CNG przyszłością motoryzacji?
Archiwum, Autor
Publiczna, komercyjna stacja tankowania CNG w Warszawie
Ceny samochodowych paliw tradycyjnych znów rosną, gdyż drożeje ropa naftowa i wyższe stają się kwoty podatku akcyzowego. Ostatnio baryłka ropy kosztowała ponad 50 USD, a jeszcze sześć miesięcy temu tylko 28 USD.
Wzrost kosztów surowca aż o 42% zapowiada nieuchronne podwyżki detalicznych cen paliw, a te z kolei zwiększają koszty produkcji i dystrybucji wszystkich pozostałych towarów. Efektem tej sytuacji jest dynamicznie rosnący, światowy popyt na tzw. paliwa alternatywne, czyli głównie na płynny propan-butan, oznaczany międzynarodowym skrótem LPG (Liquefied Petroleum Gas), oraz na sprężony gaz ziemny CNG (Compressed Natural Gas). Wśród polskich użytkowników samochodów prywatnych pierwsze z tych źródeł energii (LPG) bije globalne rekordy popularności, podczas gdy wykorzystanie drugiego ogranicza się do wciąż nielicznych firmowych flot, działających w niewielkim terytorialnym zasięgu. Nie znajduje to jednak uzasadnienia w realiach technicznych, ekonomicznych i ekologicznych.
CNG w porównaniu z innymi paliwami
Obecnie w Polsce 1 litr oleju napędowego lub benzyny kosztuje dwa razy drożej niż 1 m3 gazu ziemnego, a przy spalaniu w silniku z zapłonem iskrowym 1 litr benzyny odpowiada pod względem wartości energetycznej 1 m3 gazu ziemnego. Można zatem, stosując paliwo gazowe, oszczędzić 1/2 dotychczasowych wydatków na benzynę, czyli po doliczeniu kosztów elektrycznego sprężania gazu jeździć za 60% standardowej ceny paliwa konwencjonalnego – przy wykorzystaniu własnego i niedrogiego dystrybutora paliwa CNG.
Firmowa flota samochodów dostawczych zasilanych CNG
Paliwo CNG pozwala też uzyskiwać większe, niż w przypadku benzyny, moce z takich samych pojemności skokowych dzięki wyższym stopniom sprężania, ponieważ jego liczba oktanowa wynosi 130. Porównanie z silnikiem wysokoprężnym kształtuje się podobnie, jeśli nawet uwzględnimy jego stosunkowo wyższą sprawność i odpowiednio mniejsze zużycie paliwa dla uzyskania tej samej użytecznej pracy.
Samochód dostawczy z fabryczną instalacją CNG tankowany z kompresora Small Q FMQ2.5
Istotne są również ekologiczne zalety CNG, który w porównaniu z olejem napędowym lub benzyną spala się w sposób mniej uciążliwy dla środowiska naturalnego. Produktami tego procesu są bowiem woda i dwutlenek węgla. Towarzyszą im jednak tlenki azotu NOX, powstające ubocznie z powodu sprzyjających utlenianiu azotu wysokich temperatur panujących w cylindrach wszelkich silników spalinowych. Pojazdy zasilane CNG nawet przy jego niecałkowitym spalaniu nie emitują cząstek sadzy.
Kompresory Phill P30 i FMQ2,5 w wyposażeniu garażu
W stosunku do LPG gaz CNG jest bardziej kaloryczny, co przy podobnej cenie jednostkowej przekłada się na niższe koszty eksploatacji pojazdu. Teoretycznie zużycie LPG jest 1,2 razy większe niż CNG. W praktyce jednak gaz płynny spala się gorzej i powoduje zanieczyszczenia układów zasilania i dlatego za właściwą proporcję zużycia obu porównywanych paliw przyjąć trzeba 1,5 litra LPG na 1 m3 CNG. Poza tym krótsza w przypadku LPG żywotność katalizatorów i sond lambda oznacza zwiększenie kosztów serwisowania i napraw silników.
Trzeba tu również przypomnieć, iż zaliczanie LPG do paliw alternatywnych opiera się na pewnym uproszczeniu, ponieważ jest on również produktem ropopochodnym, pozyskiwanym w rafineriach. Dlatego jego podaż i cena zależne są bezpośrednio od aktualnego poziomu wydobycia i cenowych trendów na światowych rynkach ropy naftowej. Pozyskiwanie i dystrybucja gazu ziemnego opierają się na całkowicie odrębnych instalacjach technologicznych i odbywają się ze znaczną niezależnością ekonomiczną od globalnego handlu produktami naftowymi, choć oczywiście podlegają prawu podaży i popytu.
