KOMPRIMOVANI PRIRODNI GAS (KPG) - COMPRESSED NATURAL GAS (CNG) – METAN KAO EKOLOSKO GORIVO BUDUCNOSTI

Kao alternativno gorivo, prirodni gas zaslužuje posebnu pažnju pre svega zahvaljujući svojim povoljnim ekološkim osobinama. Rezerve ovog goriva u mnogim zemljama su veoma velike što je razlog procene da će se ovaj energent u budućnosti sve više koristiti, čemu će doprineti i ekononomičnost njegove primene kao i povoljne bezbednosne karakteristike. Zemni odnosnosno prirodni gas, je prirodno gasovito fosilno gorivo, sa velikim udelom metana . Može da se javi samostalno (suvi zemni gas) , ili zajedno sa naftom , obično u gasnoj kapi iznad nafte (vlažni zemni gas). Po svom sastavu prirodni gas predstavlja smešu gorivnih i negorivnih gasova. Sastav mu znatno varira zavisno od mesta gde se javlja. Karakteristično je da tamo gde se javlja sa naftom (vlažni zemni gas) veći je udeo gasova sa više ugljenikovih atoma. Glavni i preovladjujući sastojak mu je metan (CH4) čiji zapreminski udeo može da se kreće i do 98%. Ostali gorivi gasovi koji uz metan čine prirodni gas su tzv. viši ugljovodonici: etan (C2H6), propan (C3H8), butan (C4H10), pentan (C5H12). Od negorivih gasova, ili inertnih gasova, u prirodnom gasu nalaze se azot (N2) i ugljendioksid (CO2) kao i manji procenat sumpornih jedinjenja. Pri njegovom sagorevanju nastaju male kolicine produkata štetnih po zivotnu okolinu. Zahvaljujuci činjenici da mu je glavni sastojak metan on u poredjenju sa ostalim fosilnim gorivima ima najmanji koeficijent emisije CO2 po jedinici oslobodjene energije. Zato se zemni gas smatra kao prirodno i ekološko gorivo. Slika br. 1 Molekul metana

Upotreba prirodnog gasa se može podeliti na njegovu upotrebu kao gorivo (za grejanje u industriji i u domaćinstvima ili pokretanje motora sa unutrašnjim sagorevanjem) i u hemijskoj industriji (proizvodnja vodonika u industriji azotnih djubriva, metanola,etena,propena, itd.) Na osnovu podataka objavljenih od strane International Energy Agency (www.iea.org), globalna potražnja gasa tokom 2012 godine , procenjena je na 3.427 milijardi kubnih metara. U poslednjoj deceniji potražnja prirodnog gasa je povecana za 800 milijardi kubnnih metara , što odgovara rastu od 2,8 % na godišnjem nivou. Najveća nalazišta zemnog gasa nalaze se u Rusiji, SAD, Iranu, Holandiji, Alžiru i na Bliskom istoku. U Srbiji su najvažnija nalazišta Elemir, Kikinda i Plandište. Upotreba prirodnog gasa kao goriva za pokretanje motora prema informacijama na www.pikoil.com, čini 1,4 % globalne traznje gasa u 2012 godini. Projektovani rast traznje je 2,5% na godisnjem nivou do 2018 godine sto čini 10% ukupnog rasta traznje gasa.

Slika 2.Kompresor za prirodni gas (Izvor www.gazprominfo.com)

Kao motorno gorivo , prirodni gas se može koristi u dva oblika, kao sabijeni ili komprimovani gas (KPG) sa medjunarodnom skracenicom CNG ili u tecnom stanju (TPG) sa medjunarodnom skaracenicom LNG. U prvom slučaju prirodni gas se nalazi u rezervoarima pod visokim pritiscima 300 bara i vise, dok u drugom slucaju prirodni gas u rezervoarima mora da dabude rashladjen na veoma niskoj temperaturi (oko – 270 Step. C). Trenutno se ovaj energent kao pogonsko gorivo vozila najčesce koristi u komprimovanom stanju. Pored izmena na motoru i njegovoj opemi, za koriscenje prirodnog gasa kao pogonskog goriva potrebne su i izmene , pre svega u cilju ugradnje rezervoara za komprimovani gas. Istorija vozila sa pogonom na prirodni gas koja su u svetu poznata kao Natural Gas Vehicles (NGVs) je relativno duga. Od tridesetih godina proslog veka ovakva vozila se javljaju kako u Evropi tako i u Americi.

