گاز طبیعی فشرده یا سی ان جی سوختی است که عمدتاً به عنوان جایگزینی برای بنزین ، گازوئیل و گاز مایع به کار می رود . سی ان جی نسبت به هر سه اینها آلودگی کمتری ایجاد می کند . همچنین ایمنی بیشتری در هنگام نشت دارد چون گاز از هوا سبک تر است و به سرعت پراکنده می شود .سی ان جی با فشرده سازی گاز طبیعی به صورت خام ایجاد می شود به گونه ای که حجمی که اشغال می کند کمتر از یک درصد حجمی است که گاز طبیعی در شرایط عادی اشغال می کند . گاز طبیعی عمدتاً از متان تشکیل می شود و از چاه های گاز طبیعی ، چاه های نفتی و فراوری زباله ها ( بیو گاز ) می شود .
CNG چیست؟
گاز طبیعی فشرده است که در درجه حرارت معمولی و در فشار ۲۰۰ تا ۲۵۰ بار نگهداری می شود.گاز طبیعی به سه حالت زیر می تواند در خودرو ها مورد استفاده قرار گیرد.
- فشرده CNG: COMPRESSED NATURAL GAS
- مایع LPG: LIQUID PETROLEUM GAS
- جذب شده ANG: ABSORBED NATURAL GAS
اثرات عمده تبدیل سوخت به CNG
گاز CNG ، گازی به مراتب تمیزتر نسبت به سوخت بنزین از نظر آلاینده های خروجی اگزوز است . مقایسه سالم تر بودن گاز CNG نسبت به بنزین از این دیدگاه حائز اهمیت است که به واسطه حوادث مرگبار به وجود آمده ناشی از آلودگی ، جان انسان های زیادی گرفته شده که می توان به عنوان نمونه از حادثه دره میور بلژیک در سال 1930 نام برد که در یک روز 40 نفر به واسطه آلودگی ناشی از مه شدید که این شهر را در بر گرفته بود جان خود را از دست داده و یا در سال 1952 در شهر لندن تجمع آلودگی های واقع شده بر روی شهر لندن باعث از دست رفتن جان 4000 نفر شد .
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 .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 حجمی مساوی است و این موضوع به وضوح نشان دهنده ارزانی سوخت CNG نسبت به سوخت بنزین خواهد بود .این را هم باید اضافه کرد که انجمن جهانی خودروهای گازسوز در گزارش خود ایران را به عنوان دارنده بزرگ ترین ناوگان خودروهای گازسوز در جهان در سال 2011 معرفی کرد .
چرایی انتخاب سوخت CNG (گاز طبیعی) در وسایل نقلیه عمومی
- ارزان بودن: طبق بررسی انجام شده مشخص شد قیمت یک متر مکعب گاز طبیعی در نروژ، لهستان، روسیه، بلاروس، اتریش و آلمان به ترتیب 27، 41، 46، 49، 63 و 65 درصد قیمت یک لیتر گازوئیل است.
- تجدید پذیر: با اینکه منابع گاز طبیعی بسیار گسترده هستند، اما نمی توان آن را در دسته سوخت های تجدید پذیر به حساب آورد. با این حال مهمترین مولفه گاز طبیعی، متان است که می توان آن را از زباله، فاضلاب و فعالیتهای کشاورزی بدست آورد. همین موضوع باعث شده گاز طبیعی را نیز بتوان تا حدودی در دسته سوخت های تجدید پذیر در نظر گرفت.
- منابع داخلی: ایران 9/15% ازکل ذخایر کشف شده گاز طبیعی جهان را در اختیار دارد که در این زمینه بعد از روسیه رتبه دوم جهان را دارد. وجود منابع داخلی فراوان گاز نه تنها از نظر اقتصادی حائز اهمیت است بلکه از نظر سیاسی و استرتژیک وضعیت مناسبی را برای کشور در جهت استفاده داخلی و یا صادرات آن فراهم خواهد آورد.
- آلودگی کمتر: میزان انتشار CO2 وسایل نقلیه گاز سوز 20% تا 25% در مقایسه با خودروهای بنزینی کمتر است. ارزیابی های فنی نشان می دهد که تاکنون تنها خودروهای گاز سوز توانسته اند استاندارد تدوین شده توسط سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا را بدست آورند.
- ایمنی: گاز طبیعی به علت سبک بودن بعد از خارج شدن از مخازن ذخیره به سرعت بالا میرود. در صورتی که بنزین، زمانی که روی زمین بریزد بر روی آب قرار گرفته و تشکیل حوضچه می دهد. دمای احتراق گاز طبیعی 540 درجه بوده که تقریبا دو برابر دمای احتراق بنزین (232 درجه سانتی گراد) است. این امر باعث کاهش چشمگیر خطر انفجار یا احتراق خودروهای گاز سوز می شود. مخزن های CNG توسط مواد خاص و با تکنیکی خاصتر بدون نیاز به جوشکاری ساخته می شود. این مخزن ها دارای سخت ترین استانداردها هستند و آزمایشات مختلفی از قبیل آتش، گلوله، پرتاب از ارتفاع و .. را پشت سر می گذارد. لذا این مخزن سوخت در طول عمر مفید خود (20سال) از ایمنی کامل برخوردار هستند.
