گاز سی ان جی ( cng) و ترکیباتش
گاز CNG با فشرده سازی گاز طبیعی به صورت خام به دست می آید به گونه ای که حجمی اشغال شده توسط آن کمتر از یک درصد حجمی است که گاز طبیعی در شرایط عادی اشغال می کند . بخش عمده ترکیب شیمیایی گاز CNG را گاز متان تشکیل می‌دهد. این در صورتی است که گاز LPG که از نمونه سوخت های دیگر وسایل نقلیه می باشد، مخلوطی از پروپان، بوتان و اندکی ترکیبات دیگر است. گاز CNG از متراکم شدن گاز طبیعی به دست می‌آید، اما گاز LPG از تقطیر و پالایش نفت خام در پالایشگاه‌ها حاصل می شود. این گاز همان گاز طبیعی است که ما در زندگی روزمره خود در خانه، محل کار و یا کارخانجات خود با فشار پایین از آن استفاده می کنیم.
متان حتی تحت فشارهای بالاتر نیز به صورت گاز باقی می‌ماند، به همین علت، CNG با وجود فشار psi 3600 هنوز حالت گازی دارد. البته می توان گاز طبیعی را در تأسیسات خاص و با کاهش دمای آن تا حد 160 درجه سانتیگراد به مایع تیدیل کرد که در آن صورت آن گاز را LNG می‌ناميم.
گازهای بوتان و پروپان در دما و فشار اتاق در حالت گازی می باشند، اما با یک تراکم نسبی می‌توان آنها را به حالت مایع تبدیل کرد. (LPG) با توجه به این که ظرفیت تولیدگاز LPG در پالایشگاه‌ها محدود است، بهتر است که از آن به عنوان سوخت در مناطقی که فاقد لوله‌کشی گاز طبیعی هستند، جهت مصارف خانگی استفاده کرد، چرا که حمل و نقل و ذخیره سازی آن آسان تر است .
خصوصیات گاز سی ان جی (CNG)
گاز CNG جایگزین مناسبی برای بنزین و گازوئیل می باشد. با توجه به این موضوع که گاز سی ان جی نسبت به بنزین، گازوئیل و گاز مایع به محیط زیست آسیب کمتری وارد می کند کاربرد بیشتری دارد و همچنین به سبب اینکه گاز از هوا سبکتر می باشد و به سرعت پراکنده می شود ، در هنگام نشت ایمنی بیشتری دارد.
ذخیره سازی گاز در این فشار به علت حجم زیاد مورد نیاز، صرفه اقتصادی ندارد. از طرفی در صورت استفاده از آن در خودرو به علت تراکم کم ، زمان های سوخت گیری مجدد بسیار کوتاه خواهد شد. بنابراین در زمانی که گاز طبیعی (NG) تا فشار حدود 3600 psi متراکم گردد به گاز سی ان جی دست خواهیم یافت .
چگالی انرژی سی ان جی چهل و دو درصد گاز طبیعی مایع شده و بیست و پنج درصد گازوئیل است. یعنی سی‌ان‌جی با حجم برابر یک‌چهارم گازوئیل تولید انرژی می‌کند .
کاربردهای گاز سی ان جی (CNG)
گاز CNG هم در خودروهای بنزین‌سوز که موتور آنها جهت استفاده از CNG اصلاح شده و هم در خودروهایی که با موتور اختصاصا CNG سوز (OEM)ساخته شده‌اند، مورد استفاده قرار می گیرد که دارای مزایا و معایبی است که به آنها اشاره خواهیم کرد .
