گاز طبیعی چیست؟

گاز طبیعی یا متان، سبک ترین هیدروکربن موجود در زمین است. فرمول شیمیایی این گاز CH۴ است بدین معنا که هر ملکول متان از ۱ اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده‌ است

CNG چیست !

گاز طبیعی فشرده است که در درجه حرارت معمولی و در فشار ۲۰۰ تا ۲۵۰ بار نگهداری میشود .

گاز طبیعی به سه حالت فوق می تواند در خودرو ها مورد استفاده قرار گیرد

الف) فشرده                CNG : COMPRESSED NATURAL GAS

ب) مایع                    LPG : LIQUID PETROLEUM GAS

ج) جذب شده              ANG : ABSORBED NATURAL GAS

انواع خودرو های گاز سوز

DEDICATED به خودرو هایی اطلاق میشود که فقط از یک سوخت استفاده میکنند.

BI_FUEL به خودرو هایی که امکان استفاده از دو سوخت بنزین و گاز را دارا میباشند اطلاق میشود.

DUAL_FUEL به خودرو هایی اطلاق میشود که از دو سوخت گازوئیل و گاز طبیعی به طور ترکیبی استفاده میکنند.

اثرات عمده تبدیل سوخت به CNG

گاز CNG ، گازی به مراتب تمیزتر نسبت به سوخت بنزین از نظرآلاینده های خروجی اگـزوز بـوده است. مقایسه سالمتر بودن گاز CNG نسبت به بنزین از این دیدگاه حائز اهمیت است که بواسطه حوادث مرگبار به وجود آمده ناشی ازآلودگی، جان انسانهای زیادی گرفته شده که میتوان به عنوان نمونه از حادثه دره میور بلژیک در سال ۱۹۳۰ نام برد که در یک روز ۴۰ نفر بواسطه آلودگی ناشی از مه شدید که این شهر را در بر گرفته بود جان خود را از دست داده و یا در سال ۱۹۵۲ در شهر لندن تجمع آلودگی های واقع شده بر روی شهر لندن باعث از دست رفتن جان ۴۰۰۰ نفر گردید اشاره نمود ، از این قبیل نمونه ها بار ها در کشور خودمان و به خصوص در کلان شهر تهران اتفاق افتاده . شاید در این وصعت اعداد و ارقامی نبوده ولی باز قابل تأمل هست . همین عوامل باعث شد تا توجه جهانی نسبت به سمت حفاظت محیط زیست و مسائل ناشی از آن جلب شود.

مقایسه از نظر اقتصادی

کشور ما در آینده نزدیک دیگر یک کشور نفت خیز نبوده، اما میزان ذخایر گاز طبیعی در کشور حدود ۳۳٫۶ تریلیون متر مکعب بوده که برای مصرف حدود ۳۱۰ ساله جمعیت کنونیه کشور کافی است و از این نظر مقام اول ذخایر گازی دنیا را دارا بوده و چون این گاز به راحتی قابل پمپاژ کردن است، خیلی سریع در اختیار مصرف کننده قرار می گیرد و احتیاج به هزینه حمل و نقل بالایی ندارد.

وجود شبکه عظیم خط لوله گاز طبیعی در اقصی نقاط ایران . این گاز را در همه جای کشور در دسترس قرار داده .
همچنین مقایسه قیمت های میانگین CNG و بنزین در بازارهای جهانی نشان می دهد که قیمت جهانی گاز یک پنجم قیمت جهانی بنزین با ارزش حجمیه مساوی میباشد و این موضوع به وضوح نشان دهنده ارزانی سوخت CNG نسبت به سوخت بنزین میباشد.

البته باید به این نکته توجه داشت که استفاده از سوخت CNG به جای بنزین نیاز به سرمایه گذاری اولیه بیشتری داشته و هزینه ساخت یک ایستگاه سوختگیری CNG حدود ۸ برابر هزینه ایجاد یک جایگاه سوختگیری بنزین بوده . ولی در حال حاضر با بهره برداری از ۸ جایگاه جدید، عرضه سوخت CNG در ۲۰۱۱ جایگاه و با استفاده از ۱۱۶۳۲ نازل سوخت صورت می گیرد. هم اکنون ظرفیت نصب شده سوخت رسانی CNG به خودروهای دوگانه سوز ۲ میلیون و ۱۸۲ هزار و ۶۵۲ مترمکعب استاندارد در هر ساعت است. مطابق با برنامه های سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور قرار بر این است که در تا پایان سال جاری ( ۱۳۹۲ ) تعداد جایگاههای عرضه CNG به ۲۵۰۰ باب برسد.

لازم به ذکر است که انجمن جهانی خودروهای گازسوز در گزارش خود ایران را به عنوان دارنده بزرگ‌ترین ناوگان خودروهای گازسوز در جهان در سال ۲۰۱۱ معرفی کرد.

