Perspektywy gazowego napędzania pojazdów. Gazem!

Transkrypt

1 Perspektywy gazowego napędzania pojazdów. Gazem! Autor: Wojciech Kwinta ( Nafta & Gaz Biznes lipiec-sierpień/2004) Po świecie jeździ ok. 3,5 mln pojazdów na NGV. Na Europę z tej puli przypada niecałe pół miliona. By stymulować rozwój CNG dla samochodów, tworzy się i realizuje programy krajowe i międzynarodowe. Jednym z ważniejszych europejskich projektów jest Target 2020, zakładający, że do roku 2020 ok. 10% pojazdów zasilanych będzie sprężonym gazem ziemnym, ok. 5% biogazem i tyle samo wodorem. W tym czasie ma powstać 25 tys. do 30 tys. ogólnodostępnych stacji tankowania (całodobowych). Gaz ziemny jako paliwo dla samochodów to niewątpliwie kusząca propozycja. Jednak do stworzenia sensownego rynku niezbędny jest harmonijny rozwój infrastruktury i równolegle floty pojazdów. Rozbudowę rynku zasygnalizował zarząd Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa, przystępując do realizacji Programu rozwoju rynku pojazdów zasilanych sprężonym gazem ziemnym. W myśl jego założeń liczba aut zasilanych w ten sposób ma osiągnąć w 2010 r. poziom 20 tys. Ma to również spowodować, że gaz ziemny zdobędzie 2% udziału w rynku paliw. Czas pokaże, czy te plany zostaną zrealizowane. Na razie zaczynamy prawie od zera: w kraju jeździ ok. 200 pojazdów NGV (Natural Gas Vehicle), a spośród 24 stacji tankowania jedynie pięć jest ogólnodostępnych. W ramach programu PGNiG planuje budowę w ciągu trzech lat ok. 30 ogólnodostępnych stacji ze sprężonym gazem ziemnym (CNG). Budowa jednej stacji to koszty rzędu 1,5 mln zł (wydajność rzędu 900 do 1200 Nm3/h). Problem ze stacjami polega na tym, że na początku są deficytowe. Stacja musi być zaplanowana na pewien wymiar, by obsłużyć zaplanowaną liczbę samochodów, podczas gdy tych samochodów jeszcze nie będzie mówi dr inż. Marek Rudkowski z krakowskiego Instytutu Nafty i Gazu (INIG). Pojawia się więc kwestia wstępnej nieopłacalności stacji, jednak nie ma wyjścia: gazownicy muszą zainwestować. Wzory z zagranicy Są jednak dodatkowe możliwości rozwoju, np. zastosowanie sprężarek garażowych czy budowa małych stacji dostosowanych do potrzeb klienta. W przypadku rozbudowy infrastruktury od mniejszych stacji koszty byłyby niższe. Niewielkie sprężarki garażowe oferuje spółka NGV Autogas (sprężarki firmy FuelMaker). W Polsce jest ich dosłownie kilka, na świecie ok. 10 tys.

2 Tę metodę rozwijania rynku NGV stosują takie kraje, jak Francja, Kanada czy USA. Cena urządzenia wynosi 7 8 tys. euro, a jego zaletą są niskie koszty eksploatacji wymaga zasilania 1,5 kw, przez noc można zatankować samochód. Sprężarka garażowa pracuje pod ciśnieniem 2 3 bar i robi to dość cicho: na poziomie 45 db, czyli mniej więcej jak lodówka. Ma także wysoką trwałość może przepracować ok. 4 tys. godzin bez konieczności remontu. Jeszcze mniejsze sprężarki, o wydajności 1,5 Nm3/h kosztują nawet 1,5 do 2 tys. euro. Ciekawe rozwiązanie wprowadzili Amerykanie: w miejscach, gdzie nie ma wielkiego zapotrzebowania na CNG, zamiast budować drogie stacje, tworzą sieć punktów tankowania oddalonych od siebie o 30 do 50 km. Punkty mają dostęp do gazowej sieci średnioprężnej, a niezbędne do tankowania ciśnienie 25 MPa zapewnia dojeżdżający agregat sprężarkowy. Doładowanie wystarcza na kilka dni, a najdroższy element systemu, czyli sprężarka, dość szybko się amortyzuje rotacyjnie, obsługując kilka punktów tankowania. Zaletą takiego podejścia jest łatwość likwidacji i przeniesienia w inne miejsce nierentownego punktu lub jego rozbudowa (instalacja stałej sprężarki) w razie wystarczającego zainteresowania klientów. W opinii dr. Rudkowskiego, sprężarki garażowe i niewielkie stacje