Appendice I : Algorithme de perte par évaporation

Warning Consulter la version la plus récente.

Information archivée dans le Web

L’information dont il est indiqué qu’elle est archivée est fournie à des fins de référence, de recherche ou de tenue de documents. Elle n’est pas assujettie aux normes Web du gouvernement du Canada et elle n’a pas été modifiée ou mise à jour depuis son archivage. Pour obtenir cette information dans un autre format, veuillez communiquer avec nous.

Voici les modèles mathématiques utilisés pour estimer les pertes d'essence par évaporation des postes d'essence au détail au Canada. Les unités originales dont les données ont déjà été publiées ont été utilisées aux fins de l'algorithme de perte par évaporation (APE) et converties selon leur pertinence au moyen de facteurs de conversion.

Une simulation de Monte-Carlo combinant plusieurs incertitudes dans les données a été appliquée dans l'établissement d'intervalles de confiance pour les estimations déclarées. Les incertitudes sont décrites ci-dessous.

L'hypothèse d'efficacité de la récupération de vapeur au moyen du système d'équilibrage de la vapeur (EV) (le deuxième tuyau souple raccordé au réservoir de stockage par l'exploitant du camion durant la livraison d'essence) a été établie à 50 % (±15 %). Cette efficacité de récupération est inférieure à la valeur déclarée couramment (supérieure à 90 %) du fait que les réservoirs de stockage d'essence au Canada ne sont pas munis de soupapes de surpression-dépression. En se fondant sur les observations sur les lieux et les opinions d'experts (y compris une discussion avec un exploitant chevronné de camion de livraison d'essence) et étant donné l'absence de données empiriques sur l'efficacité des systèmes d'équilibrage de la vapeur au moment du remplissage des réservoirs de stockage non munis de soupapes de surpression-dépression, une fourchette de récupération de 35 % à 65 % a été jugée raisonnable.

Après consultation auprès d'Environnement Canada, l'hypothèse pour le taux d'adoption (d'utilisation) des systèmes d'EV durant les livraisons d'essence a été établie à 90 % (±10 %) pour les postes d'essence au détail dans la vallée du Bas Fraser (C.-B.), à Montréal (Qc) et dans le sud de l'Ontario et à 5 % (±5 %) pour les postes d'essence ailleurs au Canada. 1 

L'hypothèse pour l'efficacité des systèmes de récupération des vapeurs de bord (RVB) a été établie à 90 % (±5 %). Ce niveau est inférieur à l'efficacité de récupération de 98 % déclarée dans les différentes études sur le sujet. L'efficacité a été réduite pour tenir compte de la diminution de l'efficacité de récupération à mesure que les véhicules vieillissent. Une fourchette de 85 % à 95 % a été jugée raisonnable.

Après consultation auprès d'Environnement Canada, l'hypothèse pour l'adoption de systèmes RVB a été établie à 70 % (±5 %). 2 

Il n'existe pas de données à l'appui de l'hypothèse de remplissage submergé pour tous les réservoirs de stockage au Canada. Par conséquent, deux hypothèses ont été posées pour le pourcentage de remplissage en surface par rapport au remplissage non en surface (submergé) des réservoirs de stockage d'essence, soit le scénario le plus favorable (remplissage submergé à 95% ) et le pire scénario (remplissage submergé à 5% ) pour ce qui est des pertes par évaporation. Les deux scénarios ont été appliqués dans l'algorithme de perte par évaporation pour prendre en compte l'incertitude de cette activité particulière.

L'hypothèse concernant la variabilité en pourcentage de tous les débits d'essence déclarés par les répondants à l'EPI a été établie à ±25 % des valeurs déclarées.

L'hypothèse concernant le pourcentage d'incertitude en ce qui concerne le volume et le nombre de livraisons au cours de la saison chaude par rapport à la saison froide a été établie à ±20 % des valeurs déclarées.

Modèle de perte par remplissage

L'équation ci-dessous a été utilisée aux fins d'estimation de la perte par remplissage des réservoirs de stockage d'essence souterrains et hors sol 3  .