 

مقایسه از نظر فنی و موتوری
سوخت CNG نسبت به سایر سوختهای هیدروکربنی دارای پائین ترین نسبت کربن به هیدروژن (۱ اتم کربن در مقابل ۴ اتم هیدروژن) است. لذا سوختن آن کربن کمتری بر جای گذاشته و در خودروهای گازسوز بعلت کاهش قابل ملاحظه این رسوبات ( کربن ) , در منطقه احتراق ، ورودی سوپاپها ، سرپیستونها و شیارهای رینگها ، امکان گریپاژ کردن قطعات بمراتب کاهش یافته و همچنین به علت کاهش قابل ملاحظه رسوبات کربن و آلاینده های خروجی ، روغن موتور و فیلتر آن نسبت به سوخت بنزین تمیزتر باقی مانده و زمان تعویض آنها و در نتیجه هزینه عملیاتی موتور گاز سوز نیز کاهش می یابد که تمامیه موارد ذکر شده نشان دهنده افزایش عمر مفید خودرو در هنگام استفاده از سوخت CNG نسبت به سوخت بنزین و همچنین LPG میباشد .

در این بین شاید هنوز افرادی باشند که با وجود شواهد بالا , باز هم مهر خشک کار کردن را بر پیشانیه موتور های گاز سوز بزنند . ما برای رد این حرف دلیلی واضح تر و قابل لمس تر می آوریم

زمانی که موتور اتومبیل شما سرد است، بنزین بر روی دیواره سیلندرها تقطیر می‌شود و به پایین یعنی به سمت کارتل روغن سرازیر می‌شود. این مقدار اگر چه بسیار نا چیز و غیر قابل اندازه گیری است ولی در دراز مدت باعث خراب شدن روغن و از بین رفتن خاصیت روانکاری روغن می‌شود در حالی که گاز طبیعی حتی در دمای ۱۰ درجه زیر صفر هم تقطیر نمی‌شود و حتی اگر در مجاورت روغن قرار گیرد باعث خراب شدن آن نخواهد شد. پس این نیز دلیل دیگری است که نشان میدهد کارکرد خشک موتورهای گاز سوز بیشتر یک ذهنیت اشتباه است چرا که تایید میکند روغن موتور اتومبیل‌های گاز سوز دیرتر خراب می‌شود.

مقایسه از نظر پیمایش خودرو
برای به کارگیری گاز طبیعی به عنوان سوخت خودرو باید آن را در جایگاه های سوختگیری با فشار ۲۰۰ تا ۲۲۰ بار متراکم نموده که در چنین فشاری دانسیته انرژی حجمی گاز طبیعی یک سوم بنزین بوده و در نتیجه یک خودرو تجهیز شده به سوخت گاز طبیعی فشرده با حجم مخزن گاز معادل با حجم مخزن بنزین , سه برابر یک خودرو بنزینی برای همان مسافت نیاز به مراجعه به جایگاه سوختگیری دارد و میتوان نتیجه گرفت که برد عملیاتی خودروها با سوخت بنزین به مراتب بیشتر از خودروی با سوخت گاز طبیعی فشرده شده می باشد.
۱- گاز طبیعی سوختی با احتراق بهینه،پاکیزه و تمیز است که این امر سبب افزایش عمر موتور و کاهش تعمیرات آن می گردد. برای مثال تعویض شمع در موتورهای بنزینی تا ۳۲,۰۰۰ کیلومتر انجام میشود که در خودرو های گاز سوز تا ۱۲۰,۰۰۰ کیلومتر دوام دارد.

۲- این سوخت قابل انتقال و مکش از مخزن اتومبیل نمی باشد واحتمال سرقت سوخت کاهش می یابد.کما اینکه در صورت بالا رفتن قیمت سوخت معضل سرقت سوخت نیز اضافه می گردد.

۳- زمان سوخت گیری سریع بین ۴ تا ۵ دقیقه و با احتساب زمان قبل از اتصال نازل , میانگین فعلی کشور ۳۰ دقیقه بوده که این عدد نمیتواند رسمیت داشته باشد . زیرا این زمان به عوال زیادی بستگی دارد که کمترین زمان ۵ دقیقه و بیشترین آن میتواند حدود ۲ ساعت وقت بگیرد .

۴-  در صورت احتراق گاز طبیعی (CNG) ،گاز منو اکسید کربن در حدود ۷۰درصد و مواد آلاینده گازی غیر متانی ۸۹ درصد واکسید نیتروژن ۸۷ درصد کمتر می شود.

۵-  از نظر ایمنی،گاز طبیعی ایمن تر است.زیرا گاز طبیعی برخلاف بنزین در زمان وقوع حوادث وتصادفات در هوا نشر وپراکنده می گردد.اما حوضچه های بنزین بر روی زمین ایجاد خطر آتش سوزی می کنند.

از طرفی کپسولهای ذخیره گاز مورد استفاده بسیار مستحکم تراز باک های سوخت بنزینی می باشند.

طراحی این کپسولها منوط به اجرای شدیدترین آزمونهای ایمنی نظیر حرارت وفشارهای بسیار زیاد،تیر اندازی وبرخوردهای شدید است.

