Dopunjavanje goriva za KPG vozila – O KPG-u i KPG vozilima
Šta je prirodni gas?
Prirodni gas je mešavina ugljovodoničnih jedinjenja koja postoji u prirodi i formirana je tokom miliona godina raspadanjem organskih materija kao što su drveće i životinje.
Obično se nalazi zarobljen u podzemnim rezervoarima, bilo u džepovima gasa, bilo zarobljen u supstratu kao što su pesak i ulje, a izdvaja se ili kao nusproizvod pri vađenju nafte ili kao samostalna sirovina.
Metan je glavna komponenta prirodnog gasa i obično čini preko 90% prirodnog gasa koji se distribuira putem gasovoda. U ostala ugljovodonična jedinjenja koja se u prirodnom gasu mogu naći u malim količinama spadaju etan, propan i butan.
Najveći deo prirodnog gasa koji se troši u Velikoj Britaniji se trenutno dobija iz Severnog mora. Gasne struje dobijene iz rezervoara sadrže prirodni gas, tečnosti i druge materije. Neophodna je dodatna obrada da bi se odvojio gas od tečnosti i da bi se uklonile nečistoće. Najpre se gas odvaja od slobodnih tečnosti kao što su nafta, ugljovodonični kondenzat, voda i zahvaćene čvrste materije. Izdvojeni gas se zatim dalje obrađuje da bi se ispunili određeni zahtevi. Postrojenje za dehidrataciju reguliše sadržaj vode, postrojenje za obradu gasa uklanja određene ugljovodonične komponente da bi se ostvarile specifikacije vezane za tačku rošenja ugljovodonika, a postrojenje za oplemenjivanje gasa uklanja vodoniksulfid i druga sumporna jedinjenja, ako postoje. Prirodni gas je bez mirisa, tako da mu se dodaju odoranti koji mu daju karakterističan „miris gasa”.
Šta je KPG?
KPG je skraćenica za komprimovani prirodni gas i taj pojam se koristi za metan ili prirodni gas koji se čuva pod pritiskom (obično na 250 bara). Prirodni gas ostaje u gasnom stanju tokom celog procesa sabijanja.
Da bi se uvećala količina skladištenog gasa unutar date zapremine (npr. u rezervoaru za gorivo) gas se sabija pod veoma velikim pritiskom i skladišti u specijalne cilindre.
Gas se sabija pomoću recipročnih (klipnih) kompresora visokog pritiska.
Šta su KPG vozila?
KPG vozila su vozila na prirodni gas i u stvari su standardna vozila prilagođena radu na KPG.
Postoje tri tipa vozila za prirodni gas: namenska, dvogorivna (Bi-Fuel) i dvogorivna (Dual Fuel) vozila. Namenska vozila rade isključivo na prirodni gas. Bi-Fuel dvogorivna vozila rade na KPG ali zadržavaju mogućnost upotrebe benzina kao rezervnog goriva. Motor može da radi na obe vrste goriva ali ne istovremeno. Kompresioni odnos motora mora ostati na nivou pogodnom za rad na benzin. Trenutno ovaj tip motora se koristi skoro isključivo kod vozila težine do 3.500 kg. Dual Fuel motori izvedeni su iz dizel-motora. Mala količina dizela se i dalje koristi kao izvor paljenja. Prirodni gas kao primarno gorivo meša se sa ulazećim vazduhom. Dual Fuel motori se automatski pale usled kompresije i ne zahtevaju svećice.
 KPG viljuškar – Qantasov magacin u Australiji |
Sabijeni prirodni gas se skladišti unutar vozila u cilindrima postavljenim sa zadnje, donje ili gornje strane vozila. Prirodni gas se dovodi u motor pomoću regulatora pritiska (najčešće postavljen u odeljku motora) koji snižava njegov pritisak. Kod karburatorskih motora gorivo ulazi u karburator (putem specijalnog mešača za gorivo i vazduh) pod skoro atmosferskim pritiskom kroz specijalno konstruisani mešač prirodnog gasa u kome se on meša sa vazduhom. Kod vozila sa ubrizgavanjem goriva prirodni gas ulazi u brizgaljke pod relativno niskim pritiskom (do oko 6 bara, 90-100 psi). U svakom slučaju, prirodni gas tada ulazi u komoru za sagorevanje u motoru i pali se da bi stvorio snagu potrebnu za pokretanje vozila. Posebni solenoidni ventili sprečavaju prodiranje gasa u motor kada je on isključen. |
 Onyx kamion za odnošenje smeća na KPG – Pariz, Francuska |
Kod dvogorivnih vozila birač goriva reguliše dovod ili prirodnog gasa ili benzina. (Kod nekih sistema prebacivanje se vrši automatski kada vozilo ostane bez prirodnog gasa.) Pokazivač goriva se ugrađuje u instrument-tablu ili se vezuje na obični pokazivač goriva da bi vozač mogao da odredi količinu prirodnog gasa preostalu u rezervoaru za gorivo.
