CNGقسمت چهارم

KNOCK

آوانس نمودن زمان جرقه راه حلی جهت کاهش NOX می باشد ولی هر چه زمان جرقه بیشتر آوانس گردد امکان تولید KNOCKبالا خواهد رفت .و با افزایش KNOCK پیک فشار نیز بالا می رود . در ضمن با افزایش میزان آوانس جرقه درجه حرارت گاز پایین می آید.

 

آلاینده های بی خطر

گازهای خروجی از موتور خودرو به قرار زیر است :

1) گاز نیتروژن : 77% هوا شامل گاز نیتروژن بوده و بیشترین مقدار خروجی از موتور خودرو را شامل می شود

2) دی اکسید کربن: یکی از محصولات احتراق بوده به صورتی که کربن موجود در سوخت با اکسیژن هوا ترکیب شده و گاز CO2  تولید می کند .

3) بخار آب : یکی دیگر از محصولات احتراق بوده که در اثر ترکیب هیدروژن موجود در سوخت با اکسیژن هوا حاصل می شود .

گازهای خروجی فوق عموماً بی خطر می باشند (اگر چه گاز دی اکسید کربن به عنوان گاز گلخانه ای سبب گرم شدن هوا می شود )

 

سایر آلاینده ها

فرآیند احتراق همواره به صورت کامل انجام نمی شود بعضی گازهای خروجی از موتور خودرو اگر چه به نسبت مقدار کمتری را شامل می شود ولی بسیار مضر و خطرناک می باشند و محدودیتهای عنوان شده برای آلاینده ها اصولاً برای چنین خروجی هایی می باشد.

مونواکسید کربن : گاز سمی بی رنگ و بی بو می باشد

هیدروکربنها(ترکیبات آلی فرار) : VOCs که از احتراق ناقص سوخت ایجاد شده که بر اثر تابش مستقیم نور خورشید اکسید شده و با اکسیدهای نیتروژن واکنش نشان می دهد و باعث مشکلاتی برای لایه ازن می گردد و عامل اصلی تشکیل مه و دود می باشد

اکسیدهای نیتروژن :(NO,NO2و ترکیباتی از آن که NOX نامیده می شود )که موجب تولید دود و باران اسیدی می شود و همچنین موجب ایجاد امراض و ناراحتی های مزمن می گردد.

 

کاتالیست کانورتور

کاتالیست کانورتور و سنسورهای اکسیژن مهمترین اجزای سیستم خروجی (اگزوز) می باشند که باعث کاهش گازهای آلاینده خروجی می شود .سنسورهای اکسیژن نسبت هوا به سوخت را حس کرده و اطلاعات رابه مدیریت موتور (ECU) ارسال می کنند

گاز طبیعی پتانسیل بالایی جهت کاهش آلاینده های NOX,HC,COداردحتی میزان CO2نیز تا حدودی کاهش می یابد(گاز دی اکسید کربن اگر چه سمی نیست اما جزو گازهای گلخانه ای محسوب می گردد)

 

اثرات گاز طبیعی CNG بر روی سیت سوپاپ

به هنگام استفاده از سوخت CNG پوشش سیت سوپاپ می بایستی تغییر کند و از مواد با کیفیت بهتر استفاده شود چرا که این پدیده با تشکیل رسوب مرتبط است .

سوختهای بنزین بدون سرب و گاز طبیعی در درجه حرارت بالای موتور یک لایه چسپنده بر روی سطح سیت سوپاپ ایجاد می کنند این پدیده با استفاده از مواد مناسب بر روی سیت سوپاپ قابل رفع کردن است برای این امر در سیت سوپاپ می بایستی از مواد با سختی بالا و غیر قابل جوش نظیر کاربید استفاده نمود

مواد دیگری نظیر نیکل با پایه اتونیت، تنگستن سنتر شده نمونه های دیگری از این مواد جهت کاهش یا حذف چسپندگی بر روی سیت سوپاپ می باشند .

 

شير سوخ تگيري

اين شير يك طرفه در ورودي مسير سيستم قرار دارد، كه نازل پمپ گاز به آن وصل گرديده و از طريق آن سوخ تگيري انجام مي شود.

دقت نمائيد كه پس از انجام سوختگيري به جهت جلوگيري از ورود گرد و غبار به شير مذكور دهانه آن را با درپوش، بپوشانيد. در پوشهاي مختلفي از نوع پيچي يا پلاستيكي وجود دارد.