czy punkty tankowania mogą być podstawową metodą popularyzacji CNG dla samochodów. Po świecie jeździ ok. 3,5 mln pojazdów na NGV. Na Europę z tej puli przypada niecałe pół miliona. By stymulować rozwój CNG dla samochodów, tworzy się i realizuje programy krajowe i międzynarodowe. Jednym z ważniejszych europejskich projektów jest Target 2020, zakładający że do roku 2020 ok. 10% pojazdów zasilanych będzie sprężonym gazem ziemnym, ok. 5% biogazem i tyle samo wodorem. W tym czasie ma powstać 25 tys. do 30 tys. ogólnodostępnych stacji tankowania (całodobowych). Dzięki nowym przepisom stacje CNG będą lokalizowane przy tradycyjnych stacjach paliwowych. Najmocniej zaangażowane w projekt są Francja, Niemcy i Włochy. Trwa też realizacja programu czystego transportu miejskiego CIVITAS. W ramach tego programu pojawiły się autobusy na CNG w Grazu w Austrii. Z kolei Europejska Komisja Ekonomiczna ONZ przygotowała projekt błękitnego korytarza (Blue Corridor) umożliwiający przejazd pojazdami NGV od Helsinek przez Moskwę do Madrytu. Takie rozwiązanie otworzyłoby drogę dla ekologicznego ciężkiego transportu międzynarodowego. W pracach nad rozwojem zastosowania gazu ziemnego w transporcie pomaga organizacja światowa International NGV Agency z siedzibą w Nowej Zelandii. Jednak warunkiem globalnego sukcesu rozwoju NGV jest pojawienie się fabrycznej oferty pojazdów dostosowanych do CNG. Zagwarantuje to spełnienie wszelkich wymaganych standardów. Taką produkcję podjęto w Niemczech i we Włoszech, jednak w tej chwili większość pojazdów to adaptacje. Autobusy CNG produkują m.in. Volvo, Jelcz, Man czy Neoplan. Zasilane gazem ziemnym lub (częściej) dwupaliwowe samochody osobowe i minibusy produkują np. Iveco, Opel (model Zafira), Peugot, Renault, Citroen, Volvo i Fiat. W Polsce jeszcze takich modeli dla prywatnych odbiorców się nie sprzedaje. Istotnym elementem rynku NGV są też

3 wszelkie ciężarówki, pojazdy komunalne i w przemyśle wózki widłowe. By opłacało się stosować CNG w pojazdach, na polskim rynku musi zostać spełniony szereg kryteriów. Do najważniejszych należą: zapewnienie możliwości tankowania oraz cena gazu ziemnego konkurencyjna w stosunku do oleju napędowego, benzyny i propanu-butanu (LPG). Przede wszystkim trzeba zbudować stacje, musi też być zagwarantowana cena gazu tak jak w Niemczech, gdzie z wyprzedzeniem 8 do 10 lat wiadomo jak będzie się kształtowała cena gazu w stosunku do innych paliw komentuje ten problem dr Marek Rudkowski. Chodzi o ustalenie parytetu cenowego: przyjmuje się, że cena 1 m3 gazu nie może przekraczać połowy ceny 1 litra ON. W tej chwili cena CNG to ok. 1 zł netto. Tę korzystną wartość należy traktować jak promocję, gdyż uwzględniając koszty operacyjne (koszty sprężania gazu, materiałów, obsługi pojazdów i stacji), należy liczyć się z ceną 1 m3 gazu na poziomie 1,30 1,40 zł netto. Dlatego ważne jest, by ustalić na dłuższy okres parytet ceny gazu do oleju napędowego tak, by nie przekroczyła ona 50% ceny ON, i nie wprowadzać za wcześnie akcyzy. Docelowo sensownie zbudowana sieć stacji musi mieć odpowiednią gęstość. Niemieckie założenia przyjmują, że odległości między stacjami nie powinny przekraczać 5 km w miastach i 25 km poza nimi. W zależności od przeznaczenia stacji istotna staje się szybkość tankowania. Generalny podział rozróżnia stacje szybkiego i powolnego tankowania. Pierwsze zapewniają czas napełniania zbiorników na poziomie takim, jak podczas tankowania ON czy benzyny (3 7 minut w zależności od rodzaju pojazdu), jednak są najbardziej kosztochłonne. Stacje powolnego tankowania nie wymagają sprężania gazu do ciśnienia bar, ale niższe koszty wiążą się z czasem napełniania zbiorników rzędu 6 