Šta su stanice za punjenje KPG-om?
Stanice za punjenje KPG-om predstavljaju kolektivni pojam za kompletnu instalaciju potrebnu za dopunjavanje goriva u vozila koja koriste sabijeni prirodni gas i sastavljenu pre svega od izvora gasa, kompresora gasa, skladišnih cilindara, table prioriteta i uređaja za distribuciju.
KPG stanice postoje u mnogo raznih oblika i veličina ali sve sadrže ove osnovne komponente.
Stanice za dopunjavanje mogu se razvrstati u dve glavne grupe – vremensko punjenje (tj. sporo punjenje) i brzo punjenje.
Stanice za sporo punjenje koriste kompresor za direktno punjenje vozila tokom određenog vremenskog perioda, obično dok je vozilo parkirano preko noći. Ove stanice zato ne zahtevaju skupe elektronske uređaje za distribuciju, ali su ograničene time što nisu pogodne za punjenje na javnim mestima ili prilazima benzinskih pumpi.
Ovaj tip stanica pogodan je za velike autobuske depoe u koje se svake noći vraćaju sva vozila.
Brzo punjenje je češći pristup za laka vozila kao što su automobili ili taksi-vozila i pogodno je za korišćenje na prilazima benzinskih pumpi.
Kod ovih stanica gas se distribuira iz statičkih skladišnih cilindara u kojima se gas čuva pod visokim pritiskom (250 bara). Gasni kompresori neprekidno održavaju visok pritisak periodičnim uključivanjem i isključivanjem kada je potrebno nadomestiti gas koji se ispusti pri svakom dopunjavanju vozila.
Ova postavka je idealna za benzinske pumpe ili za ona mesta na kojima je potrebno brzo punjenje jer vozila moraju da odu sa te lokacije.
Stanice za brzo punjenje pogodne su za automobile, taksi vozila, kombije, kamione za odnošenje smeća i teške kamione, ali se na ovaj način mogu dopunjavati sve vrste vozila.
Bezbednost
KPG, koji je uvek u gasnom stanju, bezbedniji je od tradicionalnih tečnih goriva kao što su benzin i dizel iz više razloga. Prvo, u slučaju curenja goriva, gas će se brzo raspršiti naviše, dok se tečna nakupljaju na zemlji stvarajući potencijalnu opasnost od požara.
Drugo, KPG ima mnogo višu temperaturu paljenja od tečnih goriva (580 °C naspram 220 °C kod benzina), pa je zato mnogo manji broj potencijalnih izvora paljenja u slučaju curenja gasa.
Treće, KPG ima uzan opseg zapaljivosti, paleći se samo kada je koncentracija vazduha između 5 i 15% (kod benzina sadržaj vazduha je između 1 i 8%).
Prirodni gas je nije toksičan ni korozivan i neće zagaditi podzemne vode.
Sagorevanjem prirodnog gasa ne nastaju značajne količine aldehida i drugih toksina u vazduhu, što je mana benzina i nekih drugih alternativnih goriva.
Još jedna bezbednosna osobina koju poseduju vozila na prirodni gas je ta da su skladišni cilindri i u vozilima i na stanicama za dopunjavanje izrađena od veoma čvrstog materijala i zaštićena su sigurnosnim ventilima i drugim sigurnosnim uređajima.
Ovi cilindri prolaze veliki broj strogih testova kao što su otpornost na vatru, udarce, mehanička oštećenja itd.
Proces dopunjavanja na distributivnoj pumpi je takođe veoma bezbedan zato što je ceo sistem hermetičan, čime se sprečava bilo kakvo curenje ili prosipanje proizvoda.
Alternativna goriva
Alternativna goriva za transport razmatrana su mnogo godina.
Nije u pitanju nikakva nova tehnologija, već prosta činjenica da su rezerve nafte iscrpne i da zavisnost od nafte ima druge implikacije kao što su bezbednost nabavke i pitanje cena.
