METAN JAKO PALIWO ALTERNATYWNE W ZASILANIU POJAZDÓW MECHANICZNYCH

Transkrypt

1 Politechnika Śląska Wydział Górnictwa i Geologii Instytut Eksploatacji Złóż METAN JAKO PALIWO ALTERNATYWNE W ZASILANIU POJAZDÓW MECHANICZNYCH Zbigniew Słota, Krzysztof Słota

2 RYS HISTORYCZNY Idea zasilania silników spalinowych paliwami gazowymi pojawiła się już w XIX wieku i znalazła zastosowanie przy konstrukcji pierwszego silnika spalinowego przez Etienne Lenoira w roku Zastosowano wówczas gaz świetlny. W 1878 roku powstał, skonstruowany przez Otto Langena, czterosuwowy silnik zasilany gazem. Stosowanie gazu ziemnego, jako paliwa do pojazdów, datuje swe początki w latach 30-tych poprzedniego wieku. Wykorzystywano je m.in. we Włoszech i w Rosji. W Polsce w latach 50-tych jeździło ponad samochodów na gaz - głównie pojazdy służb technicznych. Bardzo korzystna była wówczas cena gazu - 1 m 3 sprężonego gazu ziemnego kosztował 0,50 zł, podczas gdy 1 litr benzyny kosztował 5,00 zł. W połowie lat 80-tych pojawiły się informacje o programie rządowym wykorzystania gazu ziemnego do napędu samochodów, realizowanym przez Przemysłowy Instytut Motoryzacji w Warszawie, przy współpracy Politechniki Krakowskiej i Politechniki Śląskiej w Gliwicach.

3 Znaczący rozwój CNG na świecie to ostatnie lat. Podstawowe czynniki tego rozwoju to względy ekologiczne, poprawa bezpieczeństwa dostaw paliw poprzez ich dywersyfikację oraz opłacalność ekonomiczna. Aktualnie na świecie jest ok. 20 mln pojazdów zasilanych CNG i jest to rosnący segment na rynku pojazdów. W poszczególnych państwach stworzono różnego rodzaju mechanizmy wspierające rozwój gazu ziemnego jako paliwa do pojazdów. W październiku 2009 roku autorzy niniejszej prezentacji wygłosili referat w ramach XXXV Dni Techniki ROP, XXVI Seminarium pt.: Zagrożenia i korzyści występowania metanu w pokładach węgla teoria i praktyka pt.: Wykorzystanie metanu do zasilania pojazdów mechanicznych alternatywą dla innych paliw. Wskazano tam na szanse i korzyści wynikające z wykorzystania metanu jako źródła zasilania pojazdów w naszym kraju. Czy te szanse zostały w ciągu ostatnich ośmiu lat wykorzystane? Spróbujemy odpowiedzieć na to pytanie...

4 UŻYWANE SKRÓTY )

5

6

7 Dodatkowe zalety stosowania CNG wysoka liczba oktanowa (tradycyjna benzyna jest sprzedawana jako paliwo 95 lub 98 oktanowe, natomiast CNG ma aż 130 oktanów, co oznacza, że jest o wiele bardziej odporne na spalanie stukowe), ma bardziej korzystny bilans energetyczny niż benzyna bezołowiowa czy olej napędowy (oznacza to, że na 1 kg CNG auto pojedzie dalej niż na 1 kg ON czy PB95 lub 98) mniejsza zawartość węgla w CNG (sprawia, że jest on też bardziej ekologiczny, ponieważ w procesie spalania CNG, spaliny zawierają mniej dwutlenku węgla, a porównaniu do spalania ON, silnik pracujący na CNG nie wytwarza sadzy), mniejsze zagrożenie wybuchem (temperatura samozapłonu jest bardzo wysoka i wynosi 537 C, auta z instalacją CNG mogą wjeżdżać do garaży podziemnych, ponieważ w razie rozszczelnienia instalacji CNG ulega rozproszeniu).

8 Europejskie normy emisji substancji toksycznych z silników oraz wielkość emisji substancji toksycznych z silników zasilanych CNG w g/kwh [żr:

9

10

11 Średnie ogólnopolskie ceny detaliczne paliw [za: i

12 Polska a CNG W 2009 roku w Polsce eksploatowanych było ok pojazdów, w których paliwem jest sprężony gaz ziemny. Odbiorców CNG na stacjach tankowania można było podzielić na cztery grupy: komunikacja publiczna, floty pojazdów, pojazdy spółek PGNiG, odbiorcy indywidualni. Na podstawie danych ze stacji CNG można było szacować liczbę klientów indywidualnych na ok. 700 osób. Na terenie kraju działało 28 ogólnodostępnych stacji tankowania. W 2016 roku po Polsce jeździło nie więcej niż 3000 pojazdów napędzanych CNG. Co prawda największe koncerny samochodowe oferują na naszym rynku nowe pojazdy wyposażone fabrycznie w instalację CNG (Opel Zafira, Skoda Octavia, VW Caddy, Mercedes B-200), ale według przedstawicieli producentów zainteresowanie nimi jest znikome. Na terenie kraju w 2016 roku działało 26 ogólnodostępnych stacji tankowania.