              

 

CNGقسمت سوم

 

  چگالی انرژی CNGوبنزین و سایر سوختها

بنزین= 83/3 مگا ژول بر کیلوگرم

CNGA(99/0 متان +پروپان+گازهای بی اثر)=40/3

CNG B(84% متان+8% پروپان+5% اتان+3% گازهای بی اثر)=32/3

CNG C(84%متان+15%پروپان+1%اتان)=45/3

مقایسه آلایندگی گازهای گلخانه ای سوختهای CNG و بنزین

گاز متان جزو گازهای گلخانهای قوی محسوب میشود به طوریکه 28 بار از گاز دی اکسید کربن قوی تر است ولی آلودگی گازهای گلخانه ای ناشی از گاز متان در موتور های مدرن امروزی که با گاز طبیعی کار می کنند بسیار پایین تر می باشد.

استانداردهای EURO1,2,3,4

محدودیتهای عنوان شده در خصوص آلاینده ها برای سوختهای بنزین و گاز یکسان می باشد

 

مشخصات احتراق سوختهای CNGو بنزین

سرعت شعله در سوخت CNGبه میزان 10 درصد پایین تر است

قابلیت اشتعال         CNG     15-10 درصد

                             بنزین     6/7-1 درصد

نسبت هوا به سوخت استوکیومتریک  گاز طبیعی 2/17-7/15

نسبت هوا به سوخت استوکیومتریک بنزین       7/14-5/14

CNG  در شرایط معمولی به صورت گاز بوده فقط در درجه حرارت زیر 200- سانتیگراد به صورت مایع می باشد.

قابلیت انتشار گاز CNG در هوا 2/0 سانتیمتر مربع بر ثانیه

ترکیب سوخت و هوا در حالت گازی شکل بهتر صورت می گیرد .

 

 

مشخصات احتراق سوختهای CNGو بنزین

سوخت CNGدر فشار بالا (بالای 200بار) در مخازن فلزی یا کامپوزیتی ذخیره می شود ولی سوخت بنزین در فشار محدود نگهداری می شود لذا در تصادفات و ضربات ناشی از آن مخازن CNG دارای ایمنی بالاتری می باشد

سوخت CNGقابلیت اشتعال بالاتری دارد بنابراین با قدرت بیشتری با هوا ترکیب و مشتعل می گرددولی انرژی حاصل از احتراق آن با بنزین مشابه است و چندان تفاوتی نمیکند .

CNGاز هوا سبکتر می باشد بنابراین هنگامی که نشتی رخ می دهد به سرعت از خودرو خارج می شود

در مخازن CNG یک قطعه زودگداز وجود دارد که در تصادفاتی که منجر به آتش سوزی می شود موجب افزایش ایمنی می گردد.

 

شمع و احتراق

زمان احتراق و جرقه زدن شمع بر روی عملکرد موتور و همچنین گازهای خروجی موتور موثر می باشد . شمع موتور بر خلاف ظاهر ساده از لحاظ فنی قطعه بسیار مهمی می باشد . انتخاب نوع شمع پارامتر مهمی می باشد . شمعها در یک تقسیم بندی به دو نوع سرد و گرم تقسیم می شوند .

شمعهای گرم مانع ایجاد رسوب بر روی دهانه شمع شده و میزان ضربه را نیز دمپ می کند .

در گاز طبیعی به دلیل خواصی که دارد اولا رسوبات کمتری بر روی شمع ایجاد می کند ثانیا میزان ضربه نیز پایین تر بوده و میزان گرمانیز کمتر است لذا از شمع های سرد استفاده می شود به دلیل مقاومت بالا در برابر ضربه می توان در نسبت تراکم شرایط مطلوب  را ایجاد نمود لذا زمان جرقه را آوانس می کنند

CNG قسمت دوم

  کنترل توان خروجی

در موتور های دیزلی توان خروجی موتور با تغییر در میزان مخلوط (غنی یا رقیق بودن ) صورت می گیرد این کار در موتورهای با سیکل اتو از سیستم دریچه جهت کنترل هوای ورودی استفاده می شود بستن دریچه مذکور باعث افت توان خروجی شده و این عمل با رقیق کردن مخلوط همراه است .