Slika 3.Vozila sapogonom na prirodni gas iz perioda tridesetih i pedesetih godina proslog veka (Izvor: www:gocleanng.com)

Na osnovu podataka koji su objavljeni na www.iangv.org, broj vozila koja koriste prirodni gas u svetu krajem 2011 godine iznosio je vise od 15 miliona, a broj punionica je procenjen na 20.000 sirom sveta.

Slika 4. Broj vozila sa pogonom na prirodni gas po regionima (Azisko Pacificki,Evropski,Severno Americki,Latino Americki i Africki) u periodu od 1991- 2010 ( Izvor www.iangv.org)

Pre 1995 godine u Evropi tržiste vozila koja koriste prirodni gas kao pogonsko gorivo bilo je uglavnom ograničeno na Italiju, koja je idanas jedna od vodecih evropskih zemalja kada se radi o broju vozila na prirodni gas. Trenutni lideri u broju vozila koja koriste prirodni gas kao pogonsko gorivo su Iran (2.86 miliona), Pakistan (2,85 miliona), Argentina (1,9 miliona) i Brazil (1,7 miliona). Kina vec ima oko 1,5 milion vozila sa vrlo ambicioznim ciljevima u smislu povecanja broja ovih vozil, dok u SAD njihov broj iznosi oko 150.000 hiljada. Prema nekim izvorima rasprostranjenost vozila sa pogonom na prirodni gas predstavlja se na ovaj način: Od ukupnog broja konvertovanih putnickih odnosno LDVs, vozila 44% , nalazi se u Latinskoj Americi, dve trecine ukupnog broja autobusa iz klase MDVs i HDVs eksploatise se u Azijsko Pacifickoj regiji, a najveci broj kamiona sa pogonom na KPG nalazi se u Ruskoj Federaciji. Prema predvidjanjima International Association of Natural Gas Vehicles (IANGV) broj vozila koja koriste prirodni gas kao pogonosno gorivo (NGVs) moze dostići 65 miliona vozila do 2020 godine, što ukazuje u ovom slučaju na godisnju stopu rasta od 19%. Druga studija prezentirana od starne Navigant Consulting, ipak stavlja ovu procenu na nešto skromniji nivo od 35 miliona vozila. U Beloj knjizi o transportu (The White Paper for Transpot), i Evropska Unija daje svoju viziju problema vezanih za transport u narednim dekadama. Evropska Komisija je potvrdila neophodnost da se smanji zavisnost od uvoza nafte kao i da se smanji nivo emisije ugljenika za 60% , do 2050 godine uzimajuci kao bazu nivo emisije 1990 godine.Vezano za ove zakljucke komprivonai prirodni gas i biometan se pominju kao moguca resenja za postizanje ovog cilja, pre svega kada se radi o drumskom prevozu na srednjim i dugim relacijama, autobuskom javnom prevozu, taksi i dostavnim vozilima.

Vozila koja koriste prirodni gas kao gorivo mogu biti:
Namenska (Dedicated): Ova vozila su konstruisana tako da koriste samo prirodni gas kao pogonsko gorivo. Bi-fuel: Vozila koja imaju dava odvojena sistema za gorivo koji im omogucavaju da koriste ili prirodni gas ili benzin. Dual- fuel: Ova vozila su tradicionalno ogranicena na teska transportna vozila, ona koriste kao bgorivo prirodni gas u kombinaciji sa dizel gorivom.

Podela vozila koja koriste prirodni gas kao pogonsko gorivo ( NGVs) mogu se razvrstati i na sledeći nacin:

LDVs - putnička vozila i laka komercijalna vozila
MDVs - srednje teška vozil –Van
HDVs - teška vozila kao sto su kamioni i autobusi

Slika.5 Lako dostavno vozilo sa pogonom na prirodni gas (KPG) Slika br. 6 : 80 procenata potvrdjenih rezervi prirodnog gasa nalazi se u precniku od 5000 kilometara u odnosu na EU Izvor: “Statistical Review of World Energy”, BP, June 2010

Vec je napomenuto da je upotreba prirodnog gasa kao pogonoskog goriva ima izvanredno pozitivne efekte na zastitu zivotne sredine , sto ima direktan pozitivan uticaj na kvalitet vazduha kroz redukcije kao sto su:

Redukovanje emisije CO2, za 20-30 %
Redukovanje emisije CO , do 75 %
Redukovanje NOx , za skoro 50%
Redukovanje emisije cestica do 95%
Redukovanje emisije isparljivih organskih jedinjenja (VOCs) za 55 %
Emituje manje toksicinih i kancerogenih zagadjivaca.