- پلی به مصرف هیدروژن: H2 و CH4 می توانند با یکدیگر ترکیب شوند و به نسبت دیگر سوخت های جایگزین آلایندگی بسیار کمتری ایجاد کنند. این ترکیب HCNG نام دارد که از هیدروژن و گاز طبیعی فشرده تشکیل می شود. هیدروژن در این ترکیب به عنوان کاتالیزور عمل می کند. افزودن هیدروژن به گاز طبیعی با بهبود بخشیدن به احتراق عملکرد موتور را بهتر می کند. بنابراین کارایی موتور افزایش و انتشار گازهای گلخانه ای به طرز چشمگیری کاهش می یابد.HCNG را می توان فرصت مناسبی برای استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت جایگزین و مقرون به صرفه دانست. با بهبود زیرساخت های تامین هیدروزن مورد نیاز به زودی می توان شاهد خودروهایی باشیم که قدرت آنها توسط هیدروژن خالص و سلولهای سوختی تامین می شود.
مقایسه سوخت CNG نسبت به سایر سوخت های هیدروکربنی از نظر فنی و موتوری
سوخت CNG نسبت به سایر سوخت های هیدروکربنی دارای پائین ترین نسبت کربن به هیدروژن ( 1 اتم کربن در مقابل 4 اتم هیدروژن ) است . لذا سوختن آن کربن کمتری بر جای گذاشته و در خودروهای گازسوز به علت کاهش قابل ملاحظه این رسوبات ( کربن) در منطقه احتراق ، ورودی سوپاپ ها ، سرپیستون ها و شیارهای رینگ ها ، امکان گریپاژ کردن قطعات به مراتب 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 گازسوز نیز کاهش می یابد که تمامی موارد ذکر شده نشان دهنده افزایش عمر مفید خودرو در هنگام استفاده از سوخت CNG نسبت به سوخت بنزین و همچنین LPG می باشد .
در این بین شاید هنوز افرادی باشند که با وجود شواهد بالا ، باز هم مُهر خشک کار کردن را بر پیشانی موتورهای گازسوز بزنند . ما برای رد این حرف دلیلی واضح تر و قابل لمس تر می آوریم .زمانی که موتور خودرو شما سرد است، بنزین بر روی دیواره سیلندرها تقطیر می شود و به پایین یعنی به سمت کارتل روغن سرازیر می شود . این مقدار اگر چه بسیار ناچیز و غیر قابل اندازه گیری است ولی در دراز مدت باعث خراب شدن روغن و از بین رفتن خاصیت روانکاری روغن می شود در حالی که گاز طبیعی حتی در دمای 10 درجه زیر صفر هم تقطیر نمی شود و حتی اگر در مجاورت روغن قرار گیرد باعث خراب شدن آن نخواهد شد . پس این نیز دلیل دیگری است که نشان می دهد کارکرد خشک موتورهای گاز سوز بیشتر یک ذهنیت اشتباه است چرا که تایید می کند روغن موتور خودروهای گاز سوز دیرتر خراب می شود .
مقایسه سوخت CNG نسبت به سایر سوخت های هیدروکربنی از نظر پیمایش خودرو
- از 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 32000 کیلومتر انجام می شود که در خودرو های گاز سوز تا 120000 کیلومتر دوام دارد .
- این سوخت قابل انتقال و مکش از مخزن خودرو نیست و احتمال سرقت سوخت کاهش می یابد . کما اینکه در صورت بالا رفتن قیمت سوخت معضل سرقت سوخت نیز اضافه می شود .
- زمان سوخت گیری سریع بین 4 تا 5 دقیقه و با احتساب زمان قبل از اتصال نازل ، میانگین فعلی کشور 30 دقیقه بوده که این عدد نمی تواند رسمیت داشته باشد ، زیرا این زمان به عوامل زیادی بستگی دارد که کمترین زمان 5 دقیقه و بیشترین آن می تواند حدود 2 ساعت وقت بگیرد .
- در صورت احتراق گاز طبیعی (CNG) ، گاز منو اکسید کربن در حدود 70 درصد و مواد آلاینده گازی غیر متانی 89 درصد واکسید نیتروژن 87 درصد کمتر می شود .
- از نظر ایمنی ، گاز طبیعی ایمن تر است . زیرا گاز طبیعی برخلاف بنزین در زمان وقوع حوادث و تصادفات در هوا نشر و پراکنده می شود اما حوضچه های بنزین بر روی زمین ایجاد خطر آتش سوزی می کنند .
- کپسول های ذخیره گاز مورد استفاده بسیار مستحکم تر از باک های سوخت بنزینی هستند .