(1)
WL = (0.0010) Q MV PVA KN KP

où : 

WL
= perte par remplissage des réservoirs de stockage (lb/année) 4 , 5 
Q
= débit annuel net d'essence (baril/année)
MV
= poids moléculaire des vapeurs d'essence (lb/lb-mole)
PVA
= tension de vapeur à la température quotidienne moyenne de la surface du liquide (lb/po2 (abs.))
KN
= facteur de renouvellement (saturation) pour la perte par remplissage, sans dimension
KP
= facteur de produit pour la perte par remplissage, sans dimension; voir ci-dessous
0.0010
= facteur de conversion intégré pour produire les unités de lb/année pour la perte par remplissage
Q
Le débit annuel net d'essence déclaré par les répondants à l'enquête. 6 
MV
Le poids moléculaire de la vapeur d'essence (MV) a été calculé au moyen de l'équation (2)
(2)
MV = 63 + 0.1053 (T-15.55)

où : 

T
= température quotidienne moyenne à un endroit donné durant la saison chaude et la saison froide, respectivement (oC); Les données sur la température ambiante à un endroit donné ont été fournies par Environnement Canada.
PVA
La tension de vapeur de l'essence à la température quotidienne moyenne de la surface du liquide a été calculée au moyen de l'équation (3)7 
(3)
PVA = Exp ((0.7553 - (413/(T+459.6))) S0.5) log(RVP) - (1.854-(1042/(D29+459.6))) S0.5) + ((2416/ (T+459.6))-2.013) log (RVP) - (8742/ (T+459.6)) +15.64)

où : 

PVA
= tension de vapeur de l'essence à la température quotidienne moyenne de la surface du liquide (lb/po2 (abs.))
T
= température (oF)
RVP
= pression de vapeur Reid (lb/po2 (abs.))
S
= pente de la courbe de distillation ASTM à 10 % d'évaporation (% oF)
RVP
= Pression de vapeur Reid (PVR) pour les villes canadiennes, obtenue auprès d'Environnement Canada 8  .
S
= coefficient de distillation; on a utilisé la valeur moyenne de 3 pour S de l'USEPA 9  .
KN
Le facteur de renouvellement (saturation) pour la perte par remplissage (KN) a été estimé au moyen du modèle de l'USEPA suivant 10  : 

Pour le nombre de renouvellements par année (N) > 36

(4)
KN = (180 + N)/6N

Pour le nombre de renouvellements par année (N) ≤ 36

(5)
KN = 1
N
le nombre de renouvellements par année a été estimé au moyen de (6):
(6)
N = 5.614 Q1/VLX

où : 

Q1
= débit annuel net d'essence (baril/année)
VLX
= volume de perte par remplissage du réservoir de stockage (gallons ou litres, convertis selon le besoin) ; VLX a été estimé au moyen de l'équation (7);
(7)
VLX = V total– V Segment

où : 

V Total
= volume du réservoir de stockage d'essence déclaré par les répondants à l'EPI (litres)
V Segment
= volume d'essence restant au fond des réservoirs 11  , estimé à partir de l'équation (8) (litres):
(8)
V Segment = L [r2 COS-1 (r-h)/r – (r-h) SQRT (2rh - h2)]

où : 

H
= hauteur du liquide restant au fond du réservoir (pi)
L
= longueur du réservoir (pi)
r
= rayon du réservoir (pi); Le rayon et la longueur du réservoir ont été calculés d'après le volume du réservoir déclaré par les répondants en utilisant les rayons et les volumes de réservoir standard de l'industrie/des fabricants 12 .
KP
Le facteur de produit pour la perte par remplissage (KP) pour l'essence a été fixé à 1 13 .