گاز طبیعی ایمنی بیشتری نسبت به بنزین دارد. چون گاز طبیعی برخلاف بنزین در زمان تصادفات و حوادث در هوا پراكنده می‌شود اما بنزین روی زمین حوضچه‌هایی ایجاد می‌كند كه هر لحظه امکان دارد به آتش‌سوزی‌های مهیبی منجر شود. از این طرف مخزن های ذخیره گاز هم بسیار محكم‌تر از مخزن های سوخت بنزینی هستند. طراحی این كپسول‌ها منوط به اجرای شدیدترین تست های ایمنی نظیر حرارت، فشارهای بسیار زیاد، تیراندازی و برخورد‌های شدید است. یك كیلوگرم گاز برابر با ۳۳/۱لیتر بنزین و ۲۲/۱لیتر گازوئیل می باشد.
مقایسه میزان خطر گازهای CNG و LPG
CNG و LPG دو گاز مهم و شناخته‌ای شده هستند که در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می‌گیرند. جالب است بدانید که گازهای ال پی جی نسبت به گازهای سی ان جی اشتعال‌پذیری بیشتری دارند و در صورت وجود نشتی نسبت به گازهای سی ان جی خطر بیشتری دارند و می‌توانند باعث ایجاد حادثه شوند.و چون جایگاه‌های سوخت رسانی LPG در کشور ما بسیار کم است، سوختگیری ماشین‌های LPG به صورت استاندارد انجام نمی پذیرد .
از طرفی در کشور ما معاینه فنی به خودروهای دارای سوخت ال پی جی داده نمی‌شود. یعنی برای هر بار معاینه فنی باید مخزن را باز و دوباره ببندید و این یک مشکل بزرگ و خطرساز می باشد.گاز LPG به راحتی پراکنده و پخش نمی‌شود در نتیجه به راحتی قابل اشتعال است.LPG چگالی انرژی کمتری نسبت به بنزین یا دیزل دارد و ازاین‌رو مصرف سوخت را بالا خواهد برد، البته با این وجود باز هم نسبت به بنزین قیمت کمتری دارد.
افتتاح اولین جایگاه سی ان جی (CNG) در ایران
اولین جایگاه سوخت گاز سی ان جی ایران در سال 1374 افتتاح شد و همزمان با آن احداث مراکز عرضه سیستم CNG ، تولید خودروهای دوگانه سوز نیز افزایش پیدا کرد و تا سال ۱۳۸۰، به دو میلیون و هشتصد و شصت هزار دستگاه رسید تا ایران از ای حیث رتبه‌‌ی نخست جهان را در ساخت این نوع وسایل نقلیه کسب کند. براساس آمارها، تا سال ۲۰۱۹ ایران با چهار میلیون خودروی دوگانه‌سوز، بعد از چین که بزرگ‌ترین استفاده‌کننده‌ی CNG برای حمل‌و‌نقل عمومی است در رتبه دوم قرار دارد.. بعد از ایران، پاکستان، آرژانتین، برزیل و ایتالیا قرار دارند .
در کشورهای پیشرفته مانند آلمان و سنگاپور و ایتالیا، ایستگاه‌های بسیاری جهت عرضه‌ی CNG به خودروها وجود دارد؛ اما بیشترین استفاده‌کنندگان آن اتوبوس‌های درون‌شهری و کامیون‌های کوچک مخصوص حمل بار هستند. در کشورهای آمریکای‌لاتین، مانند برزیل و آرژانتین، از CNG برای تاکسی‌ها استفاده می شود.
مزایای استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت وسایل نقلیه
- آلایندگی کمتر نسبت به بنزین
- افزایش راندمان پانزده درصدی
- گاز طبیعی فشرده را نمیتوان از کپسول اتومبیل مکش و منتقل کرد و احتمال سرقت سوخت کمتر می گردد.