موتور استوکیومتریک حالتی است که e.g=1 باشد با نصب کاتالیست و سنسور اکسیژن بر روی مانیفولد خروجی می توان نسبت هوا به سوخت را کنترل نمود و به حالت استوکیومتریک نزدیک شد

افزایش نسبت هوا به سوخت یعنی حالت (LEAN) موجب کاهش NOX می شود و درجه حرارت موتور با افزایش هوای ورودی کاهش می یابد اگر چه میزان NOX کاهش می یابد ولی اگر لامبدا از 4/1 بالاتر رود مقدار هیدروکربنها بیشتر می شود

 

قابلیت تراکم سوخت CNG

تغییر در مواد تشکیل دهنده گاز بر روی قابلیت تراکم موثر است چرا که گاز متان بالاترین قابلیت تراکم را دارد مواد دیگر نظیر بوتان و پروپان دارای مقادیر پایین تر از لحاظ قابلیت تراکم می باشند

تمامی مواد ذکر شده حتی در فشارهای بالاتر و درجه حرارتهای پایین تر نیز به نقطه میعان نمی رسند که این امر به صورت غیر مستقیم بر روی حد ماکزیمم آن در مخلوط موثر است

 

اثر ترکیبات گاز بر روی عملکرد موتور

ترکیبات گاز طبیعی بسته به مکان استخراج آن متفاوت می باشد ارتباط مستقیمی بین خواص گاز و عملکرد موتور وجود دارد مثلا مواردی نظیر KNOCK, EMISSION بسته به محل استخراج گاز متفاوت است

با وجود ادامه عملیات بهبود در خطوط گاز ولی استانداردهابرای سازندگان اتومبیل چندان امیدبخش نیست این بدان معنی است که بهبود در پیشرفت سیستمهای کنترل سوخت جهت ثابت کردن این تغییرات در ترکیبات سوخت مورد نیاز است .

اطلاعات جزیی در خصوص خواص گاز طبیعی که عملاً در خودروهای گاز سوز استفاده می شود در گزارش IGU/IANGV سال 1995 عنوان شده استاطلاعات عنوان شده در این بخش خلاصه گزارش فوق می باشد.

میزان آلاینده های خروجی و همچنین عملکرد موتور بستگی به مواردی نظیر احتراق خوب، نسبت احتراق بهینه،مقاومت کافی در مقابل ضربه و تولید انرژی کافی برای مخلوط سوخت و هوا می باشد.

خواص گاز که در زیر عنوان می شود ارتباط مستقیم با عملکرد موتور دارد .

1-دانسیته گاز  2- ارزش حرارتی 3- نسبت هوا به سوخت استوکیومتریک  4- مقاومت در برابر ضربه

 

ترکیبات شیمیایی بنزین

 

ترکیب شیمیایی CNG

                                       

CNG قسمت اول

مقدمه

گاز طبیعی سوخت بسیار مناسبی برای استفاده در خودروها می باشد .  مشخصه های آلایندگی و احتراق آن در مقایسه با سایر سوختها بهتر است به دلیل تفاوت خواص گازطبیعی با سوختهای دیزلی و بنزینی هیچ کدام از موتورهای دیزلی و بنزینی بدون انجام تغییراتی قابلیت استفاده از گاز طبیعی را ندارند .

گاز طبیعی برای استفاده در موتورهای دیزلی دارای عدد ستان بسیار بالایی بوده لذا اگر چنین موتوری بر اساس سیستم SPARK IGNITION برای سوخت CNG  استفاده شود نسبت تراکم(CR) آن بالا بوده و با KNOCK  بالایی همراه خواهد بود بر عکس به هنگام استفاده در موتورهای بنزینی به دلیل پایین بودن نسبت تراکم آن بر روی مشخصه های عملکردی موتور اثر منفی دارد 

 

معرفی 4 نسل از خودروها

1- خودروهای کاربراتوری با سیستم کنترل مکانیکی(وجود پلاتین در سیستم دلکو)

2- خودروهای کاربراتوری با دلکوی مگنتی

3- خودروهای انژکتوری COTINUIS

4- خودروهای انژکتوری SEQUENTIAL,SEMISEQUENTIAL

 

سیکل اتو

بازده تئوری سیکل اتو به پارامترهای مختلفی بستگی دارد یکی از مهمترین آنها نسبت تراکم (CR) می باشد به طوریکه با افزایش نسبت تراکم بازده تئوری سیکل نیز افزایش می یابد نسبت تراکم موتورهای بنزینی در محدوده 5/9-5/8 می باشد و برای گاز طبیعی این عدد در محدوده 15 می باشد که این اعداد بر اساس شرایط کارکرد موتور و ترکیب سوخت متغیر می باشد

 

صنعت تبدیل 

علیرغم مشکلات مطرح شده رشد صنعت تبدیل ، موتورهای بنزینی و دیزلی را برای استفاده از گاز طبیعی مناسب ساخته است .