13 Świat a CNG Na świecie w 2009 jeździło ponad 9 milionów samochodów zasilanych sprężonym gazem ziemnym oraz funkcjonowało ponad stacji. W kolejnych latach liczba ta systematycznie rosła osiągając w roku 2013 ponad 16 mln pojazdów, a w roku 2016 prawie 20 mln samochodów zasilanych CNG. W wielu krajach stosowane są różnego rodzaju bonifikaty czy też dopłaty przy zakupach pojazdów CNG. Mniejsze są też opłaty za użytkowanie. Obecnie największa ilość samochodów napędzanych CNG jeździ w takich krajach jak Iran, Pakistan, Argentyna, Brazylia, Chiny, Indie oraz Włochy.

14 Ilość stacji CNG w Europie w 2016 roku [za:

15 Przydomowa stacja CNG Małe i średnie stacje szybkiego tankowania sprężonym gazem ziemnym składają się z kompresorów dedykowanych do przyfirmowego i przydomowego tankowania pojazdów CNG. Są to rozwiązania do tankowania zarówno jednego pojazdu osobowego jak i kilku pojazdów średniej wielkości (dostawczych, mikrobusów). Może to zrobić każdy, kto ma na posesji zwykłe przyłącze gazowe i środki na taką inwestycję. Na rynku dostępne są niewielkie kompresory do tankowania gazu z sieci miejskiej. Mają one zbyt małą wydajność, żeby dało się ich używać na normalnych stacjach, bo napełnienie zbiornika zajmuje przy ich użyciu kilka godzin. Niewielki kompresor CNG typu Phill kosztuje wraz z montażem ok. 12,5-15 tys. zł. Pozwala on na tankowanie auta z prędkością 0,8-2,2 m 3 na godzinę, co oznacza, że napełnienie przeciętnego zbiornika w aucie osobowym na CNG zajmuje mu 8-10 godzin. Urządzenie można zamontować na ścianie budynku lub wewnątrz garażu.

16 Tankowanie z wykorzystaniem przydomowej sprężarki CNG [fot. gasfill] Tankowanie z wykorzystaniem przydomowej sprężarki CNG [źr: cng.auto.pl] Przydomowa stacja CNG

17 Przydomowa stacja CNG Tankowanie z wykorzystaniem przydomowej sprężarki CNG [fot. gazeo.pl] Przydomowa sprężarka CNG [źr: pgnig.pl]

18 Przydomowa stacja CNG Kompresor Phill P30 [źr:

19 Koncepcja samowystarczalnej paliwowo energetycznie kopalni węgla kamiennego Główne założenia: metan z odmetanowania wykorzystywany będzie do zasilania sprężarek powietrza, sprężone powietrze stanowić będzie paliwo dla silników w pojazdach kopalnianych (transport naziemny i podziemny), dodatkowe zastosowanie to awaryjne generatory prądu, banki powietrza, akumulatory energii itp.

20 PODSUMOWANIE Bardzo często na skutek braku wiedzy lub mylnych informacji w powszechnej świadomości gaz ziemny uchodzi za bardzo niebezpieczne medium. Jednak biorąc pod uwagę własności fizyczno-chemiczne gazu ziemnego,jest to paliwo znacznie bardziej bezpieczne niż ON, benzyna czy LPG. Unia Europejska stawia nowe wymogi dla przemysłu samochodowego, który powinien spełniać coraz bardziej rygorystyczne normy dotyczące zawartości związków toksycznych w spalinach. Suma zanieczyszczeń emitowanych przez silniki zasilane sprężonym gazem ziemnym jest kilka razy niższa w porównaniu z silnikami diesla. Stosując sprężony gaz ziemny zmniejsza się również poziom hałasu pojazdu. Postępujący wzrost zanieczyszczenia pochodzącego ze spalin silnikowych, szczególnie w aglomeracjach miejskich (smog) powoduje, że musimy poszukiwać ekologicznych rozwiązań w zakresie napędu dla pojazdów samochodowych, a CNG ponad wszelką wątpliwość jest paliwem ekologicznym.

21 Serdecznie dziękuję za uwagę!