ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ Φ.Α. ΑΕΡΙΟΥ ΓΙΑ ΤΙΣ ΜΕΤΑΚΙΝΗΣΕΙΣ

 

Τύποι οχημάτων

Το φυσικό αέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να τροφοδοτήσει σαν καύσιμο σχεδόν οποιοδήποτε τύπο οχήματος  όπως π.χ. μοτοσικλέτες και τρίκυκλα, Ι.Χ.Ε. αυτοκίνητα, μεγάλα και μικρά φορτηγά, ανυψωτικά μηχανήματα, λεωφορεία, τραίνα, πλοία, ακόμη και αεροσκάφη.

Τα μετατρεπόμενα οχήματα και ο εξοπλισμός μετατροπής αυτών διαφέρει σημαντικά από χώρα σε χώρα ανάλογα με τις τοπικές καιρικές συνθήκες, την χρήση ακόμη και από τον προμηθευτή του Φ.Α. και την σύσταση αυτού.

 

Ι.Χ.Ε. αυτοκίνητα

Μια μεγάλη ποικιλία από μοντέλα είναι διαθέσιμα από τους επίσημους κατασκευαστές αυτοκινήτων συμπεριλαμβανομένης της εγκατάστασης του συστήματος Φ.Α. κίνησης. Έτσι αυτά τα οχήματα είναι υβριδικά κινούμενα με δύο καύσιμα, βενζίνη και Φυσικό Αέριο.

Το CNG (Συμπιεσμένο Φυσικό Αέριο ή Compressed Natural Gas) είναι τεχνικά δυνατόν να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε μηχανή εσωτερικής καύσεως. Είναι απολύτως φυσικό να προτιμάται για χρήση σε οχήματα που κινούνται ημερήσια με πολλά χιλιόμετρα ούτως ώστε να γίνεται απόσβεση του κόστους εγκατάστασης πιο γρήγορα.

Τα αυτοκίνητα που κινούνται συνολικά ετησίως με λίγα χιλιόμετρα  θα χρειασθούν περισσότερα έτη για να αποσβέσουν το κόστος μετατροπής και ως εκ τούτου ίσως είναι ασύμφορη η μετατροπή τους.

 Η δεξαμενή αποθήκευσης καυσίμου τοποθετείται στον χώρο αποσκευών. Εκτός από την απώλεια του χώρου ο οδηγός θα παρατηρήσει και μια μικρή αλλαγή συμπεριφοράς του οχήματος εκτός του συμβάντος ότι θα ελαχιστοποιήσει έως και 65% την κατανάλωση καυσίμου. Στις γραμμές παραγωγής των αυτοκινήτων στα εργοστάσια παραγωγής οι δεξαμενές τοποθετούνται κάτω από τις θέσεις ή κάπου αλλού έτσι ώστε να ελαχιστοποιηθεί ή απαλειφθεί το χάσιμο του χώρου των αποσκευών.

 

Cars 

 Μικρά Φ.Ι.Χ. και Φ.Δ.Χ.

 

Φορτηγά δημόσιας και ιδιωτικής χρήσης είναι κατάλληλα για χρήση CNG, κυρίως επειδή συνήθως έχουν άφθονο χώρο για την τοποθέτηση της ή των δεξαμενών καυσίμου αλλά κυρίως επειδή καλύπτουν καθημερινά πολλά χιλιόμετρα. Φορτηγά ταχυμεταφορών και φορτηγά παραδόσεων που είναι στο δρόμο όλη την ημέρα είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για μετατροπή.

Ομοίως στόλοι ταξί έχουν υιοθετήσει το CNG αυτοκίνητό τους σαν πιο καθαρό για το περιβάλλον αλλά και πιο οικονομικό για την τσέπη τους.

Μεγαλύτερα φορτηγά με καύσιμο CNG χρησιμοποιούνται από τους Δήμους σαν φορτηγά υπηρεσίας και από την κεντρική διοίκηση σαν ασθενοφόρα σε Δημόσια Νοσοκομεία.

 van1 

 

CNG ανυψωτικά (κλάρκ)
Τα ανυψωτικά που χρησιμοποιούν καύσιμο CNG είναι ιδανικά κυρίως για τις χαμηλές εκπομπές ρύπων που έχουν και για το ότι μπορούν εύκολα να ανεφοδιασθούν στον χώρο που κινούνται. Λόγω του ότι τα ανυψωτικά συχνά εργάζονται σε κλειστούς χώρους – αποθήκες οι εκπομπές των ρύπων είναι ένας κρίσιμος παράγοντας. Το CNG παράγει χαμηλότερους ρύπους από τη βενζίνη το πετρέλαιο ακόμα και από το υγραέριο.