Pertes par respiration

La perte par respiration des réservoirs de stockage d'essence souterrains et hors sol a été estimée au moyen de l'équation (9) 14 

(9)
BL = 365 KE (3.1416 /4 DE2) HV0 KS WV

où : 

BL
= perte par respiration du réservoir de stockage (lb/année)
365
= constant, le nombre d'événements quotidiens au cours d'une année 15 
KE
= facteur d'expansion de l'espace vapeur, sans dimension
3.1416
= constante mathématique; le ratio de 22 / 7 pour la circonférence de cercle à son diamètre
DE
= diamètre effectif du réservoir, pour les réservoirs horizontaux (pi)
HVO
= creux (espace vapeur) (pi)
KS
= facteur de saturation de vapeur éventée, sans dimension
WV
= densité de la vapeur d'essence (lb/pi3)
KE
Le facteur d'expansion de l'espace vapeur (KE) a été calculé au moyen de l'équation (10):
KE = (ΔTV/TLA) + (ΔPV-ΔPB) / (PA-PVA)

où : 

KE
= facteur d'expansion de l'espace vapeur, sans dimension
ΔTV
= amplitude quotidienne de la température de la vapeur (°R, degrés Rankin)
TLA
= température quotidienne moyenne de la surface du liquide (°R)
ΔPV
= fourchette des tensions de vapeur quotidiennes (lb/po2(abs.))
ΔPB
= fourchette des réglages de pression du reniflard (lb/po2(abs.))
PA
= pression atmosphérique (lb/po2(abs.))
PVA
= tension de vapeur à la température quotidienne de la surface du liquide (lb/po2(abs.))
ΔTV
L'amplitude quotidienne de la température de la vapeur (ΔTV) a été calculée au moyen de l'équation (11):
ΔTV = 0.72 ΔTA + 0.028 α I

où : 

ΔTV
= amplitude quotidienne de la température de la vapeur (°R)
ΔTA
= amplitude quotidienne de la température ambiante (°R); l'amplitude quotidienne de la température ambiante (ΔTA) correspond à la différence entre la température ambiante maximale moyenne et la température ambiante minimale moyenne durant chaque saison, telle qu'exprimée par l'équation (12):
ΔTA = TAX - TAN

où : 

TAX
= température ambiante quotidienne maximale moyenne (°R)
TAN
= température ambiante quotidienne minimale moyenne (°R)
α
= absorption solaire de la peinture du réservoir, sans dimension; les données sur l'absorption solaire de la peinture du réservoir (α) pour les réservoirs hors sol sont fournies par l'USEPA 16  . Pour les réservoirs souterrains, ce paramètre prend la valeur de zéro.
I
= facteur d'insolation quotidienne totale (Btu/pi2 q); les données sur le facteur d'isolation quotidienne totale pour les réservoirs hors sol sont fournies par l'USEPA 17  . Pour les réservoirs de stockage souterrains, ce paramètre prend la valeur de zéro.
TLA 18 
La température quotidienne moyenne de la surface du liquide (TLA) a été calculée au moyen de l'équation (13):
TLA= 0.44 TAA + 0.56 TB + 0.0079 α I

où : 

TLA
= température quotidienne moyenne de la surface du liquide (°R)
TAA
= température ambiante quotidienne moyenne (°R)
TB
= température du liquide en vrac (°R)
α
= absorption solaire de la peinture du réservoir, sans dimension (voir ci-dessus)
I
= facteur d'insolation quotidienne totale (Btu/pi2 q) (voir ci-dessus)
TAA
La température ambiante quotidienne moyenne (TAA) a été calculée au moyen de l'équation (14):
TAA = (TAX + TAN) /2

où : 

TAX
= température ambiante quotidienne maximale moyenne (°R)
TAN
= température ambiante quotidienne minimale moyenne (°R)
TB 19 
Pour les réservoirs hors sol, la température du liquide en vrac (TB)a été calculée au moyen de l'équation (15), tandis que pour les réservoirs souterrains, on a supposé qu'elle était égale à la température moyenne souterraine durant la saison en question 20  : 
TB = TAA + 6 α - 1

où : 

TAA
= température ambiante quotidienne moyenne (°R)
α
= absorption solaire de la peinture du réservoir, sans dimension
ΔPV
La fourchette des tensions de vapeur quotidiennes (ΔPV) a été calculée au moyen de l'équation (16) : 
ΔPV = PVX - PVN

où : 