Glavna alternativna goriva su sledeća:
- Dizel sa ultraniskim sadržajem sumpora – To je dizel gorivo koje podržava ili specifikaciju Euro4 ili specifikaciju goriva predloženu od strane Komonvelta za primenu u 2006. godini. Specifikacije Euro4 goriva objavljene su u Direktivi 98/70/EC Evropske Zajednice 1998. godine, a nivo sumpora je postavljen na ispod 50 ppm. Ovo gorivo je već zamenilo klasičan dizel koji ima nivo sumpora >1000 ppm i zameniće dizel niskog sadržaja sumpora koji je sada široko rasprostranjem ali čiji je nivo sumpora <500 ppm.<500 ppm.
- Biodizel i biogas – Biodizel je generički naziv za goriva dobijena transesterifikacijom biljnih ulja. Time se proizvodi gorivo sa svojstvima sagorevanja veoma bliskim čistom dizelu, ali manje viskoznosti. Naziv „biodizel” se često odnosi na metilestar ulja uljane repice (RME), preovlađujući biodizel u Evropi. Esterifikovano ulje soje je glavni izvor tog goriva u SAD-u i naziva se „sojin dizel”.
- Tečni prirodni gas – TPG je takođe prirodni gas ali u tečnom stanju. Metan prelazi u tečno stanje na -161 °C i obično se hladi na -180 °C radi prelaska u tečno stanje i zahteva vakuumski izolovane kriogene rezervoare kako bi se održao u tečnom stanju radi skladištenja.
- Tečni naftni gas – TNG se sastoji uglavnom od propana, propilena, butana i butilena u raznim proporcijama zavisno od mesta nalazišta. Komponente TNG su gasovi na normalnim temperaturama i pritiscima, ali lako mogu preći u tečno stanje radi skladištenja. To se postiže ili povećanjem pritiska na oko 8 atmosfera ili snižavanjem temperature.
- Vodonik – Vodonik je hemijski element najmanje molekularne mase i ne nalazi se u slobodnom stanju na Zemlji. Zbog svoje velike reaktivnost uvek se vezuje za druge molekule i kao rezultat toga vodonik za automobilsku upotrebu se mora proizvesti veštački. Vozila mogu da sagorevaju čist vodonik u motoru SUS ili ga koriste u gorivnim ćelijama radi pokretanja elektromotora. Gorivne ćelije se generalno smatraju dugoročno isplativima zato što, iako zahtevaju kompleksnije izmene postojećih vozila, obezbeđuju veću energetsku efikasnost a time i prelazak većih rastojanja uz istu količinu goriva.
- Struja – Danas se koriste mnoga električna vozila, kao što su viljuškari, dostavna vozila za mleko i neka manja putnička vozila. Većina električnih vozila ima mali radijus kretanja i zahteva često punjenje, pa je zato ova mogućnost ograničena na unutargradski transport. Hibridna vozila, kao što su ona koja koriste struju i gas, imaće u budućnosti veći radijus kretanja.
Ekološki problemi
 |
Mnogo je razloga zašto bi neko želeo da investira u alternativna goriva, a među najvažnije spadaju ekološki, ekonomski, preduzetnički i tehnološki razvoj. Rad vozila na prirodni gas može smanjiti ili otkloniti sledeće:
|
Smanjenje štetnih emisija može biti značajno:
- Ugljendioksid – 22-24% smanjenje u odnosu na benzin, 10% u odnosu na dizel
- Ugljenmonoksid – 76% smanjenje u odnosu na benzin; KPG i dizel imaju nizak sadržaj
- Azotni oksidi – 83% smanjenje u odnosu na benzin, 80% u odnosu na dizel
- Ugljovodonici – 88% smanjenje u odnosu na benzin, 80% u odnosu na dizel
- Benzen – 99% smanjenje u odnosu na benzin, 97% u odnosu na dizel
- Olovo – 100% smanjenje u odnosu na benzin, nije primenljivo na dizel
- Čestice – nije primenljivo na benzin, eliminisano kod dizela
- Sumpor – skoro 100% smanjenje u odnosu na benzin, skoro 100% u odnosu na dizel
Prirodni gas gori sporije od benzina i dizela, čime se smanjuje habanje i povećava radni vek motora.
U prirodnom gasu nema olova, tako da nema taloženja olova na svećicama, a njihov radni vek se produžava 2 do 3 puta.
Velike stanice za KPG dodatno opravdavaju izdatke za gasovodnu infrastrukturu.
Bolja iskorišćenost resursa – nacionalna podrška za vozila na prirodni gas zbog ekonomičnosti i zamene nafte prirodnim gorivom.
Komprimovani prirodni gas je između 30% i 60% manji od klasičnih goriva
Bezbednost dopremanja – Zemlje zavisne od uvozne nafte mogu obezbediti određenu zaštitu u slučaju međunarodne naftne krize modifikovanjem transportnih sredstava za rad na prirodni gas.