Ένα ανυψωτικό όχημα με καύσιμο CNG βοηθά τους χρήστες του όσον αφορά την ασφάλεια και την βελτίωση της προσωπικής τους υγείας.

 

 clark

 

CNG Μοτοσυκλέτες και τρίτροχα

Πολύ συχνά το CNG σαν καύσιμο χρησιμοποιείται σε μοτοσικλέτες και τρίτροχα. Ειδικά στα τρίτροχα επειδή είναι πιο σταθερά μπορεί να χρησιμοποιηθεί με πολλαπλάσια οφέλη σε μικρά ταξί και μικρά τρίτροχα παραδόσεων. Τα συναντάμε κυρίως σε ασιατικές χώρες όπως Ταϊλάνδη, Ινδία, Μπαγκλαντές. Σε πολλές από αυτές τις χώρες το CNG βοήθησε να απαλληφθεί το φαινόμενο του νέφους των ρύπων από οχήματα που δημιουργείτο στις μεγαλουπόλεις.

 

 moto

.

CNG Λεωφορεία και LNG Λεωφορεία

Στα αστικά λεωφορεία και στα λεωφορεία διέλευσης βρίσκει την πιο συνηθισμένη εφαρμογή το Φ.Α. Συνήθως χρησιμοποιείται το CNG (Compressed Natural Gas) αλλά σπανιότερα χρησιμοποιείται και το υγροποιημένο φυσικό αερίου (LNG Liquid Natural Gas).

Μια σειρά από δοκιμαστικές χρήσεις βρίσκονται ήδη σε εφαρμογή με δοκιμές HCNG, ενός μείγματος από υδρογόνο και CNG.

Επειδή η χιλιομετρική κάλυψη ενός λεωφορείου είναι περίπου η ίδια κάθε μέρα οι απαιτήσεις του σε καύσιμο μπορούν εύκολα να υπολογισθούν και να καλυφθούν. Συνήθως οι δεξαμενές του καυσίμου τοποθετούνται στην οροφή του λεωφορείου, επιτρέποντας στο βάρος τους να κατανέμεται ομοιόμορφα πάνω στο σασί των αυτοκινήτων.

 

 bus

 

Φορτηγά CNG και Φορτηγά LNG

Το CNG και το LNG είναι η βέλτιστη επιλογή καυσίμου για το φορτηγό σε σχέση με την συνολική χιλιομετρική απόσταση που διανύουν καθημερινά τα οχήματα. Τοιουτοτρόπως φορτηγά που κάνουν μικρές αποστάσεις και επιστρέφουν στη βάση τους, καθώς και αυτά που κάνουν μεγάλες αποστάσεις με πολύ μεγάλα φορτία είναι ενδεδειγμένα για χρήση Φυσικού Αερίου σαν καύσιμο.

Οι εταιρείες διαχείρισης αποβλήτων σε παγκόσμιο επίπεδο έχουν υιοθετήσει το φυσικό αέριο ως καύσιμο για οχήματα αποκομιδής σκουπιδιών, για δημοτικούς και ιδιωτικούς στόλους, με πολλά απορριμματοφόρα να τροφοδοτούνται από το αέριο βιομεθάνιο που παράγεται σε χώρους υγειονομικής ταφής απορριμμάτων (Χ.Υ.Τ.Α.)

Σε ορισμένες εφαρμογές ο ιδιοκτήτης ή ο οδηγός του οχήματος μπορεί να επιλέξει την εγκατάσταση ενός συστήματος διπλού καυσίμου (dual fuel), ούτως ώστε το όχημα να κινείται με πετρέλαιο και με φυσικού αέριο, δίνοντας τη δυνατότητα στον οδηγό, όταν δεν υπάρχει επαρκής ποσότητα βιοαερίου να κινούν το όχημα με Diesel.