ΔPV
= fourchette des tensions de vapeur quotidiennes (lb/po2 (abs.)
PVX
= tension de vapeur à la température quotidienne maximale de la surface du liquide (lb/po2 (abs.)
PVN
= tension de vapeur à la température quotidienne minimale de la surface du liquide (lb/po2 (abs.)
ΔPB 21 
La fourchette des réglages de pression du reniflard (ΔPB) a été calculée au moyen de l'équation (17):
ΔPB = PBP - PBV

où : 

ΔPB
= fourchette des réglages de pression du reniflard (pression manométrique en (lb/po2))
PBP
= réglage de pression du reniflard (pression manométrique en (lb/po2))
PBV
= réglage de dépression du reniflard (pression manométrique en (lb/po2))
PVA
La tension de vapeur à la température quotidienne moyenne de la surface du liquide (PVA) a été calculée au moyen de l'équation (3), ci-dessus.
DE 22 
Le diamètre effectif du réservoir a été calculé au moyen de l'équation (18):
DE = [L D / (3.1416/4)] -1/2

où : 

DE
= diamètre effectif du réservoir (pi)
L
= longueur du réservoir horizontal (pi)
D
= diamètre du réservoir horizontal (pi)
HVO 23 
Le creux (espace vapeur) (HVO) pour les réservoirs horizontaux est égal à la moitié de la hauteur effective du réservoir, calculée au moyen de l'équation (19):
HVO = HE /2

où : 

HE
= hauteur effective des réservoirs horizontaux (pi) 24 
HE
La hauteur effective d'un réservoir horizontal (HE) correspond à la hauteur d'un réservoir vertical ayant le même volume que le réservoir horizontal en question; elle a été calculée au moyen de l'équation (20):
HE = 3.1416 D / 4

où : 

D
est le diamètre du réservoir horizontal
KS
Le facteur de saturation de la vapeur éventée (KS) a été calculé au moyen de l'équation (21):
KS = 1/ (1+ 0.053 PVA HVO)

où : 

PVA
= tension de vapeur à la température quotidienne moyenne de la surface du liquide (lb/po2 (abs.); la tension de vapeur à la température quotidienne moyenne de la surface du liquide (PVA) a été calculée au moyen de l'équation (3) ci-dessus.
HVO
= creux (espace vapeur) (pi); le creux (espace vapeur) (HVO) a été calculé au moyen de l'équation (19) ci-dessus.
WV
La densité de vapeur de l'essence (WV) a été calculée au moyen de l'équation (22):
WV = MV PVA / (R TLA)

où : 

MV
= le poids moléculaire de la vapeur d'essence (lb/lb-mole); le poids moléculaire de la vapeur d'essence (MV) a été calculé au moyen de l'équation (2) ci-dessus..
PVA
= tension de vapeur à la température quotidienne moyenne de la surface du liquide (lb/po2 (abs.)); la tension de vapeur à la température quotidienne moyenne de la surface du liquide (PVA) a été calculée au moyen de l'équation (3).
R
= constante des gaz parfaits (10,731 lb/po2 (abs.) pi3/lb-mole °R)
TLA
= température quotidienne moyenne de la surface du liquide (°R); la température quotidienne moyenne de la surface du liquide (TLA) a été calculée au moyen de l'équation (13).

Pertes résiduelles

Les pertes résiduelles sont les agrégats

  1. des pertes par évaporation des jauges en bois utilisées durant les opérations de contrôle standard;
  2. des pertes par déversements de pistolet lorsque les clients ravitaillent en carburant leurs propres véhicules, ainsi que les pertes causées par les fuites quotidiennes d'après un facteur d'émission empirique fourni par l'USEPA.

Perte par contrôle

La perte par contrôle a été calculée au moyen de l'équation (23):

DL = (NEV ABG AI NM) operator + (Nfil ABG AI) trucker

où : 

