Czym jest CNG?

Nazwa CNG pochodzi od angielskiego skrótu Compressed Natural Gas, czyli sprężony gaz ziemny (inaczej - naturalny). Gaz ziemny dostarczany jest do odbiorców siecią dystrybucyjną. Przystosowanie gazu ziemnego do użycia w silnikach spalinowych następuje poprzez sprężenie go do ciśnienia rzędu 20-25 MPa. Sprężony gaz ziemny, już jako CNG, trafia do zbiorników pojazdów i może być wykorzystywany jako paliwo zarówno w przypadku silników z zapłonem iskrowym, jak i z samoczynnym.

Wyjaśnie nazwy i techniczne własności

Gaz ziemny stosuje się jako paliwo alternatywne dla paliw ropopochodnych.

Pojazdy napędzane sprężonym gazem ziemnym wymagają odpowiedniej instalacji, w tym w szczególności zbiornika paliwa charakteryzującego się wytrzymałością na wysokie ciśnienie. Dostępne na rynku modele samochodów charakteryzuje tzw. technologia Bi-Fuel, czyli możliwość wykorzystania CNG lub benzyny. W tym przypadku zbiornik benzyny traktowany jest jako dodatkowy, często o znacznie mniejszej pojemności w porównaniu do tego samego modelu zasilanego wyłącznie paliwem ropopochodnym. Producenci najnowszych pojazdów oferują rozwiązania, które równolegle posiadają zbiornik CNG i standardowy zbiornik paliwa dodatkowego. W każdym z tych przypadków, na etapie rozruchu pojazdu, podstawowym paliwem jest CNG (silnik nie korzysta z benzyny przy rozruchu). Najpowszechniejsze rozwiązania w autobusach oraz samochodach dostawczych zasilanych CNG, nie przewidują zastosowania dodatkowego zbiornika paliwa ropopochodnego. W przypadku autobusów zyskują na popularności konstrukcje hybrydowe tzn. posiadające silniki spalinowe oraz moduły akumulatorów ładowanych podczas jazdy/hamowania pojazdu, a następnie służące jako dodatkowe źródło energii.

Jak wskazano wcześniej gaz ziemny, stosowany jako paliwo w silnikach spalinowych, wymaga odpowiedniego przygotowania. W toku technicznego dostosowania gazu do użytkowania, surowiec sprężany jest do ciśnienia maksymalnego wynoszącego 25 MPa. Proces ten realizowany jest przy użyciu wielostopniowych sprężarek gazu, o określonej godzinowej wydajności, która stanowi podstawowy parametr wpływający na czas tankowania pojazdu. Sprężanie gazu jest procesem energochłonnym, a jego nadzorowanie oraz tankowanie wymaga posiadania odpowiednich uprawnień.

Użytkowanie CNG jest całkowicie bezpieczne. Wpływają na to zarówno jego właściwości opisane w części Charakterystyka i bezpieczeństwo stosowania paliwa CNG, jak również objęcie procesów przygotowania oraz użytkowania CNG odpowiednimi przepisami. Określają one szczególne obowiązki i wymogi, spoczywające na producentach CNG i użytkownikach samochodów, stanowiące o dopuszczeniu pojazdów do użytkowania. 

do góry

Charakterystyka i bezpieczeństwo stosowania paliwa CNG

Porównanie poszczególnych parametrów dla wybranych paliw alternatywnych[1]

Analizowany parametr

CNG

LPG

Stosunek zmagazynowanej w gazie energii do benzyny

3,94 do 1

 

1,36 do 1

 

Gęstość gazu w fazie ciekłej

160 g/l przy 20 MPa

520 g/l

 

Porównanie wybranych właściwości paliw silnikowych[2]

Właściwość

Gaz ziemny wysokometanowy

Gaz płynny LPG

Benzyna silnikowa

Olej napędowy

Liczba oktanowa

115-130

125

90-98

25

Ciepło spalania [MJ/kg]

53,9

49,8

46,7

44,8

Temperatura samozapłonu (0,1 MPa)

630-640

500

320-360

550-600

Granice samozapłonu w powietrzu (granice % obj. Paliwa w powietrzu)

5-15

1,8-9,0

1,4-7,6

0,6-5,0

 

Paliwo CNG jest jako paliwem ekologicznym. Charakteryzuje się niską zawartością węgla, przez co emisja zanieczyszczeń związanych z jego spalaniem oraz emisja cząstek stałych, które mają zasadniczy wpływ na zdrowie mieszkańców aglomeracji, ograniczona została do minimum. Stąd CNG jest popularnym rozwiązaniem  w miastach i regionach o dużym zanieczyszczeniu powietrza.

 

[1] http://www.ein.org.pl/sites/default/files/2003-03-03.pdf, Eksploatacja i niezawodność nr 3/2003 Dr inż. Ryszard Wołoszyn Politechnika Radomska Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn Zakład Elektroniki Samochodowej

[2] http://www.ein.org.pl/sites/default/files/2003-03-03.pdf, Eksploatacja i niezawodność nr 3/2003 Dr inż. Ryszard Wołoszyn Politechnika Radomska Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn Zakład Elektroniki Samochodowej

do góry

Zastosowanie CNG

Technologię zasilania sprężonym gazem ziemnym stosuje się między innymi:

  • w pojazdach - w szczególności w autobusach komunikacji miejskiej, operujących na danym obszarze samochodach dostawczych,
  • jako paliwo do wózków widłowych i urządzeń specjalnych,
  • do zasilania instalacji i urządzeń w awaryjnych wypadkach np. uszkodzenia gazociągów dystrybucyjnych.
do góry