 

 scania

 

Τραίνα CNG και LNG

Τα τρένα είναι μια σχετικά πρόσφατη εφαρμογή για το φυσικό αέριο. Ενώ η πειραματική μελέτη τέτοιων χρήσεων έχει τελειοποιηθεί εδώ και αρκετά χρόνια , εφαρμογές μεγάλης εμπορικής κλίμακας έχουν αρχίσει μόνο τα τελευταία χρόνια. Το Περού, η Σουηδία και η Ινδία έχουν αναπτύξει σχετικά προγράμματα σιδηροδρόμων με την Σουηδία να χρησιμοποιεί και βιομεθάνιο, δηλαδή το Φυσικό Αέριο που παράγεται από απόβλητα με χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.

Το 2011, στην Ρωσία αναπτύχθηκε το τραίνο GT1-001 που κινείται με μια μηχανή που φέρει τουρμπίνα αερίου και ηλεκτρική ικανή  να σύρει 16.000 τόνους σε 170 βαγόνια, ένα νέο παγκόσμιο ρεκόρ για μια μόνο κινητήρια μηχανή με κινητήρα εσωτερικής καύσης.

Στον Καναδά, μια κοινοπραξία εργάζεται για την ενσωμάτωση της Westport τεχνολογίας υψηλής πίεσης υγρού ψεκασμού (HPDI) και της τεχνολογίας φυσικού αερίου σε μια μηχανή σιδηροδρόμων που έχει διαθέσει η Καναδική Εταιρεία Σιδηροδρόμων (CN).

 

 train

 

CNG Ταχύπλοα σκάφη και LNG πλοία

Η ναυτιλιακή βιομηχανία υιοθετεί όλο και περισσότερο το φυσικό αέριο ως καύσιμο επιλογής. Ειδικότερα, οι κατασκευαστές πλοίων και οι διαχειριστές εκμετάλλευσης αυτών των στόλων επιδιώκουν να συμμορφώνονται με τους αυστηρούς κανονισμούς του Διεθνούς Ναυτιλιακού Οργανισμού (ΙΜΟ) που διέπουν τις εκπομπές των καυσαερίων των πλοίων και στρέφονται σε μηχανές διπλού καυσίμου που χρησιμοποιούν CNG ή LNG και Diesel.

Τα τελευταία δύο έτη έως τα μέσα του 2012 έχουν νηολογηθεί 20 νέα πλοία που χρησιμοποιούν σαν καύσιμο το LNG κυρίως στα νορβηγικά ύδατα συμπεριλαμβανομένων των επιβατηγών οχηματαγωγών πλοίων και σκαφών εφοδιασμού ανοιχτής θαλάσσης. Αρκετά επίσης πλοία είναι σε κατασκευή συμπεριλαμβανομένου του κρουαζιερόπλοιου της Viking Line, το MS Viking Grace και το υψηλής ισχύος RO-RO ferry το οποίο κατασκευάστηκε στην Αυστραλία και φέρει μηχανές τουρμπίνας αερίου της General Electric (GE).

Επιπλέον, πολλά σχέδια έχουν αναφερθεί για τα μεγάλα πλοία μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων, φορτηγών πλοίων, δεξαμενόπλοιων LNG, και πλοίων μεταφοράς αυτοκινήτων.

 boat

 

CNG και LNG αεροσκαφών

Η χρήση του φυσικού αερίου για καύσιμο σε αεροσκάφη έχει διερευνηθεί μέσω μελέτης σχεδιασμού και πειράματος και η εμπορευματοποίηση πλησιάζει. Αεροσκάφη σταθερής πτέρυγας από ένα μικρό μονοκινητήριο αεροπλάνο έως ένα μεγάλο μαζικής μεταφοράς (Antonov AN-225) και ακόμα και ελικόπτερα έχουν τροφοδοτηθεί με φυσικό αέριο σαν καύσιμο.

Το 2012 η Boeing ανέφερε στο πρόγραμμα «SUGAR Freeze» που σχετιζόταν με την αποθήκευση κρυογενικού καυσίμου, με αποτέλεσμα η μελέτη να ολοκληρωθεί με συνέπεια  την μείωση κατανάλωσης καυσίμου έως και 62% για την ίδια απόσταση.