برخی از خودروها با مصرف LPG گازسوز شده اند حال چه تفاوتی میان LPG و CNG وجود دارد ؟
بخش عمده ترکیب شیمیایی CNG را گازمتان تشکیل می دهد ، در صورتی که گاز LPG مخلوطی از پروپان ، بوتان و اندکی ترکیبات دیگر است CNG از متراکم کردن گاز طبیعی به دست می آید ، اما LPG محصول تقطیر و پالایش نفت خام در پالایشگاه ها است . متان حتی تحت فشارهای بالا نیز به صورت گاز باقی می ماند ، بنابراین CNG علیرغم فشار 250 بار یا psi 3600 هنوز حالت گاز دارد . البته گاز طبیعی را می توان در تأسیسات خاصی و با پایین آوردن دما تا حد 160 درجه سانتی گراد تبدیل به مایع کرد که در صورت آن را LNG می نامیم . گازهای پروپان و بوتان در دما و فشار اتاق حالت گاز دارند ، اما با یک تراکم متوسط می توان آنها را مایع LPG کرد . ازآنجا که ظرفیت تولید LPG در پالایشگاه ها محدود است ، بهتر آن است که آن را به عنوان سوخت برای مصارف خانگی در مناطقی که هنوز فاقد لوله کشی گاز طبیعی هستند ، استفاده کنیم ، چراکه ذخیره سازی و حمل و نقل آن آسان است .
آیا خودرویی که قبلا LPG سوز شده ، هم اکنون می تواند از CNG نیز استفاده کند ؟
خیر، زیرا این دو سوخت ماهیتاً متفاوت هستند . ارزش حرارتی آنها یکسان نبوده و جهت احتراق صحیح نیاز به درصد هوا به سوخت rati Air-fuel متفاوتی دارند .تفاوت دیگر اینکه فشار ذخیره سازی CNG به مراتب بالاتر از فشار مورد نیاز برای LPG است و به همین دلیل مخزن ذخیره ای که برای LPG طراحی و ساخته شده ، مناسب CNG نیست . به عبارتی ، خودروی شما باید برای استفاده از سوخت CNG تبدیل و تغییراتی در آن اعمال شود .
تبدیل خودرو به CNG سوز چگونه انجام می شود ؟
باک یا مخزن مخصوصی که اکثرا از جنس فوالد آلیاژی و ایمن ، در صندوق عقب خودروی شما نصب می شود و قطعات دیگر که بتواند گاز را در جهت احتراق به سمت موتور هدایت کند ، و نیز سیستم الکترونیکی که بتوان انتخاب سوخت ( بنزین یا گاز ) انجام داد در خودرو نصب می شود . مثل لوله انتقال گاز فشار باال ، رگوالتور برای کاهش فشار به میزان لازم برایمصرفدر موتور و قطعات دیگر .
آیا در صورتی که ذخیره CNG در خودرو تمام نشده ، می توان هنوز از بنزین استفاده کرد ؟
بله زمانی که شما خودرویتان را برای استفاده از CNG تبدیل می کنید ، هنوز کاربراتور ، باک بنزین و مدار سوخت رسانی جهت بنزین را روی خودرویتان دارید . بنابراین بهسادگی با زدن یک کلید روی داشبورد ، می توانید مسیر بنزین به سمت موتور را برقرار کنید ؛ اما به هرحال استفاده از CNG برای شما ارزان تر خواهد بود .
چگونه می توان پی برد که چقدر CNG در مخزن خودرو باقیمانده است ؟
از طریق یک گیج الکترونیکی مخصوص و چراغهای کلید تبدیل سوخت گاز و بنزین که در صفحه کیلومتر یا روی داشبورد نصب می شود . وقتی مخزن گاز پر است هر 4 چراغ کلید روشن است و با مصرف گاز این چراغ ها یکی یکی خاموش می شوند و درنهایت چراغ قرمز روشن می شود که در این زمان باید برای سوخت گیری مجدد به جایگاه مراجعه کرد . تقریبا مثل روشن شدن چراغ سوخت بنزین است که مسافت مشخصی هم با چراغ قرمز می توان رانندگی کرد.
با یک باک پر CNG، حداکثر چه مسافتی را می توان طی کرد ؟
یک باک CNG به طورمعمول معادل 10 تا 25 لیتر بنزین ، گاز طبیعی را در خود ذخیره می کند . بدیهی است اگر میزان مصرف خودرویتان را با واحد km/liter در این عدد ضرب کنید ، میزان مسافت تمایل پیمودن با یک باک پر از CNG به دست میآید برای مثال برای یک خودروی متوسط با حجم سیلندر 1300 سیسی این مسافت چیزی در حدود 100 تا 250 کیلومتر در خودروهای مختلف و بزرگی مخزن CNG خواهد بود . در صورت نیاز باافزودن تعداد باک می توان این مسافت را افزایش داد .
نکاتی مهم درباره سیستم حسگر فشار سوخت باک و انژکتور خودرو