مشکلات موجود در تبدیل با اعمال یک سری تغییرات در موتور BASE  امکان استفاده از سوخت CNG را برای چنین موتورهایی فراهم می کند

مثلا در موتور های دیزلی برای تبدیل به صرف استفاده از CNG با انجام عملیات ماشین کاری نسبت به کم کردن نسبت تراکم می توان اقدام نمود .

با وجود آنکه تغییرات صورت گرفته بر روی موتور خودروها کاملا با سوخت CNG هماهنگ نشده ولی برنامه تبدیل بر روی میلیونها خودرو در سطح جهان به صورت کاملا موفقیت آمیز و ایمن صورت گرفته و سوخت CNG را در سطح وسیعی جهت تبدیل OEMمطرح کرده است .

 

بازده گرمایی موتور

به لحاظ تئوری با افزایش نسبت تراکم بازده گرمایی موتور افزایش می یابد در عمل به دلیل وجود نیروی اصطکاک ماکزیمم بازده گرمایی در شرایطی که نسبت تراکم در محدوده 18-15 می باشد رخ می دهد.

از آنجا که گاز طبیعی دارای عدد اکتان بالایی می باشد مقاومت در برابر KNOCK در آن بالا است و می تواند با نسبت تراکمی که به OPTIMUM نزدیک است کار کند اما در سوخت بنزین به دلیل محدودیت KNOCK نمی تواند با هر نسبت تراکمی بیشترین راندمان را بدهد و محدوده نسبت تراکم آن می بایستی در بازه 10-8 باشد .

نسبت تراکم در موتورهای دیزل بازده حرارتی بالایی را بدست می آورد این بازده عموما    می تواند با سیکل اتویی که در حالت تمام بار با سوخت گاز کار می کند هماهنگ گردد در این حالت به دلیل کم شدن و محدود شدن KNOCK  نسبت تراکم به میزان OPTIMUM  نزدیک شده و در شراط با بار کمتر سیستم کنترل دریچه گاز باعث کم شدن نسبت تراکم شده و این یک امتیاز در موتورهای دیزل محسوب می شود .

افزایش درجه حرارت ورودی به علت تغییر شرایط محیطی و یا وجود توربو شارژ تمایل به افزایش KNOCK  را بالا می برد که لازم است سیستمی روی خودرو نصب گردد که در این شرایط جرقه را ریتارد نموده تا باعث صدمه زدن به موتور و بروز مشکلات دیگر نشود.

 

نسبت هوا به سوخت

یکی از پارامترهای مهم در طراحی موتور نسبت هوا به سوخت ورودی به محفظه احتراق   می باشد که عموماً با اعداد بدون بعد بیان می شود .حالت بهینه آن عدد یک می باشد که نسبت هوا به سوخت واقعی برابر میزان استوکیومتریک می باشد زمانی که این مقدار از یک بیشتر شود مخلوط رقیق (LEAN) می باشد مثلا مقدار 15/1 بدان مفهوم است که میزان هوای ورودی 15 درصد بیشتر است و زمانی که این مقدار از یک کمتر است مخلوط غنی (RICH) می باشد .

بهترین مقدار به هنگام نصب بودن کاتالیست عددی بین 1-98/0 می باشد در حالتی که مخلوط غنی می باشد e.g=0/98 ماکزیمم توان موتور بدست می آید اگر مخلوط از این میزان بیشتر غنی شود سبب کاهش توان خروجی و کاهش بازده حرارتی می شود .و اگردر این شرایط مخلوط رقیق گردد سبب افت تدریجی توان شده ولی راندمان حرارتی تا زمان شروع احتراق ناقص افزایش می یابد .

با رقیق کردن مخلوط درجه حرارت محفظه احتراق پایین آمده و میزان NOX  کاهش   می یابد 

 

CNG و LNG و GTL در انتقال گاز طبيعي ...