 

plane

Αποθήκευση καυσίμου στα οχήματα

Το καύσιμο συνήθως αποθηκεύεται σε φιάλες υψηλής πίεσης, ως συμπιεσμένο φυσικό αέριο (Compressed Natural Gas CNG). Όπως υποδηλώνει το όνομα, το συμπιεσμένο φυσικό αέριο συμπιέζεται σε μια φιάλη υψηλής πίεσης, συνήθως σε πίεση περίπου 250 bar (ή χαμηλότερα 200bar σε ορισμένες περιοχές).

Αναδυόμενες μέθοδοι αποθήκευσης περιλαμβάνουν Υγροποιημένου Φυσικού Αερίου (LNG), η οποία είναι ήδη σε εμπορική χρήση και προσροφούμενο Φυσικού Αερίου (ANG), η οποία μέθοδος βρίσκεται ακόμα σε στάδιο ανάπτυξης.

fuelstorage 

CNG Δεξαμενές

Δεξαμενές Συμπιεσμένου Φυσικού Αερίου (CNG) είναι διαθέσιμες σε μεγάλο αριθμό διαφορετικών τύπων, όσον αφορά τα βάρη, τις διαμέτρους τα μήκη ούτως ώστε να ταιριάζουν σε διαφορετικές εφαρμογές. Κατά γενικό κανόνα, καθώς μειώνεται το βάρος της δεξαμενής αυξάνεται το κόστος. Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι δεξαμενές είναι διαθέσιμες για μίσθωση από μετατροπείς οχημάτων ή προμηθευτές φυσικού αερίου.

 

Οι τύποι των δεξαμενών Φυσικό Αερίου είναι οι ακόλουθοι:

Τύπος 1: Μεταλλική δεξαμενή κατασκευασμένη από χάλυβα. Είναι ο πιο κοινός τύπος δεξαμενής αλλά και ο πιο βαρύς και φθηνός.

Τύπος 2: Μεταλλική δεξαμενή εσωτερικά από χάλυβα με λεπτό τοίχωμα. Εξωτερικά από περιτύλιγμα με υλικό γυαλί, αραμίδιο ή άνθρακα, που καλύπτονται με εποξική ή πολυεστερική ρητίνη.

Τύπος 3: Μεταλλική δεξαμενή εσωτερικά από αλουμίνιο με λεπτό τοίχωμα. Εξωτερικά από περιτύλιγμα με υλικό γυαλί, αραμίδιο ή άνθρακα, που καλύπτονται με εποξική ή πολυεστερική ρητίνη.

Τύπος 4: Εξολοκλήρου πολυεστερική δεξαμενή με ειδική εποξική ρητίνη και ανθρακονήματα. Είναι πολύ ελαφριά δεξαμενή αλλά συγχρόνως η ακριβότερη όλων.

 

Το βάρος της Δεξαμενής CNG

Η σημαντικότητα του βάρους των δεξαμενών CNG μπορεί να ποικίλλει ουσιαστικά, ως προς την μέγιστη έως την ελάχιστη σημασία. Ουσιαστικά, ο κύκλος λειτουργίας του οχήματος καθορίζει την πιο κατάλληλη επιλογή των δεξαμενών αποθήκευσης στο όχημα.

Η αντίληψη που συχνά επικρατεί είναι ότι δεν μπορεί να αποθηκεύσει ικανή ποσότητα CNG  λόγω του βάρους των δεξαμενών και του υψηλού καταλαμβανόμενου χώρου από αυτές. Όμως, εάν επιλεγούν ελαφριές δεξαμενές που κοστίζουν όμως περισσότερο και ληφθούν σοβαρά υπόψιν οι απαιτήσεις σε καύσιμο του οχήματος ούτως ώστε να μην ανεφοδιάζεται συχνά τότε το ζήτημα του βάρους μπορεί να εξαλειφθεί.

 

 bustanks

 Κατά κανόνα όμως θα πρέπει σε γενικές γραμμές να γεμίζουν μία δεξαμενή CNG πιο συχνά από ότι ένα ρεζερβουάρ βενζίνης ή πετρελαίου.

Όταν ο χρήστης έχει Φυσικό Αέριο στο σπίτι του θα μπορεί να ανεφοδιάζεται από το δίκτυο του Φυσικού Αερίου που έχει, χρησιμοποιώντας τον οικιακό συμπιεστή και γλιτώνοντας την επίσκεψη στο βενζινάδικο. Σε όλες τις περιπτώσεις όμως η εξοικονόμηση κόστους σε σχέση με την βενζίνη ή το Diesel κάνουν την ταλαιπωρία να φαίνεται μικρή.