Samochody z zasilaniem CNG
Obecnie techniczne możliwości napędzania silników spalinowych gazem CNG dotyczą samochodów osobowych użytkowanych indywidualnie i flotowo, a także małych i średnich pojazdów dostawczych. Wielkie koncerny motoryzacyjne coraz częściej wprowadzają do swej oferty auta fabrycznie wyposażone w instalacje gazowe i silniki przystosowane do tego rodzaju paliwa.
Wbrew pokutującym wciąż jeszcze przesądom są to konstrukcje bardziej od benzynowych bezpieczne. Przy pełnym zatankowaniu paliwem CNG w zbiorniku pojazdu panuje ciśnienie 20 MPa, które systematycznie obniża się podczas pracy silnika. Maksymalna jego wartość oznacza nacisk 200 Kg na centymetr kwadratowy ścianek, więc muszą być one odpowiednio wytrzymałe i sztywne. Dzięki temu stają się również odporne na niszczące siły zewnętrzne, działające np. w trakcie kolizji drogowych.
Ze względu na bezpieczeństwo przeciwpożarowe samochody zasilane CNG poddawane są tzw. testom ogniowym. Przechodzą je pomyślnie tylko takie instalacje, których zbiorniki podczas pożaru całego pojazdu ulegają samoczynnemu, bezpiecznemu opróżnieniu bez możliwości przedostania się ognia do ich wnętrza. Bezpieczne są także systemy tankowania.
Zintegrowany zespół dużych sprężarek Big Q FMQ10 z oferty BRC FuelMaker
Obecnie na rynku samochodów dostawczych zasilanych CNG konkurują trzej dostawcy. Mercedes-Benz jest tu reprezentowany przez bardzo oszczędny model Sprinter z silnikiem 1,8 Kompresor. Pojazd ten bez ładunku zużywa w trakcie testów 8 m3 gazu CNG na sto kilometrów, a 11 m3 przy pełnym obciążeniu. IvecoDaily z silnikiem 3.0 specjalnie skonstruowanym do zasilania gazem ziemnym spala 9 m3 gazu na 100 km bez obciążenia i 13 m3 z maksymalnym ładunkiem. Z kolei gazowy Fiat Ducato wykazuje średnie zużycie 10–12 m3 CNG/100 km.
Wszystkie te samochody mogą być zasilane zarówno CNG, jak i benzyną bezołowiową i posiadają certyfikaty emisji spalin Euro-6.
Osobnym zagadnieniem jest przystosowywanie do tego rodzaju zasilania pojazdów produkowanych jako benzynowe. W przypadku systemów LPG jest to praktyka powszechnie akceptowana, natomiast przy zasilaniu gazem ziemnym instalacja fabryczna jest zawsze lepsza od instalacji adaptowanej przez instalatora, a przystosowanie silnika Diesla do zasilania gazem CNG jest zwykle przedsięwzięciem nadmiernie skomplikowanym, ale – jak pokazuje praktyka – możliwym.
Korzystniejszym zatem rozwiązaniem jest zakup pojazdu używanego z fabryczną instalacją CNG niż dokonywanie dodatkowych przeróbek. Na przykład Fiat Ducato z 2011 roku o pojemności 3.0 litrów ze 130-konnym silnikiem spalającym 12 m3/100 km, z przebiegiem 150 tys. km to wydatek około 4000 euro. Koszt pojazdu, transportu, akcyzy oraz inne koszta związane z importem wynoszą w sumie 18–20 tys. zł. Tę kwotę można uzyskać, sprzedając analogiczny samochód dostawczy z silnikiem wysokoprężnym z tego samego rocznika.
Sieć stacji CNG
Jest ona już bardzo rozwinięta w wielu państwach świata, w tym także w najwyżej rozwiniętych krajach Unii Europejskiej. Najbliższa z nich znajduje się już 20 km za Polską granicą w miejscowości Fürstenwalde (na trasie do Berlina). Można więc, tankując paliwo CNG w Poznaniu, Fürstenwalde i na którejś z wielu stacji w okolicach Hamburga, dojechać tanio i bez przeszkód np. do Amsterdamu.