do 8 godzin. Takie rozwiązanie sprawdza się w miejscach, gdzie flota pojazdów ma dłuższą przerwę w tym samym czasie (tankuje się jednocześnie na wielu stanowiskach). Kolejny problem to magazynowanie energii w pojeździe. Podstawowa możliwość polega na gromadzeniu w zbiorniku sprężonego gazu. W pojemniku o objętości 50 dm3 można przechować prawie 12 Nm3 gazu przy ciśnieniu 250 bar. Masa takiego zbiornika to ok. 50 kg, masa gazu ok. 25 kg. Taka ilość CNG wystarcza do przejechania ok. 120 km samochodem z silnikiem o pojemności 2 dm3. Większa masa zbiorników niż w przypadku innych paliw jest pewną niedogodnością (np. przy przyspieszaniu czy hamowaniu). Mniejszą masę mają zbiorniki kompozytowe. Druga możliwość przechowywania to gaz skroplony, czyli LNG. Tu trudność polega na utrzymaniu temperatury rzędu 62 C. Za to 1 litr LNG to ok. 0,6 Nm3 gazu ziemnego. Oczywiście im większy pojazd, tym mniejszy problem z magazynowaniem paliwa. Największe trudności techniczne pojawiają się w małych samochodach. Źródłami gazu dla stacji mogą być bezpośrednio kopalnie gazu, wysokoprężna lub średnioprężna sieć przesyłowa oraz wolnostojące zbiorniki kriogeniczne. Stacje kopalniane minimalizują koszty sprężania, jednak nie dają swobody wyboru położenia stacji. W Przemyślu, gdzie jeździ 25 autobusów CNG, ze względów ekonomicznych zbudowano nową stację mimo istnienia

4 kopalnianej. Sieć wysokoprężna nie może znajdować się w miastach, więc najczęściej do dyspozycji pozostają sieci średnioprężne (zatem trzeba sprężać gaz). Zbiorniki kriogeniczne z gazem skroplonym (LCNG) typowo mają pojemność 60 tys. litrów i wystarczy je napełniać co kilka miesięcy. Dzięki stosunkowo prostej regazyfikacji mogą służyć do tankowania CNG lub zasilać pojazdy bezpośrednio gazem skroplonym (LNG). Inne problemy związane z zastosowaniem CNG w pojazdach wiążą się z okresem oczekiwania na budowę stacji (uzgodnienie lokalizacji i zatwierdzenia projektu może trwać nawet 15 miesięcy przy samej inwestycji trwającej 3 do 6 miesięcy) i brakiem odpowiednich regulacji prawnych dla rozwoju NGV. Ta sytuacja ulegnie zmianie po wprowadzeniu jednolitych przepisów opracowanych przez krakowski INIG. Decyzja o zastosowaniu CNG w firmowej flocie pojazdów powinna być poprzedzona przygotowaniem studium wykonalności i analizą kosztów. Te zagadnienia porusza publikacja Gaz ziemny dla pojazdów autorstwa Jan Sasa i Krzysztofa Kwaśniewskiego z AGH. Rozwój rynku NGV w Polsce generalnie idzie w dwóch kierunkach: zasilania autobusów miejskich oraz pojazdów komunalnych. Biorąc pod uwagę rozwinięty rynek LPG, należy przyjąć, że gaz ziemny w samochodach osobowych i dostawczych czy taksówkach to etap znacznie późniejszy. CNG ma niewątpliwe zalety ekonomiczne (koszty eksploatacji) oraz ekologiczne (niska emisja zanieczyszczeń w porównaniu z innymi rodzajami paliw), jednak bez promocji gazu (dotacje do produkcji pojazdów, ograniczenie podatków, parytet cenowy) nie ma co liczyć na sukces. Paliwa gazowe kwestia jakości Zapewnienie odpowiedniej jakości paliwom wydaje się wymaganiem oczywistym. Jednak mimo istnienia odpowiednio przygotowanych laboratoriów oraz okreś-lenia przez Polski Komitet Normalizacyjny norm jakościowych nie istnieje niezależny system kontroli i monitorowania jakości paliw gazowych. Badaniem jakości paliw zajmują się laboratoria posiadające akredytację Polskiego Centrum Akredytacji. Należą do nich takie jednostki, jak Centralne Laboratorium Pomiarowo-Badawcze PGNiG (m.in. badania jakościowe i ilościowe gazów ziemnych), Zakład Technologii Oczyszczania i Nawaniania Paliw INIG w Warszawie (jakość paliw gazowych, w tym LPG), GE2 Laboratorium Analityki i Fizykochemii Paliw Węglowodorowych