- آسانی تولید و قیمت مناسب
- ارزان بودن نسبت به بنزین
معایب استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت وسایل نقلیه
- هزینه احداث ایستگاه های سوختگیری بالا
- محمود بودن فضا در نصب مخازن سوختگیری خودرو
- کاهش پیمایش خودرو
- نیاز به طراحی و تقویت بخش های متعددی از خودرو (به دلیل افزایش وزن)،سیستم خنک کاری و غیره
میزان ذخایر گازی ایران
ميزان ذخاير گاز طبيعي در كشور حدود 25 تريليون متر مكعب است که جایگزین بسیار خوبی برای بنزین می باشد زیرا كشور ما در آينده نزديك ديگر يك كشور نفت خيز نمی باشد .این میزان ذخیره سازی براي مصرف 250 سال می باشد و از اين نظر مقام دوم ذخاير گازي دنيا را دارا هستیم و چون اين گاز به راحتي قابل پمپاژ كردن می باشد ، خيلي سريع در اختيار مصرف كننده قرار مي گيرد و نیاز به هزينه حمل و نقل بالايي ندارد.
در صورتی که مزایای استفاده از CNG بسیار زیاد می‌باشد، چرا کشورهای توسعه یافته از آن استفاده نمی‌کنند؟
همانطور که می دانید CNG در سطح جهان سوخت جدیدی نیست و قدمتی طولانی دارد . درخودروها از دهه 1920 میلادی تاکنون این سوخت مورد استفاده قرار گرفته است. در حال حاضر کشور ایتالیا با دویست و چهل جایگاه عرضه گاز CNG،بیش از سیصد هزار خودروی CNG سوز دارد.
در نیوزلند نیز حدود 250000خودرو در سال‌های اخیر CNG سوز شده‌اند و حدود 250 جایگاه عرضه CNG در این کشور را در خود دارا هستند. آرژانتین نیز در چند ساله اخیر برنامه‌ریزی گسترده‌ای را برای استفاده CNG انجام داده و در حال حاضر هفتصد هزار خودروی CNG سوز دارد.
استراتژي ساير كشورها در زمينه CNG
ايتاليا
ايتاليا در ابتدا بر روي خودروهاي عمومي سواري تمرکز کرده بود ولي با گذشت زمان بازار خودروهاي گازسوز را به تمامي خودروها و خدمات مختلف توسعه داده است.
– فروش بيش از چهارصدوپنجاه ميليون متر مکعب گاز در سال به خودروهاي گازسوز
– طرح ساخت هشتاد ايستگاه سوختگيري در 21 شهر بزرگ با بيش از 150 هزار نفر جمعيت ( ميلان، رم، تورين، ناپل، پالرمو و …)
– شرکت فیات، سه مدل ديگر شامل, Ducato. Dublo و Punto را تولید و روانه بازار کرده است.
– شرکت IVECO مدل جديد Daily AT و سه مدل ديگر تولید و به مصرف کننده ها عرضه کرده است.
– امضاي موافقت نامه شرکت نفت ايتاليا با وزارت محيط زيست جهت رواج دادن خودروهاي گازسوز
– كاهش ماليات جهت سوخت گاز طبيعي
– اختصاص دادن تسهيلات جهت تشويق مردم برای استفاده از خودروهاي گازسوز. با جايگزيني يک خودروی فرسوده با عمر 10 سال يا بيشتر با خودروي گازسوز، مالکان خودروها مي توانند از این تسهيلات مالي استفاده كنند.کل بودجه تسهيلات براي استفاده از خودروهاي گازسوز 578 ميليون يورو بوده است.
آلمان
حرکت خودروسازان آلمانی به سمت توليد خودروهاي گازسوز کارخانه اي، کارخانه خودروسازی اپل در اين زمينه پرچمدار است و به دنبال آن شرکت فولکس واگن . شرکت دايملر کرايسلر تاکسي گازسوز توليده کرده و BMW نيز گازسوز کردن خودروهای خود را آغاز کرده است.