Wykorzystanie CNG w Polsce i na Świecie

Liderami w ilości wykorzystanych pojazdów CNG na świecie są Iran, Pakistan, Argentyna oraz Brazylia, natomiast w Europie Włochy i Niemcy.[1]

Pozycja na świecie

Kraj

Całkowita ilość pojazdów na gaz metanowy (z wyjątkiem statków, pociągów i samolotów)

Razem

Małe, średnie i duże pojazdy

Małe pojazdy

Autobusy

Ciężarówki

Inne

% udział do wszystkich pojazdów

% udział w świecie

Rok

1

Iran

3 300 000

3 300 000

3 293 948

6 036

16

0

27,09%

18,61%

2013

2

Pakistan

2 790 000

2 610 000

2 609 500

500

0

180 000

79,67%

15,74%

2012

3

Argentyna

2 244 346

2 244 346

2 244 330

0

16

0

17,53%

12,66%

2013

4

Brazylia

1 743 992

1 743 992

1 743 992

0

0

0

4,97%

9,84%

2013

5

Chiny

1 577 000

1 527 000

1 089 070

376 025

61 905

50 000

1,53%

8,89%

2013

6

Indie

1 500 000

1 493 095

1 469 004

23 376

715

6 905

3,53%

8,46%

2012

7

Włochy

846 523

846 523

843 023

2 300

1 200

0

2,07%

4,77%

2013

8

Kolumbia

450 633

450 633

427 173

13 800

9 660

0

15,45%

2,54%

2013

9

Uzbekistan

450 000

450 000

450 000

0

0

0

26,47%

2,54%

2011

10

Tajlandia

413 047

411 285

345 881

16 261

49 143

1 762

3,27%

2,33%

2013

11

Ukraina

388 000

387 981

19 400

232 788

135 793

19

5,13%

2,19%

2012

13

USA

250 000

250 000

231 400

14 600

4 000

0

0,10%

1,41%

2013

19

Niemcy

96 349

96 293

94 707

1 496

90

56

0,20%

0,54%

2013

20

Rosja

90 050

90 000

65 000

10 000

15 000

50

0,25%

0,51%

2013

21

Bułgaria

61 270

61 270

61 000

240

30

0

1,83%

0,35%

2013

23

Szwecja

44 321

44 319

41 820

1 851

648

2

0,92%

0,25%

2013

24

Japonia

42 590

40 640

16 564

1 560

22 516

1 950

0,05%

0,24%

2013

28

Francja

13 538

13 538

10 000

2 493

1 045

0

0,04%

0,08%

2013

33

Austria

7 717

7 715

7 500

167

48

2

0,15%

0,04%

2013

34

Holandia

6 680

6 677

5 650

686

341

3

0,07%

0,04%

2013

38

Czechy

5 500

5 410

4 954

401

55

90

0,11%

0,03%

2013

39

Białoruś

4 600

4 600

4 600

0

0

0

0,14%

0,03%

2011

40

Węgry

4 062

4 060

4 000

50

10

2

0,12%

0,02%

2013

41

Turcja

3 850

3 850

1 850

2 000

0

0

0,04%

0,02%

2011

42

Hiszpania

3 781

3 644

859

1 547

1 238

137

0,01%

0,02%

2013

44

Polska

3 392

3 350

3 000

320

30

42

0,02%

0,02%

2013

 

[1] http://www.ngvaeurope.eu/

 

do góry

Porównanie CNG do paliw ropopochodnych

Paliwo CNG jest jako paliwem ekologicznym. Charakteryzuje się niską zawartością węgla, przez co emisja zanieczyszczeń związanych z jego spalaniem oraz emisja cząstek stałych, które mają zasadniczy wpływ na zdrowie mieszkańców aglomeracji, ograniczona została do minimum. Stąd CNG jest popularnym rozwiązaniem  w miastach i regionach o dużym zanieczyszczeniu powietrza.

Porównanie emisji składników spalin pojazdów zasilanych CNG, benzyną oraz olejem napędowym  [1]

Składnik

W stosunku do benzyny

W stosunku do oleju napędowego

CO

Obniżenie o 60-80%

Obniżenie o 70-90%

NMHC

Obniżenie o ok. 85%

Obniżenie o 40-60%

NOx

Obniżenie o 50-80%

Obniżenie o 80-90%

CO2

Obniżenie o ok. 20%

-

PM

Obniżenie o 60-80%

Obniżenie o 99%

 

/documents/19067/0/Normy+Euro/895822f8-59a9-4f22-aeba-87a380f12575?t=1441369657189

Źródło wykresu: "Opracowanie Paliwa Gazowe w Miejskiej Komunikacji Autobusowej w Polsce", Instytut Transportu Samochodowego

Właściwości fizyczne gazu ziemnego sprawiają, że jest to paliwo bezpieczniejsze od alternatywnych. W przeciwieństwie do LPG, CNG jest lżejsze od powietrza i unosi się nie tworząc niebezpiecznych koncentracji przy powierzchni podłoża. W odróżnieniu od benzyny nie ma konsystencji płynnej i nie rozlewa się, a więc nie tworzy kolejnych potencjalnych sytuacji zagrożenia dla zdrowia i życia. Jednocześnie paliwo CNG posiada najwyższą, wśród wymienionych paliw silnikowych, temperaturę samozapłonu, wykazując się wyższymi parametrami bezpieczeństwa w tym zakresie. Od strony technologicznej cały proces, od sprężenia poprzez zatankowanie pojazdu, odbywa się w hermetycznych, wysokociśnieniowych instalacjach, co minimalizuje ryzyka np. wycieków.

Więcej o bezpieczeństwie stosowania CNG czytaj w dziale Instalacja gazowa w samochodzie

 

[1] http://www.gaz-tech.pl/cngopis.htm