Izvor: TIAX Izvestaj - Full Fuel Cycle Assessment: Well-To-Wheels Energy Inputs, Emissions, and Water Impacts, 08/2007 (Za Potrebe : California Energy Commission).

Prednost upotrebe komprimovanog prirodnog gasa kao goiva je svakako i njegova niza cena u odnosu na ostala goriva sto ima kao rezultat nizu cenu eksploatacije vozila. Za razliku od tecnog naftnog gasa (TNG/LPG) koji je u nasoj zemlji dominantno alternativno gorivo, koje se u rezervoaru nalazi u tecnom stanju, prirodni gas ostaje uvek u gasovitom stanju i skladisti se pod viskokim pritiskom od oko 200 bara. Agregatno stanje prirodnog gasa u rezervoaru dovodi do problema oko merenja potrosnje , a opste je prihvaceno da se potrosnja meri u kilogramima , jer litri nisu podesni posto kolicina prirodnog gasa u jednom litru (jedan kubni decimetar) zavisi od temperature i pritiska. Prosecan automobil bi trebalo da trosi od 5-6 kilogarma prirodnog gasa na 100 predjenih kilometara. Trenutna cena kilograma ovog energenta iznosi oko 100 din/kg.

Da bi se omogucilo koriscenje prirodnog gasa, poznatog kod nas i kao metan, benzinski motori se relativno jednostavnim izmenama, odnosno ugardnjom setova za konverziju koji odgovaraju sistemu benzinskog napajanja vozila za konvertovanje, osposobljavaju za koriscenje ovog energenta kao pogonskog goriva. Pored navedenog potrebno je izvrsiti i ugradnju odgovarajuceg rezervoara koji ce omoguciti tankovanje komprimovanog prirodnog gasa. Prikaz sekvencijalnog KPG/CNG metanskog sistema proizvodjaca LANDI RENZO S.p.A.-Italija.

Osnove komponente ovog sistema, su regulator,elektronska kompjuterska jedinica (ECU), injektori, prekidac, odgovarajuci vodovi , rezervoar sa odgovarajucim ventilima.

Propis ECE R 110, izdat od starne Ujedinjenih Nacija 2000 godine, a prihvacen od strane velikog broja zemalja i EU, je prakticno standard koji regulise osnovne kvalitativne norme komponenti koje se koriste u okviru sistema koji omogucavaju koriscenje komprimovanog prirodnog gasa (KPG/CNG/METAN) kao pogonskog goriva, cime je prakticno izvrseno njihovo sertifikovanje od strane priznatih inspekcijskih organa. Ovim propisom su obuhvaceni i rezervoari za komprimovani prirodni gas. Rezervoari sabijenog prirodnog gasa su relativno velike mase, sto moze da pogorsa neke performanse vozila , ali novim konstrukcionim resenjima ovo se moze reseti na zadovoljavajuci nacin. Pomenuta regulativa (ECE R 110) odnosi se i na KPG/CNG rezervoare pa su tako u upotrebi sledeci tipovi rezervoara:

TIP I

Ovaj tip rezervoara ukljucuje rezervoare kompletno izradjene od celika, sto u svakom slucaju utice na njihovu nesto vecu tezinu, sto se moze smatrati manom , u odnosu na prihvatljiviju cenu sto je prednost ovog tipa rezervoara.Postojie i rezervoari ovog tipa izradjeni od aluminijuma.

Slika 7. Instaliran KPG /CNG rezrvoar TIP I u prtljaznom prostoru putnickog vozila

TIP II

Ovaj tip KPG/CNG rezervoara napravljen je od metalne obloge ojacane kompozitnim omotocam od karbonskih ili fibroznih vlakana.Ovaj omotac u vidu “obruca “ se nalazi oko sredisnjeg dela rezervoara. Rezervoari ovog tipa su laksi od rezervoara prethodnog tipa za oko 35%, ali i skuplji.

Slika 8. KPG/CNG rezervoar TIP II

TIP III

Ovaj tip rezervoara ima metalnu oblogu koja je ojcana kompozitnim omotacem od karbonskih ili fibroznih vlakana , ali za razliku od tipa II ovaj omotac ide celom povrsinom rezervoara.Njihova tezina je manja ali su i znatno skuplji u odnosu na rezervoare tipa I i II. Slika 9. KPG/CNG rezervoar tipa III

TIP IV

Slika br. 10 prikazuje KPG/CNG rezervoar tipa IV koji je izradjen od plasticne obloge , koja je celom povrsinom ojacana kompozitnim ojacanjem. Ovaj tip rezervoara je najlaksi ali u isto vreme i najskplji.