– شروع به نصب ايستگاه هاي سري توسط شرکت Erdgasmobile (نصب1000 ايستگاه تا5 سال آينده)
– ارائه پیشنهاد و استراتژي سوخت توسط دولت و صنايع
– استفاده از 30 دستگاه خودروي گازسوز فيات مالتي پلا توسط آژانس اتومبيل آلمانADAC
– کاهش ماليات های خودروهاي گازسوز تا سال 2020
– تسهيلات مالي دولت (25 ميليون يورو)
فرانسه
استراتژيها و راهکارهای دولت فرانسه براي ترويج و گسترش خودروهاي گاز سوز به شکل زير بوده است:
– تمرکز اوليه دولت بر روي اتوبوسهاي عمومي و خودروهاي حمل زباله
– افتتاح ايستگاه هاي سوختگيري خصوصي بر روي خودرو های عمومی و شخصی
– حمايت مالي و سياسي دولت
– حمايت حداکثری صنایع و شرکت های گاز
– توليد OEM در خودروسازها2020
– قيمت CNG به ميزان 34% کمتر از قيمت بنزين و 16% کمتر از قيمت سوخت ديزل )
– در آغاز سال 2003 حدود 1100 دستگاه اتوبوس گازسوز، 200 کاميون حمل زباله گازسوز و 5000 خودروي سواري گازسوز
– انجام هماهنگي هاي لازم توسط دولت مابين شرکتهاي گاز، نفت و خودروسازهاجهت توسعه و افزایش خودروهاي گازسوز
ساير کشورهاي اروپايي
– کشورهاي سوئيس و سوئد بيشتر در استفاده از Biogas که یک نوع گاز فرآوري شده از زباله ها و فضولات گياهي و حيواني می باشد سرمايه گذاري کرده اند. مزیت استفاده از اين روش ، پالايش محيط زيست به صورت دو طرفه مي باشد. در کشورهاي روسيه، جهموري چک و اوکراين نيز اقدامات قابل توجهي جهت حرکت به سمت خودروهاي گازسوز انجام و يا در حال انجام است.
– استراتژي اتحاديه اروپا براي سوختهاي جايگزين
– استراتژي اتحاديه اروپا در خصوص جایگزین کردن سوخت گازی به جای بنزین براي خودروها تا سال 2020 براي 15 کشور عضو اين اتحاديه به شکل زير می باشدبه طوري که در سال 2020، درصد خودروهاي با سوخت جايگزين که عمدتاً CNG مي باشد به بالاتر از 20% مي رسد.
تاریخچه استفاده از گاز CNG به عنوان سوخت در جهان
تاریخچه استفاده از گاز CNG شاید از آغاز، مطابق با ارائه نظریه دکتر ان.ا-اتو در رابطه با سیکل ترمودینامیکی موتورهای احتراق داخلی جرقه ای بوده که وی نظریه مربوط به نحوه کارکردو احتراق این موتورها در سال 1876 ارائه نمود و 2 سال بعد اولین موتور ساخته شده خود را در نمایشگاه بین المللی پاریس در سال 1878 رونمایی نمود.
با پیشرفت تکنولوژی و فراهم نمودن سوخت های مایع به واسطه سهولت ذخیره سازی آن ها استفاده از گاز طبیعی فشرده به بوته فراموشی کشیده شد تا اینکه در حین جنگ دوم جهانی به دلیل کمبود منابع نفتی جهت به حرکت در آوردن خودرو های جنگی سیستم سوخت گاز طبیعی مجددا مورد استفاده قرار گرفت.
استفاده از این گاز به واسطه فراوانی و ارزانی سوخت های مایع مجددا تا دو دهه به تعویق افتاد ، تا اینکه به علت بحران جهانی نفت در سال1974 استفاده از این سوخت جایگزین به واسطه مسائل اقتصادی ، زیست محیطی و فنی و موتوری مورد توجه عموم قرار گرفت و امروزه به صورت گسترده به عنوان سوخت خودروها مورد استفاده قرار گرفته است.
ترکیبات و مشخصات گاز CNG را میتوانید در جدول زیر مشاهده فرمایید:
متان | 88% |
|---|---|
اتان | 5% |
پروپان | 1% |
دی اکسید کربن | 5% |
سایر | 1% |