  انتقال گاز براي فواصل طولاني همواره با مشکلات خاصي روبرو مي­باشد. امروزه تکنولوژي LNG به عنوان راهکاري کاملاً اقتصادي و قابل اطمينان در اين زمينه مطرح است. اما پيشرفت‌هاي اخير در زمينة استفاده از ساير تکنولوژي‌ها نيز باعث گرديده است که روش‌هايي نظير CNG و هيدرات هم به عنوان راه‌حلي براي انتقال گاز به فواصل طولاني مطرح گردند. اين مطلب سعي نموده تا تحليلي از وضعيت اين تکنولوژي‌ها ارايه دهد: بدون شک گاز طبيعي منبع مهم تامين انرژي در قرن جديد است. امروزه تکنولوژي‌هاي بسياري براي استحصال، انتقال و به‌کارگيري از منابع گازي رشد يافته‌اند. توسعة سريع صنعت گاز نيز تاثيرپذير از تکنولوژي‌هاي مهمي بوده است که از اواسط قرن بيستم مطرح شده‌اند. انتقال گاز طبيعي به واسطة ماهيت گازي آن عموماً با دشواري مواجه است و حتي استفاده از ساده‌ترين روش انتقال يعني خطوط لوله در فواصل طولاني با مشکلات زيادي روبرو مي‌شود. با توجه به توانايي­هاي موجود تکنولوژي براي انتقال گاز به فواصل دوردست، روش LNG گاز طبيعي مايع‌شده به عنوان يک روش اقتصادي توانسته دشواري حمل گاز را مقدار زيادي مرتفع سازد. برخي از کارشناسان تبديل گاز به فراورده­هاي مايع (GTL) را نيز راهکاري مناسب جهت انتقال گاز به بازارهاي دوردست بيان مي­نمايند؛ زيرا معتقدند با وجود اين که هنوز تکنولوژي GTL به طور گسترده مورد استفاده کشورهاي دارنده گاز قرار نگرفته است، حمل فرآورده­هاي مايع به بازارهاي مصرف بسيار ساده­تر و کم هزينه‌تر از روش تبديل به LNG مي­باشد. علاوه بر آن فرآورده­هاي مايع گاز را به سهولت مي­توان در بازار مصرف به فروش رساند ولي به دليل نوع خاص تقاضاي LNG که به تاسيسات دريافت خاصي نيازمند است, فروش LNG همواره دشواري بيشتري دربردارد. به واسطه هزينه­هاي بالا براي انتقال گاز طبيعي در هر يک از تکنولوژي­هاي فوق­الذکر, تحقيق و پژوهش براي يافتن راهکارهاي ديگر همواره ادامه دارد. در اين راستا علاوه بر تکنولوژي LNG و GTL، تکنولوژي‌هاي CNG و هيدرات نيز ممکن است بتوانند به عنوان راهکاري مناسب و ارزان براي انتقال گاز مطرح شوند. تکنولوژي CNG تکنولوژي CNG يا گاز طبيعي فشرده شده، براي انتقال گاز طبيعي در مسافت‌هاي طولاني، قابليت مهمي به شمار مي­رود. CNG را مي‌توان در کشتي‌هاي مخصوصي ذخيره و سپس به مقاصد مورد نظر حمل نمود. اگرچه يک کشتي حامل CNG نمي‌تواند گاز را به مقادير بارگيري شده در کشتي‌هاي LNG انتقال دهد، ولي روش مايع‌سازي و همچنين تبديل مجدد به گاز در تکنولوژي CNG سهل‌تر و بسيار کم‌هزينه‌تر از LNG است. ذخيره‌سازي گاز در کشتي‌هاي CNG به صورت نگهداري گاز در لوله‌هايي با تحمل فشار 3000-1500 psi و به قطر 18 تا 36 اينچ مي‌باشد. اين لوله‌ها که به‌صورت افقي و عمودي در کشتي تعبيه شده‌اند, توانايي ذخيره­سازي مقادير زيادي گاز را در خود دارند. براي کاهش خطرات احتمالي, دماي اين لوله‌ها در 20- درجه سانتي‌گراد حفظ مي‌شود. به دليل فشار بالاي CNG در مخازن لوله‌اي شکل، بالابودن احتمال خطر انفجار از مشکلات اساسي عملي‌نشدن کاربرد وسيع تکنولوژي CNG در جهان مي‌باشد. امروزه استفاده از