DL
= perte due à l'utilisation de la jauge (kg/année)
NEV
= nombre de jours d'exploitation du poste d'essence par an
ABG
= essence absorbée par la jauge immergée (kg/m2)
AI
= superficie totale de jauge immergée (m2)
NM
= nombre de mesures du niveau par jour
Nfil
= nombre de livraisons d'essence à chaque réservoir au cours d'une année
NEV
Nombre de jours d'exploitation (événements) au cours d'une année (NEV) tel que déclaré par les répondants à l'enquête 25  .
ABG
La valeur d'ABG a été estimée à 0,028 kg d'essence par m2 de surface de jauge selon les résultats d'une expérience en laboratoire menée pour ce projet à l'Université Carleton, Ottawa, Canada.
AI
La surface totale de jauge immergée (AI) est égale à la somme de la surface transversale de la jauge plus la surface des quatre côtés de la jauge.
NM
Le nombre de mesures par jour (NM) déclaré par les répondants à l'enquête.
Nfil
On a estimé le nombre de livraisons d'essence à chaque réservoir au cours d'une saison donnée en multipliant le nombre de renouvellements par année (N) par la fraction d'essence vendue au cours de la saison en question. Le nombre de renouvellements par année (N) a été calculé au moyen de l'équation (6) ci-dessus.

Perte par déversement

On a calculé la perte par déversement au moyen de la fraction (24):

AL = AY d / AG

où : 

AL
= perte liée aux produits absorbants (kg/année)
AY
= utilisation de produits absorbants par année (kg/année); la quantité d'absorbants utilisés par année déclarée par les répondants à l'enquête 26 
d
= densité de l'essence à la température ambiante moyenne (kg/litre)
AG
= capacité d'absorption par litre d'essence déversé (kg/litre); la quantité de produits absorbants utilisée par litre d'essence déversé a été estimée au moyen d'une expérience menée sur le terrain. Une valeur moyenne de 2,6 kg/L d'essence déversés a été appliquée.

La perte quotidienne par fuite a été estimée d'après un facteur d'émission de l'USEPA et calculée au moyen de l'équation (25) 27  : 

SL = Q EF

où : 

SL
= perte par déversement (kg/année)
Q
= débit d'essence net (litres/année); débit d'essence annuel net déclaré par les répondants à l'enquête.
EF
= facteur d'émission correspondant (kg/ litre de débit); selon l'USEPA, le facteur d'émission pour les fuites et déversements courants est de 80 mg/L de débit d'essence 28  .

Perte au ravitaillement de véhicules en carburant

La perte au ravitaillement de véhicules en carburant a été calculée au moyen de l'équation (26):

VL = 106 x Q x vl

où : 

VL
= émissions non contrôlées au moment du ravitaillement de véhicules (kg/année)
106
= facteur de conversion de mg à kg
Q
= volume d'essence distribué (litres/année), tel que déclaré à l'EPI;
vl
= pertes non contrôlées dues au déplacement lors du ravitaillement de véhicules en carburant (mg/L) selon l'équation empirique (27) 29 
vl = 264.2 [(-5.909) - 0.0949 (ΔT) + 0.0884 (TD) + 0.485 (RVP)]

où : 

264.2
= facteur de conversion gramme/gallon à mg/L (c'est-à-dire 1000/3,785)
5.909
= coefficient empirique
0.0949
= coefficient empirique
ΔT
= différence entre la température de l'essence dans le réservoir du véhicule et la température de l'essence distribuée (TD); pour calculer la différence entre la température de l'essence dans le réservoir du véhicule et la température de l'essence distribuée, on a supposé que la température de l'essence dans le réservoir du véhicule est égale à la température ambiante quotidienne moyenne durant chaque saison.
0.0884
= coefficient empirique
TD
= température de l'essence distribuée (°F); la température de l'essence distribuée est la température du liquide en vrac dans le réservoir de stockage. Pour les réservoirs hors sol, on a calculé cette température au moyen de l'équation (15) ci-dessus, tandis que pour les réservoirs de stockage souterrains, on a supposé qu'elle est égale à la température quotidienne moyenne à la surface du liquide.
0.485
= coefficient empirique
RVP
= pression de vapeur Reid (lb/po2(abs.)); les valeurs de pression de vapeur Reid ont été obtenues d'Environnement Canada 30  .
Signaler un problème sur cette page

Quelque chose ne fonctionne pas? L'information n'est plus à jour? Vous ne trouvez pas ce que vous cherchez?

S'il vous plaît contactez-nous et nous informer comment nous pouvons vous aider.

Avis de confidentialité

Date de modification :