INIG w Krakowie (gaz ziemny, gazy płynne), Instytut Technologii Nafty w Krakowie (m.in. LPG) czy szwajcarska firma SGS (badania i kontrola jakości LPG). Badania LPG obejmują m.in. określanie składu metodą chromatografii gazowej, oznaczanie zawartości amoniaku, siarki, siarkowodoru i wody, określanie prężności par, wartości opałowej, gęstości i punktu rosy. Prowadzi się też badanie właściwości eksploatacyjnych płynnego paliwa gazowego i sprawdza liczbę oktanową LPG. W badaniach gazu ziemnego analizuje się m.in. skład metodą chromatografii gazowej, oznacza zawartość składników węglowodorowych i

5 nieorganicznych, określa zawartość wody i oznacza punkt rosy oraz określa ciepło spalania, wartość opałową, gęstość, gęstość względną i liczbę Wobbego. Są więc przygotowane laboratoria, są też odpowiednie normy dla paliw: PN-ISO (Gaz ziemny określenie jakości gazu stosowanego jako sprężone paliwo do pojazdów) oraz PN-EN 589:2003 (Paliwa do pojazdów samochodowych. LPG. Wymagania i metody badań). Nie ma natomiast nałożonego na producentów czy dystrybutorów żadnego obowiązku, by wykonywać takie badania. Zlecanie badań zależy jedynie od dobrej woli i potrzeby zlecającego. Jesteśmy gotowi do wykonywania badań jakości CNG na zgodność z normą ISO 15403, jednak nikt takich badań nam nie zleca stwierdza Grzegorz Rosłonek z laboratorium PGNiG. Podobne odpowiedzi padają we wszystkich laboratoriach, niezależnie od tego czy chodzi o gaz ziemny, czy o propan-butan. Trzeba przyznać, że taka sytuacja wydaje się dość kuriozalna: mamy armaty, ale mało kto chce strzelać. Dużej części producentów i dystrybutorów najwyraźniej nie zależy na potwierdzeniu w laboratorium jakości sprzedawanych paliw. Do wyjątków należy Statoil, który od zeszłego roku zleca kontrolę jakości sprzedawanego przez siebie LPG polskiej części firmy SGS (m.in. kontrolerzy zbierają próbki do analizy podczas nieoczekiwanych wizyt na stacjach). A problem jest, szczególnie w przypadku propanu-butanu. Ewentualne badania LNG na razie nie mają znaczenia, bo nie ma jeszcze w zasadzie żadnego rynku skroplonego gazu ziemnego. W przypadku CNG być może też nie ma o co kruszyć kopii: duża zawartość metanu decyduje o przydatności paliwa, jedynym problemem jest wilgotność, a poza tym zapewne wystarczą okresowe kontrole jakości gazu ziemnego dokonywane przez zakłady gazownicze. Natomiast LPG pozostaje zagadką. To, że jakość jest różna, widzą np. posiadacze wózków widłowych na propan-butan, zmuszeni do nieregularnego czyszczenia reduktorów (w zależności od jakości paliwa czasem wystarczy co dwa lata, ale czasem co 3 miesiące). Drugi problem to skład LPG: stosunek propanu do butanu powinien się zmieniać w zależności od pory roku. Latem przeważać powinien butan, zimą propan. Niezachowanie odpowiednich proporcji może sprawić kłopot właścicielom pojazdów od składu zależy prężność, a ta może być w niskiej temperaturze za mała. Nie odczują tego kierowcy samochodów dwupaliwowych (ruszą na benzynie i przełączą się na gaz po podniesieniu temperatury silnika), ale tam, gdzie LPG jest jedynym paliwem, pojazd może zostać unieruchomiony. Zanieczyszczenia i obecność innych węglowodorów w LPG mogą też tworzyć osady na butlach i tym samym zmniejszać ich objętość. Bez badań można oczywiście jeździć. Choć rynek CNG dopiero się rozwija, a na rynku LPG decyduje ekonomia, to jednak rodzi się pytanie: po co nam normy, jeżeli nie ma obowiązkowych badań? Można uwierzyć w zapewnienia producentów i dystrybutorów o trosce o jakość sprzedawanych paliw (choćby ze względu na dbałość o dobre imię marki), jednak zapewnienia te brzmiałyby zdecydowanie lepiej poparte badaniami w akredytowanych laboratoriach.