Για τα βαρύτερα οχήματα τα πράγματα είναι πιο απλά. Καινοτόμες λύσεις με τοποθέτηση των δεξαμενών κάτω από το κρεβάτι της καμπίνας του οδηγού ή στην οροφή έχουν βρεθεί. Στις περιπτώσεις των λεωφορείων οι δεξαμενές τοποθετούνται στην οροφή και έτσι κατανέμεται το βάρος τους ομοιόμορφα σε όλο το σασί του λεωφορείου.

 

Αντοχή των Δεξαμενών CNG

Οι δεξαμενές CNG πρέπει να έχουν ισχυρή δομή ούτως ώστε να αντέχουν τις υψηλές πιέσεις αποθήκευσης του Φυσικού Αερίου. Πριν την πώληση και κατά την διάρκεια της κατασκευής οι δεξαμενές Φ.Α. ακολουθούν συγκεκριμένους κανόνες και πρότυπα παραγωγής ούτως ώστε να διασφαλίζεται η αξιοπιστία τους.

Υποβάλλονται επίσης σε ένα ευρέως φάσμα δοκιμών, και μαρκάρονται με ειδικό τρόπο. Κατά την διαδικασία τοποθέτησης τους πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα ούτως ώστε να αποφεύγεται η τριβή του μετάλλου με το σταθερό μέρος του αυτοκινήτου. Επίσης πρέπει να λαμβάνεται μέριμνα κατά της σκουριάς της δεξαμενής.

 

Auto-a-metano 

 

Επιθεώρηση

Οι δεξαμενές CNG απαιτείται να ελέγχονται σε τακτική βάση. Οι διαδικασίες που απαιτούνται για να εξασφαλιστεί ότι οι δεξαμενές CNG είναι ασφαλείς ποικίλλουν, εξαρτώμενες από τον τύπο των δεξαμενών και των προτύπων με τα οποία η δεξαμενή έχει κατασκευασθεί. Οι δεξαμενές CNG πρέπει να μαρκάρονται με διακριτικά την ημερομηνία του τελευταίου ελέγχου και επίσης του επόμενου προγραμματισμένου ελέγχου.

truckstanks 

 

Δεξαμενές LNG

Οι διαφορές μεταξύ συμπιεσμένου φυσικού αερίου (CNG) και του υγροποιημένου φυσικού αέριου (LNG) είναι οι μέθοδοι παραγωγής και αποθήκευσης. Και τα δύο καύσιμα είναι κυρίως μεθάνιο (CH4). Το LNG είναι Φυσικό Αέριο παγωμένο στους -162oC (-212°F) ούτως ώστε να είναι υγρό. Το  μεγάλο πλεονέκτημα του LNG ως προς το CNG είναι ότι το καύσιμο που περιέχεται στον ίδιο όγκο είναι 600 φορές περισσότερο.

Σε γενικές γραμμές, το LNG χρησιμοποιείται για βαρύτερα οχήματα, που λογικά έχουν μεγαλύτερες απαιτήσεις σε καύσιμα ενώ το CNG σε μικρότερα οχήματα. Η κατασκευή των δεξαμενών LNG περιλαμβάνει σημαντική μόνωση  εξωτερικά της ούτως ώστε να κρατάει το υγροποιημένο καύσιμο σε χαμηλές θερμοκρασίες τουλάχιστον για 2 εβδομάδες ή και περισσότερο.

 

Προσροφημένο Φυσικό Αέριο (ANG)

Αυτή η μέθοδος αποθήκευσης βρίσκεται ακόμα σε πειραματικό στάδιο από πλήθος ιδρυμάτων και ινστιτούτων που την μελετούν.  Περιλαμβάνει την αποθήκευση Φυσικού Αερίου σε νανοπορώδες υλικό, συνήθως άνθρακα, σε χαμηλότερη πίεση περίπου 35 bar. Το πλεονέκτημα της μεθόδου ANG είναι όπως και στην μέθοδο LNG, ότι το καύσιμο είναι αποθηκευμένο σε υψηλότερη πυκνότητα.