Stacja wewnętrzna CNG zorganizowana dla potrzeb floty liczącej dziesięć samochodów
Gorzej to wygląda w podróżach krajowych, gdyż sieć takich stacji jest u nas wciąż bardzo słabo rozwinięta. Po zatankowaniu na jednej z jej nielicznych placówek można przejechać średnio 400 km na paliwie gazowym i dodatkowo 200 km na benzynie bezołowiowej. Nie daje to pełnej swobody podróżowania i przyczynia się do stosunkowo niewielkiej u nas popularności pojazdów z instalacjami CNG. Koncerny paliwowe nie inwestują w rozwój sieci tankowania gazu ziemnego, gdyż mało jest potencjalnych jej klientów, tych zaś nie przybywa, ponieważ nie ma gdzie tankować i tak się zamyka krąg niemożności.
Sprężarki domowe i garażowe
Dostępne także w Polsce małe, bezolejowe kompresory CNG z oferty firmy BRC FuelMaker są rozwiązaniem całkowicie bezpiecznym i legalnym, posiadają homologację oraz atest Unii Europejskiej.
|
|
|
Sprężarka do tankowania CNG z domowej instalacji gazowej |
Wymagają jedynie podłączenia do lokalnej instalacji gazowej i elektrycznej zasilającej silniki napędu sprężarek. Koszt 1 m3 sprężonego gazu ziemnego zależy od ceny samego surowca dostarczanego przez dostawcę pod niskim ciśnieniem oraz od wartości energii elektrycznej potrzebnej do wysokociśnieniowego tłoczenia tegoż gazu do zbiorników w pojeździe.
Przy taryfie W2 (przydomowej) sprężony metr sześcienny gazu ziemnego kosztuje po uśrednieniu opłat taryfowych, przesyłowych i abonamentowych, 1,59 PLN netto i 1,95 brutto. Maleje on nawet do poziomu 1,70 brutto przy odbiorze dużych ilości gazu i odpowiednich umowach z dostawcą.
Najmniejsze z urządzeń oferowanych przez BRC FuelMaker to model Phill P30. Waży on zaledwie 43 kg i daje się zamontować na ścianie garażu. Może po roboczej dniówce zatankować do rana dwa samochody osobowe lub jeden dostawczy, gdyż jego wydajność sprężania gazu wynosi średnio 1,5 m3/h. Potrzebuje do tego 0,7 kWh przy napięciu 230 V.
Optymalnym rozwiązaniem dla małej floty pojazdów jest ważący 63 kg kompresor Small Q FMQ2.5. Osiąga on wydajność sprężania do 4,3 m3/h (średnio 3,4 m3/h) przy poborze energii do 1,8 kwh (230 V).
Dla floty 8 pojazdów CNG, np. fiatów ducato ze średnim spalaniem 12 m3 gazu ziemnego/100 km oraz zbiornikami o pojemności 52 m3, najlepszym urządzeniem byłby kompresor BRC FuelMaker FMQ10. Jego wydajność sprężania wynosi ~14 m3/h. 16-godzinny czas tankowania pozwalałby na sprężenie do 224 m3 gazu w zbiornikach pojazdów.
Gdy czas bezpośredniego tankowania pojazdu kompresorem jest w danych warunkach zbyt długi, można zastosować tzw. wiązki magazynujące, czyli baterie wysokociśnieniowych butli gazowych. Połączona z nimi sprężarka może nieprzerwanie pracować aż do uzyskania ciśnienia roboczego 250 barów.
Efektem tego jest możliwość tankowania pojazdów za pośrednictwem napełnionych butli w systemie FastFill. Odbywa się ono na zasadzie wyrównania ciśnień i trwa w zależności od pojemności zbiorników zainstalowanych w pojeździe od 5 do 10 minut.
Z technicznego punktu widzenia łatwo wyobrazić sobie wykorzystanie odpowiednich do zakładanego popytu zestawów kompresorów i wiązek magazynujących w małych, usługowych stacjach tankowania, obsługujących lokalnych i przejezdnych odbiorców CNG. Wymagałoby to jednak powstania nowego u nas modelu działalności biznesowej.
0 komentarzy dodaj komentarz