Slika 11. Prikaz razlicitih tipova KPG/CNG rezervoara u preseku

Vozila koja koriste prirodni gas kao pogonsko gorivo , mogu biti konvertovana u post prodajnom periodu ili se mogu javiti kao nova vozila sa fabricki instaliranom opremom koja omogucava koriscenje ovog energenta kao pogonskog goriva, radi se o tzv. OEM ( Original Equipment Manufacturer) ugradnji. Ponuda OEM vozila sa prirodnim gasom, poslednjih godina je dosta porasla. U tom smislu se isticu regioni kao sto su Evropa, Azija, Juzna i Severna Amerika. Odredjeni pomaci u pravcu koriscenja prirodnog gasa desavaju se i takodje i na Africkom kontinentu. Kao OEM vozila , danas se mogu kupiti namenska ili bi-fuel vozila mnogih poznatih proizvodjaca kao sto su FIAT, Iveco,GM (Opel), Volkswagen(VW) i odredjeni broj teskih vozila kamiona i autobusa proizvedenih u fabrikama Volvo,Man, Scania i drugim.

Slika br. 12 . Nissan NV350 URVAN CNG (Tajland) OEM ugradnja (www.ngvglobal.com) Primer pozitivnog iskustva sa koriscenjem komprimovanog prirodnog gasa upravo je test voznja sa vozilom SKODA, model Citigo, koja je opisana u casopisu Time for Gas ( broj IX-X/2013 ). Vozilo je testirano na relaciji od Vicence (Vicenza)-Italija do Stockolma u Svedskoj. Duzina relacije bila je 2619 km. U odnosu na predvidjenu potrosnju od 2.90 kg KPG(CNG)/100 km, realno je ostvarena potrosnja od 2,39 kg KPG(CNG)/100 km. Emisija CO2 tokom ove test voznje je bila prosecno 65 gr/100 km, sto je 28% manje u odnosnu na prosecnu emisiju CO2 od 90 gr/100km za vozila ove klase. Ovo vozilo bilo je izlozeno na sajmu IAA- Frankfurt u septembru 2013 godine.

Pored navedene R110 regulitave, u pojedinim zemljama se primenjuju bezbednosni zahtevi koji su opisani u drugim standardima kao sto su USA FMVSS, NFPA i Indijski standard. Ovi standardi odredjuju i proceduru za ugradnju i pustanje u pogon vozila na metan.

Inters korisnika za konverzijom vozila na KPG inspirisan je motivisan je iskljucivo ekonomskim razlozima .Manje cene pogonskog goriva u ovom skucaju KPG –a , nadoknadjuje prakticno troskove konverzije vozila kao i druge troskove vezane za atestiranje izvrsene konverzije.Ovaj inters je utoliko veci ukoliko korisnik svojim vozilom prelazi vece kilometraze u odredjenom vremenskom periodu. Masovnije koriscenje KPG-a kao i alternativnih goriva generalno uslovljeno je vecim brojem faktora kao sto su: Zakonodavno i normativno uredjenje ove oblasti sa elementima stimulisanja primene ovih goriva,Izgradnja odgovarajuce infrastrukture odnosno pumpnih stanica kao i eliminisanje potencijalnog otpora koji korisnici mogu imati prema gasovitim energentima. Navedeni problem se na razlicite nacine resavaju u pojedinim zemljama , sa manjim ili vecim uspehom.U celini posmatrano ipak alternativna goriva se nedovoljno koriste,sto se objasnjava cinjenicom da se potencijalni korisnici gasovitih goriva rukovode iskljucivo sa trenutnim ekonomskim interesima .

Literatura; 1.Prof.Dr.Aleksandra Kostic-Pulek, PRIRODNI(ZEMNI)GAS
2.Study of opportunities for natural gas in the transport sector, Submited by Marbeh 2010
3.The contribution of natural gas vehicle to sustainable transport,Michiel Nijboer,International Energy Agency.
4.Naucno strucni skup AMSS, Prof.Dr.Jovan Todorovic, Gasovita goriva u motornim voziilima



 

Ugrađujemo autogasne sisteme u sve tipove vozila,
zato proverite da li vam se isplati - KALKULATOR.

OVAJ SAJT ODRŽAVA WEBSITE MARKET