تکنيک‌هاي جديد در ساخت کشتي‌هاي CNG يعني به‌کارگيري لوله‌هايي به قطر 6 اينچ که به‌صورت قرقره‌هاي بزرگ در درون کشتي تعبيه مي‌شوند، پيشنهاد شده است. اين کشتي‌ها توانايي ذخيره‌سازي بيشتري از گاز را در خود دارند. تکنولوژي CNG براي انتقال گاز مخازن آب‌هاي عميق که عملاً انتقال گاز آنها با خط لوله به ساحل با دشواري و هزينه بالا روبرو است, مي‌تواند کاربرد يابد. سادگي فرايند توليد CNG و تکنولوژي‌ ساده‌تر ساخت کشتي‌هاي حمل آن نسبت به LNG, طرح‌هاي CNG را به عنوان گزينة بالقوه‌اي براي انتقال گاز مطرح نموده است. با توجه به شرايط موجود تکنولوژي CNG, استفاده از آن تنها براي انتقال گاز تا فواصل 2500 مايل مطمئن به نظر مي‌رسد. تحقيقات در زمينة استفاده از تکنولوژي CNG براي انتقال گاز طبيعي در کشورهاي آمريکا و استراليا همچنان ادامه دارد. تکنولوژي هيدرات هيدرات جامدي است بلوري که از مولکول‌هاي آب تشکيل شده است و در حقيقت مولکول‌هاي گاز در درون آن به دام افتاده‌اند. گازهاي زيادي هستند که قابليت تشکيل هيدرات را دارند. از آن جمله مي‌توان به هيدروکربن‌هايي با تعداد اتم‌هاي پايين نظير متان اشاره کرد. شرايط تشکيل هيدرات عبارتند از: 1- فشار و دماي مناسب 2- وجود مولکول آب 3- وجود مولکول گاز از دهة 1960 که هيدرات گازي به عنوان عاملي مزاحم در خطوط لوله گاز به‌وجود آمد, ايده انتقال گاز طبيعي به‌وسيلة هيدرات در ذهن بسياري از دانشمندان شکل گرفت. به دليل آنکه دماي حمل هيدرات بالاتر از دماي حمل LNG مي‌باشد، هيدرات گازي را به سهولت مي‌توان انتقال داد. از اين رو تکنولوژي ساخت کشتي‌هاي حمل هيدرات پيچيدگي بسيار کمتري نسبت به کشتي‌هاي حمل LNG خواهد داشت و تاسيسات توليد هيدرات بسيار ساده‌تر از تاسيسات LNG مي‌توانند طراحي گردند. اما مشکل اساسي, حجم کمتر گاز منتقل شده مي‌باشد. براساس مطالعات انجام شده در اين زمينه, هر يک متر مکعب هيدرات, 175 متر مکعب گاز را در خود جاي مي‌دهد. در صورتيکه در تکنولوژي LNG کاهش حجم به يک ششصدم مي‌رسد و اين موضوع در اقتصادي‌بودن طرح‌هاي انتقال گاز به‌خصوص فواصل دوردست بسيار پراهميت است. با اين وجود, هنوز اميدهاي زيادي وجود دارد تا هيدرات به عنوان يک راه‌حل کاملاً اقتصادي جهت انتقال گاز به­کار رود. در اين زمينه, شرکت BP با همکاري مراکز علمي ديگر مانند دانشگاه گودسن در حال ساخت پايلوتي است که توان توليد روزي 100 کيلوگرم هيدرات را دارد. جمع‌بندي آنچه مسلم است پيشرفت‌هاي تکنولوژي در زمينه هيدرات و CNG همچنان ادامه دارد ولي گمان مي‌رود تا سال 2020, راه­حل مطمئن و اقتصادي براي انتقال گاز طبيعي به مناطق دوردست، استفاده از تکنولوژي‌ LNG و يا تبديل به فرآورده‌هاي مايع GTL و حمل آن به مناطق موردنظر ‌باشد. تکنولوژي CNG در صورت کاهش‌دادن خطر انفجار در هنگام انتقال آن، مي‌تواند رقيبي براي تکنولوژي ‌LNG در فواصل کوتاه‌تر (2500مايل) باشد. براي کشورهايي نظير کشور ما که داراي ذخاير عظيم گازي است، تحقيق و توسعه در زمينه طرح‌هاي هيدرات و CNG به عنوان راهکارهاي جديد انتقال گاز، حرکت مهمي در تحقيق و پژوهش صنعت گاز مي­تواند به شمار رود

