant propre et
écologique. De nombreux opérateurs de parcs automobiles convertissent leurs véhicules, et les constructeurs
automobiles mettent au point et commercialisent des véhicules adaptés au gaz naturel.
Les véhicules roulant au gaz naturel, au sens de la présente Norme internationale, utilisent le gaz stocké sous
forme comprimée «embarquée». La pression de stockage dans les différents réservoirs est de l’ordre de
25 000 kPa au maximum. Bien que cette pression doive être réduite avant la combustion, la compression et le
stockage permettent aux véhicules roulant au gaz naturel d’avoir une autonomie suffisante. Tandis qu’à
l’origine on convertissait les moteurs à essence ou au diesel pour fonctionner au gaz naturel, on met
actuellement au point, puis on fabrique de façon extensive, des moteurs à hautes performances fonctionnant
exclusivement au gaz naturel. Le gaz naturel peut également être stocké sous forme liquéfiée (GNL) dans le
réservoir des véhicules roulant au gaz naturel. Cet aspect fera toutefois l’objet d’une Norme internationale
séparée.
La présente partie de l'ISO 15403, qui concerne la désignation des qualités du gaz naturel comprimé, est
destinée à définir les exigences internationales auxquelles doit satisfaire le gaz naturel lorsqu’il est utilisé
comme carburant. Ces exigences doivent en effet être connues des constructeurs automobiles et des
fabricants de moteurs pour leur permettre de mettre au point des matériels à hautes performances qui
fonctionnent au gaz naturel comprimé.
Un rapport technique donnant de façon détaillée la composition des gaz utilisés dans la présente partie de
l'ISO 15403 est à publier en tant qu'ISO/TR 15403-2.
NORME INTERNATIONALE ISO 15403-1:2006(F)
Gaz naturel — Gaz naturel pour usage comme carburant
comprimé pour véhicules —
Partie 1:
Désignation de la qualité
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 15403 a pour objet de fournir aux constructeurs, aux exploitants de parcs
automobiles, aux responsables de stations de remplissage et à tous ceux qui sont impliqués dans l’industrie
des véhicules roulant au gaz naturel comprimé les informations qui leur sont nécessaires sur la qualité du
carburant alimentant les véhicules ainsi que les équipements automobiles conçus pour fonctionner avec du
gaz naturel comprimé.
Les carburants respectant les exigences de la présente partie de l'ISO 15403 sont censés
a) assurer un fonctionnement en toute sécurité du véhicule et des équipements qui lui sont associés
pendant le remplissage et en maintenance,
b) protéger l’installation des effets nocifs de la corrosion, de la contamination, et des dépôts liquides ou
solides, et
c) garantir un fonctionnement satisfaisant du véhicule dans toutes les conditions climatiques et quelles que
soient les sollicitations que lui fait subir le conducteur.
Des aspects abordés dans la présente partie de l'ISO 15403 peuvent également être applicables à l’utilisation
du gaz naturel dans les moteurs stationnaires à combustion interne.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 6976:1995, Gaz naturel — Calcul du pouvoir calorifique, de la masse volumique, de la densité relative et
de l’indice de Wobbe à partir de la composition
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent. Les définitions ont été
reprises de l’ISO 14532, chaque fois que c’était possible.
3.1
gaz naturel
mélange complexe d’hydrocarbures, composé principalement de méthane, mais en général également, en
beaucoup plus faibles quantités, d’éthane, de propane et d’hydrocarbures supérieurs, ainsi que de certains
gaz non combustibles tels que l’azote et le dioxyde de carbone
NOTE 1 Le gaz naturel renferme aussi, en général, des constituants en traces, en faibles quantités.
NOTE 2 Le gaz naturel est produit à partir de gaz brut ou de gaz naturel liquéfié, traité et mélangé, si nécessaire, à un
degré compatible avec son utilisation directe (par exemple comme combustible gazeux).
NOTE 3 Le gaz naturel demeure à l’état gazeux dans les conditions de températures et de pressions normalement
rencontrées en service.
NOTE 4 Le gaz naturel se compose principalement de méthane (fraction molaire supérieure à 0,70); son pouvoir
3 3
calorifique supérieur se situe normalement dans une plage comprise entre 30 MJ/m et 45 MJ/m . Il contient également de
l’éthane (généralement en fraction molaire de 0,10 au maximum), du propane, des butanes et des alcanes supérieurs en
quantités décroissant régulièrement. L’azote et le dioxyde de carbone sont ses principaux constituants non combustibles,
chacun étant présent à un niveau qui peut varier entre 0,01 et 0,20 en fraction molaire.
Le gaz naturel brut est transformé en combustible industriel, commercial ou domestique, ou en matière première pour
l’industrie chimique. Ce traitement vise à diminuer la teneur en constituants potentiellement corrosifs, tels que le sulfure
d’hydrogène et le dioxyde de carbone, ainsi que d’autres composés, tels que l’eau ou les hydrocarbures supérieurs, qui
peuvent se condenser pendant le transport ou la distribution du gaz. Le sulfure d’hydrogène (hydrogène sulfuré), les
composés organiques soufrés et l’eau sont ainsi réduits à l’état de traces, et la quantité élevée de dioxyde de carbone
diminue jusqu’à ne plus dépasser une fraction molaire de 0,05.
Normalement, le gaz naturel est techniquement exempt d’aérosols, de liquides et de matières particulaires.
Dans certaines conditions, le gaz naturel peut être mélangé avec du gaz de ville ou du gaz de four à coke, auquel cas sa
teneur en hydrogène et en monoxyde de carbone peut atteindre des fractions molaires de 0,10 et 0,03 respectivement.
Dans ce cas, de petites quantités d’éthylène peuvent également être présentes.
Le gaz naturel peut également être mélangé à des mélanges air/gaz de pétrole liquéfiés (GPL); dans ce cas, il contiendra
de l’oxygène, de même que du propane et des butanes en quantités fortement accrues.
NOTE 5 Le gaz naturel de qualité «transport» (ou «gazoduc») est un gaz qui a été traité de manière à pouvoir être
utilisé directement comme combustible industriel, commercial ou domestique, ou comme matière première pour I’industrie
chimique.
...
Questions, Comments and Discussion
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