Co to jest LPG CNG i LNG

Do zasilania silników spalinowych w pojazdach samochodowych można wykorzystywać szereg paliw gazowych o różnych właściwościach fizyko-chemicznych.

Najczęściej wykorzystywane są:

•    mieszanina gazów ropopochodnych (LPG),

•    gaz ziemny (NG).

Mieszanina gazów ropopochodnych jest magazynowana w fazie skroplonej, a gaz ziemny w fazie lotnej jako gaz sprężony (CNG) lub skroplony (LNG).


LPG

Mieszanina gazów ropopochodnych LPG (ang. Liquefied Petroleum Gas) jest obecnie najczęściej wykorzystywana do napędu silników pojazdów samochodowych. W temperaturze otoczenia mieszaninę tych gazów można przechowywać w fazie skroplonej pod stosunkowo niskim ciśnieniem, od 0,2 do 0,1 MP.

fot.4 fot.2


Gaz ten odznacza się znaczną odpornością na spalanie stukowe, umożliwiając jego spalanie również w silnikach z zapłonem iskrowym o podwyższonych stopniach sprężania. Teoretyczna liczba oktanowa wynosi 90-110, jest więc wyższa lub równa liczbie oktanowej w stosowanych obecnie paliwach benzynowych. Gaz ten nie wymaga zatem stosowania toksycznych dodatków antydetonacyjnych. Wartość opałowa skroplonej mieszaniny propanu i butanu jest równa 46 MJ/kg przy gęstości 0,557 kg/dm3, podczas gdy benzyny 43,9 MJ/kg.


Mieszaninę gazów ropopochodnych otrzymuje się w procesie rafinacji ropy naftowej oraz podczas wydobywania gazu ziemnego. Mieszanina ta znajduje bardzo szerokie zastosowanie w przemyśle, rolnictwie, chemii i gospodarstwach domowych. Możliwe jest również jej wykorzystanie do napędu pojazdów samochodowych różnych typów (samochód osobowy, ciężarowy, autobus) jak i innych maszyn i urządzeń napędzanych silnikami spalinowymi. Do przechowywania tej mieszaniny w samochodzie służy zbiornik ciśnieniowy, spełniający funkcję zbiornika paliwa. Przebiegowe zużycie mieszaniny gazów ropopochodnych (LPG), wyrażone w kg/100 km, jest porównywalne ze zużyciem benzyny, natomiast zużycie wyrażone w dm3/100 km jest dla LPG o około 10-15% większe niż dla benzyny.


CNG i LNG


CNG (ang. Compressed Natural Gas) to sprężony gaz ziemny, a LNG (ang. Liquefied Natural Gas) to skroplony gaz ziemny. Głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan (od 90 do 98 %). Gaz ziemny jest nie tylko wydobywany, pozyskuje się go coraz częściej z biogazu poprzez wykorzystanie innowacyjnych technologii jego uzdatniania. Jest taktowany wtedy jako paliwo odnawialne i nazywany Biometanem, który dla celów motoryzacji można zarówno sprężać jak i skraplać.

_


Do przechowywania skroplonego gazu ziemnego w samochodzie wykorzystywane są zbiorniki kriogeniczne z izolacją termiczną, najczęściej pianowo-proszkową. Objętość tych pojemników wynosi od 70 do 300 dm3, ciśnienie zmagazynowanego gazu nie przekracza 1,5 MPa. W tych warunkach skroplony gaz ziemny może być przechowywany nawet przez okres trzech, czterech dni bez strat wskutek odparowania. Wykorzystanie LNG zamiast CNG poprawia bardzo gęstość zmagazynowanej energii w objętości oraz wpływa na znaczne zmniejszenie masy zbiornika. Ze względu na ich znaczną masę oraz objętość przechowywanie sprężonego gazu w butlach ciśnieniowych ogranicza możliwość ich stosowania do samochodów dostawczych, ciężarowych i autobusów. Masa butli krajowej o objętości 80 dm3 wynosi około 90 kg, umożliwiając zmagazynowanie około 16 m3 gazu ziemnego sprężonego do ciśnienia 20 MPa.


W samochodach umieszcza się zazwyczaj od 4 do 6 butli, co pozwala na zmagazynowanie od 60 do 90 m3 gazu ziemnego. Ta objętość, w zależności od warunków eksploatacyjnych, zapewnia przebieg od 200 do 300 km. Obecnie stosowane  technologie wytwarzania butli kompozytowych pozwalają na znaczne zmniejszenie ich masy (masa butli o objętości 80 dm3 nie przekracza 30 kg), jednak nadal nierozwiązany pozostaje problem z ich objętością. Wartość opałowa gazu ziemnego w zależności od jego składu równa jest około 35,6 MJ/ m3. Stąd też zużycie gazu ziemnego wyrażane w m3 jest nieco mniejsze niż benzyny, wyrażone w dm3na 100 km. Liczba oktanowa gazu ziemnego jest równa 105-110, a więc charakteryzuje się on znaczną odpornością na spalanie stukowe.


Zakres palności gazu ziemnego jest bardzo szeroki, umożliwiając jego spalanie przy współczynniku nadmiaru powietrza w zakresie od 0,6 do 1,9. Możliwe jest tym samym uzyskanie stabilnej pracy silnika na mieszankach ubogich, co pozytywnie wpływa na jego ekonomiczność.

Zarówno skroplona mieszanina gazów ropopochodnych, jak i gaz ziemny są pełnowartościowymi paliwami silnikowymi. Gaz ziemny nie wymaga żadnej dodatkowej obróbki technologicznej, a silniki zasilane gazem ziemnym nie zmuszają do zasadniczych zmian w porównaniu z oryginalną wersją.

Źródło: 1234