 

CNG از رویا تا واقعیت

چندی است که مبحث استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت در وسایل نقلیه، به بحث روز کشورهای خارجی و حتی ایران تبدیل شده است.

آیا گاز طبیعی قادر خواهد بود تا روزی جای بنزین و گازوئیل را بگیرد؟ ایا واقعاً صلاح است که این سوخت را جایگزین سوخت های مایع بکنیم ؟

گزارشی که مطالعه خواهید کرد، نقد کوتاهی است بر موضوع استفاده از گاز طبیعی یا همان CNG در وسائط نقلیه .

گاز طبیعی چیست؟

گاز طبیعی یا متان، سبک ترین هیدروکربن موجود در زمین است. فرمول شیمیایی این گاز CH4 است بدین معنا که هر ملکول متان از 1 اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است.
متان همانند نفت و ذغال سنگ یک سوخت فسیلی محسوب می شود با این تفاوت که متان از تجزیه بدن موجودات زنده توسط باکتری های غیر هوازی بوجود می آید.
متان به علت داشتن شکل گازی سریعاً با هوا ترکیب شده و در صورت محترق شدن، با شعله آبی رنگی می سوزد.

استفاده از متان در گرمایش ساختمان ها و کاربرد آن به عنوان سوخت در نیروگاه ها سال ها است که ادامه دارد ولی شاید به جرات بتوان گفت که استفاده از ان در صنعت حمل و نقل هیچگاه بصوت اصولی دنبال نشده است. دلیل این امر را می توان در نفوذ سیاسی و اقتصادی کمپانی های عظیم نفتی و سیاست های اشتباه خودروسازان جستجو کرد.
ولی جایگاه متان در کشور ما چگونه ارزیابی می شود؟

ایران به لحاظ دارا بودن منابع غنی گاز طبیعی در رتبه دوم ( و به عقیده بسیاری از کارشناسان در رتبه اول ) جهاتن قرار دارد و استفاده صحیح از منابع گاز طبیعی می تواند به رشد و شکوفایی اقتصاد آن بیانجامد.

متان و موتور اتومبیل:
همه ما کمابیش داستان های ضد و نقیضی در مورد گاز سوز کردن خودروها و مزایا و معیب آن شنیده ایم ولی واقعیت ماجرا از چه قرار است؟ گاز طبیعی بهتر است یا بنزین؟ کدامیک راندمان بالاتری دارد و کدامیک آسیب کمتری به موتور اتومبیل می رساند؟

مقایسه مولکولی متان و بنزین:

همانگونه که گفتیم هر ملکول متان از یک اتم کربن و چهار اتم هیدروژن تشکیل شده است. درمقابل هر ملکول بنزین با نام علمی "اکتان" از هشت اتم کربن و 18 اتم هیدروژن تشکیل شده است.

متان بسیار سبک بوده و به سرعت با هوا ترکیب می شود در حالی که برای ترکیب بنزین با هوا باید تدابیری چون ایجاد خلاء (اساس کار کاربراتور)، تزریق بنزین به درون منیفولد یا سیلندر (انژکتور) یا گرم کردن بنزین بیاندیشیم.

موتور گاز سوز و موتور بنزینی:

برای این که بتوانیم از گاز طبیعی در اتومبیل ها استفاده کنیم ابتدا باید آن را فشرده کنیم تا به حالت مایع در آید. به همین علت این نوع سوخت را CNG (Compressed Natural Gas) یا گاز طبیعی فشرده می نامند.

گاز طبیعی دارای عدد اکتان بالای 100 است یعنی از بهترین و مرغوب ترین بنزین هم راندمان بالاتری دارد. اکتان بالا یعنی قابلیت ایجاد تراکم بیشتر و تراکم بیشتر یعنی تو.ان فوق العاده و مصرف سوخت کمتر.

یک موتور گاز سوز نسبت به یک موتور بنزینی با حجم و تعداد سیلندر مشابه، قدرت بیشتری دارد و در مقابل سوخت کمتری مصرف می کند ولی چرا مرتباً شکایت و گلایه رانندگان تاکسی که ماشین خود را گاز سوز کرده اند به گوش می رسد؟

چرا بسیاری معتقدند که اتومبیل گاز سوز در مقایسه با اتومبیل بنزینی توان کمتر و استهلاک بالاتری دارد؟

باید توجه داشت که موتور اتومبیلی چون پیکان خود یک موتو کهنه با استهلاک بالاست و از ابتدای امر به عنوان یک موتور گاز سوز طراحی نشده است. موتور سمند که در واقع موتور پژو است و بسیاری دیگر از اتومبیل هایی که ما اقدام به گاز سوز کردن آن ها می کنیم همین مشخصه را دارا هستند.

گاز سوز کردن یک اتومبیل کاری تخصصی است و باید با توجه به اصول مهندسی و مکانیکی صحیح انجام پذیرد ولی بهترین راه برای نیل به یک راندمان بالا همانا طراحی موتور از بدو امر به عنوان یک موتور گاز سوز است.

گاز طبیعی بصورت خالص و بدون افزودن هر گونه ماده ای سوزانده می شود در حالی که بنزین با چندین نوع ماده افزودنی مخلوط می شود تا هم فراریت آن افزایش یابد و هم باعث کارکرد نرم تر قطعاتی چون سوپاپ ها بشود.