این مخازن که بهترین نوع آن در کشور خودمان , ایران تولید میشود تست های جامع تر دیگری را قبل و بعد تولید گزرانده تا به دست مصرف کننده ها برسد که ما به برخی از آنها اشاره خواهیم کرد

۲٫۱٫ هیدرو تست،
۲٫۲٫ تست آلتراسونیک،
۲٫۳٫ تست cycling،
۲٫۴٫ تست burst،
۲٫۵٫ تست سختی،
۲٫۶٫ تست ضخامت،
۲٫۷٫ تست AE،
۲٫۸٫ تست نشتی

و همچنین تستهای کنترل کیفی طراحی، تولید، و سریالی کپسولهای گاز CNG همراه با تستهای تعیین خواص مکانیکی مواد اولیه مورد استفاده مطابق استانداردهای معتبر از جمله ANSI , ISO , ASME , ASTM و در کنار آنها تستهای خواص مکانیکی که برای ارزیابی خواص حد استحکام الاستیک کامپوزیتهای پایه پلیمری جهت استفاده درمحاسبات ضروری می باشد شامل مدول الاستیسیته به روش خمش، تنش تخریب و مدول الاستیسیته به هنگام کشش و چگالی نمونه های پیچش می باشد

رانندگی در ارتفاعات بلند : در ارتفاعات ،هوا رقیق تر شده وموتور با ترکیب سوخت غنی تری(نسبت بیشتری از سوخت به هوا) کار می کند. از رو قدرت موتور به دلیل کاهش تنفس موتور و تأمین اکسیژن کمتر ونیز جریان غنی تر وشدیدتر سوخت افت می کند. دراین حالت، چون موتور گاز سوز بعلت اینکه گاز در حدود ۱۲ درصد حجم ورودی را تشکیل داده وبا کاهش چگالی هوا براثر رقیق تر شدن آن ، حجم سوخت نیز پایین می آید و توان موتور نیز ۱۲ تا۱۴ درصد افت می کند. لذا در صورت دوگانه سوز بودن وسیله نقلیه بهتر است در ارتفاعات از سوخت بنزین استفاده گردد.

عوامل مؤثر بر بازده سوخت CNG: مقادیر ارزش حرارتی خالص بنزین،گازوئیل ،LPG و CNG به ترتیب ۴۴،۴۵،۴۳،۴۶ است.

بنابراین تفاوت زیادی وجود ندارد و لیکن مقادیر ارزش حرارتی نیز به میزان زیادی بستگی به ترکیب سوخت دارد مخصوص برای LPG و CNG.

راندمان موتور،تابعی از عوامل موتور است که مهمترین آن ضریب تراکم موتور است. سوخت دیزل(گازوئیل)در یک موتور احتراقی تراکمی دارای ضریب تراکم ۱۴ به ۱ است. ودارای بالاترین راندمان ۴۰ درصد به عنوان حد بالائی بازده است.

بالاترین بازده بعدی برای سوخت CNG است که با ضریب تراکم ۱۲ به ۱ دارای راندمان حدود ۳۵ درصد است .

موتورهای بنزینی وسوخت LPG دارای ضریب تراکم بیشینه ۹ به ۱ دارای راندمانی در حدود ۳۰ درصد هستند . مقادیر راندمان های مذکور حدود بالائی آنها بوده در بار کامل می باشند.

در بسیاری از کشورها CNG دارای بهترین ارزش و آنگاه گازوئیل و بعد LNG و در نهایت بنزین است. چنانچه یک موتور بنزینی به سوخت CNG تبدیل شده باشد به بالاترین بازده فوق الذکر دست نخواهد یافت. زیرا ضریب تراکم در سطح مورد نیاز برای سوخت بنزین ثابت باقی می ماند.

بنابراین دستیابی به بالاترین راندمان فقط درخودروهای OEM (خودروهای با موتورهای اصلی سوخت CNG) امکان پذیر است.

مسائل ایمنی در خصوص سوخت های گازی

عموماً خطر آتش سوزی در شرایط عادی کارکرد در واقع بسیار کم است. گاز CNG از هوا سبکتر است و در فضا پراکنده می شود. بخار LPG از هوا سنگین تر است و به تشکیل حوضچه در نزدیکی زمین تمایل دارد.

آیا یک موتور گازسوز داغ تر از یک موتور بنزینی است

موتورهای گاز سوز که از عملکرد بنزینی تبدیل به موتورگاز سوز شده اند دارای اگزوزهائی با درجه حرارت بیشتر می باشند. (موتور آنها داغ تر از موتورهای یگانه سوز بنزینی است) .

دلایل : در موتورهای بنزینی ، تأخیر بنزین تأثیر خنک کننده ای در سیستم مکش سوخت و سیلندرها دارد.این امر در مورد گاز اتفاق نمی افتد.از طرفی یک مخلوط گازی تمایل به احتراق آهسته تری نسبت به بنزین دارد وممکن است به هنگام عبور و خروج از سوپاپها باز هم در حال سوختن باشد.