از جمله این مواد افزودنی که همگی سرطان زا و کشنده هستند می توان به تترا اتیل سرب (در بنزین های سرب دار) و بنزین (که باعث سرطان کبد می شود) اشاره کرد .
خوشبختانه استفاده از این مواد منسوخ و در بسیاری از کشورها ممنوع شده است ولی موادی که جایگزین بنزین و تترا اتیل سرب شده اند کماکان مضر و بیماری زا هستند. دلیل کارکرد خشک اتومبیل های گاز سوز همین است ولی باید یک نکته را در نظر داشت. زمانی که موتور اتومبیل سرد است، بنزین بر روی دیواره سیلندرها تقطیر می شود و به پایین یعنی به سمت کاتل روغن سرازیر می شود. این مقدار اگر چه بسیار نا چیز 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.

کارکرد خشک موتورهای گاز سوز بیشتر یک ذهنیت اشتباه است چرا که روغن موتور اتومبیل های گاز سوز دیرتر خراب می شود. با این حال استفاده از مکمل های روغن برای کاهش اصطحلاک جداره سیلندرها پیشنهاد می شود.

در خصوص کند شدن ماشین های گاز سوز و کاهش قدرت موتورها، همانطور که گفتیم عدد اکتان متان بسیار بالا است و برای احتراق صحیح و حصول راندمان کافی از آن باید هوای بیشتری به موتور رساند و البته باید کمی هم موتور را دستکاری کرد.
موتوری که گازسوز می شود در واقع ریتارد می شود. به همین علت احساس می کنیم که موتور کند شده است.

 یک موتور گاز سوز و توربو تا 2 برابر موتورهای بنزینی قدرت دارد ولی مصرف سوخت آن کمتر از موتور بنزینی است!

مهمترین مسئله ای که باعث شده تا دولت ایران به فکر گاز سوز کردن خودروها بیافتد یکی آلودگی هوا و دیگری کاهش واردات بنزین و جلوگیری از خروج ارز از کشور است.
اتومبیل های گاز سوز، اگر چنانچه موتور آن ها درست تنظیم شود، دارای مصرف بسیار کمی هستند و آلودگی آن ها به هیچ عنوان قابل مقایسه با اتومبیل های بنزینی نیست.
میزان اکسید ازت خارج شده از اگزوز اتومبیل های گاز سوز تا 75 درصد کمتر از انواع مشابه بنزینی است.

گاز طبیعی بر خلاف بنزین فاقد گوگرد است و دود حاصل از سوختن آن عاری از اکسید گوگرد است. میزان مونو اکسید کربن آن بسیار کمتر از سخت ترین استانداردهای موجود در آمریکا و اروپاست. مقدار ذرات معلق نیز عملاً به صفر می رسد.

بصورت خلاصه می توان اینچنین نتیجه گیری کرد که گاز سوز کردن تاکسی ها و اتوبوس های شهری چون تهران باعث آلودگی هوا تا میزان 40 درصد خواهد شد.
تاکنون تعدادی از اتوبوس ها و تعداد بیشتری از تاکسی ها و اتومبیل های سواری در ایران (بیشتر در تهران) گاز سوز شده اند که جای تقدیر و تشکر دارد ولی این مقدار هنوز کافی نیست.
مسئله دیگری که ما را به تفکر وا می دارد مصرف بنزین در کشور است. متاسفانه ایران از نظر سرانه مصرف بنزین رکورد دار است. این امر علاوه بر ایجاد آلودگی هوا باعث خروج مقادیر هنگفتی ارز برای واردات بنزین از کشورهای عربی می شود.

گاز سوز کردن تاکسی ها و اتوبوس های تهران علاوه بر کاهش آلودگی هوا، تا 30 درصد از واردات بنزین خواهدکاست. اعمال این سیاست در سراسر کشور نتایج بهتری نیز در پی خواهد داشت.
بودجه ای که به واردات بنزین اختصاص می یابد چیزی در حدود سالانه 2 میلیارد دلار است. اگر همین میزان بودجه را، تنها برای یک بار، صرف تاسیس ایستگاه های سوخت رسانی و گاز سوز کردن اتومبیل ها کنیم، برای همیشه مشکل کمبود بنزین که به وارد کردن آن و خروج ارز منجر می شود، و معضل آلودگی هوا را حل کرده ایم .

به امید روزی که دیگر بوی زننده دود اگزوز اتومبیل ها و اتوبوس مشام ما را آزار ندهد.