گاز بزن ، گاز بده

( همه چیز درباره CNG )
گاز طبیعی متراکم یا (Compressed Natural Gas) CNG سوختی با مزیت های اقتصادی فراوان و جایگزین خوبی برای بنزین و حتی گازوییل است.

فرق گاز طبیعی با CNG

CNG همان گاز طبیعی است كه ما روزانه آن را در خانه، محل كار خود و یا كارخانجات با فشار پایین استفاده می‌كنیم. بدیهی است ذخیره‌سازی گاز در چنین فشاری به واسطه حجم زیاد مورد نیاز به صرفه نیست. از طرفی به خاطر تراكم آن در صورت استفاده در خودرو، زمان‌های تجدید سوخت‌گیری فوق‌العاده كوتاه خواهد شد. در صورتی كه گاز طبیعی ( NG) تا فشار حدود ۳۶۰۰ PS تراكم شود، ما CNG خواهیم داشت.

تفاوت LPG و CNG

بخش عمده ترکیبات شیمیایی CNG را گاز متان تشکیل می دهد، در صورتی که گاز LPG مخلوطی از پروپان، بوتان و اندکی ترکیبات دیگر است. CNG از متراکم کردن گاز طبیعی به دست می آید، اما LPG محصول تقطیر و پالایش نفت خام در پالایشگاه ها است.
متان حتی تحت فشارهای بالا نیز به صورت گاز باقی می ماند، بنابراین CNG با وجود فشار psi 3600 هنوز حالت گاز دارد. البته گاز طبیعی را می توان در تأسیسات خاصی و با پایین آوردن دما تا حد۱۶۰ درجه سانتیگراد تبدیل به مایع کرد که آن را LNG می نامیم.
از آنجا که ظرفیت تولید LPG در پالایشگاه‌ها محدود است، بهتر آن است که آن را به عنوان سوخت برای مصارف خانگی در مناطقی که هنوز فاقد لوله‌کشی گاز طبیعی هستند، استفاده کنیم، چرا که ذخیره سازی و حمل و نقل آن آسان است.

گاز بهتر است یا بنزین؟

گاز طبیعی سوختی با احتراق پاک، تمیز و بهینه است که سبب افزایش عمر موتور و کاهش تعمیرات آن می شود. شمع ها در موتورهای بنزینی تا۳۲ هزار کیلومتر دوام دارند ولی در موتورهای گازسوز این عدد به۱۲۰ هزار کیلومتر افزایش می یابد. این سوخت قابلیت انتقال و مکش از مخزن را ندارد و به این ترتیب احتمال سرقت سوخت به صفر می رسد. در قسمت های بعد معایب CNG در مقایسه با بنزین را هم خواهید دید.

مزایای استفاده از CNG

صرفه اقتصادي : قيمت CNG با توجه به ميزان انرژي که توليد مي کند تقريبا يک سوم قيمت بنزين است. همين امر سبب مي شود سرمايه گذاري براي توليد کيت CNG ظرف مدت کوتاهي جبران گردد.
دوستي با محيط زيست : استفاده از CNG سبب کاهش آلاينده ها مي گردد. ميزان انتشار منواکسيد کربن حدود 90-70% ، هيدروکربن ها در حدود 60-40% و دي اکسيد کربن که يکي از عوامل گرم شدن زمين است نيز حدود 10% کاهش مي يابد.
انعطاف و سهولت استفاده : استفاده از CNG به عنوان سوخت جايگزين مستلزم تغييرات عمده در موتور ماشين ها نمي باشد و وسايل نقليه با استفاده از يک سوئيچ مي توانند از CNG و بنزين همزمان استفاده کنند.
غيرسمي بودن: گاز طبيعي از سرب و سولفور تهي مي باشد. استفاده از آن سبب کاهش چشمگير مواد مضر منتشره موتورها مي گردد. وقتي گاز طبيعي به طور کامل مي سوزد بخار آب و CO2 توليد مي کند که در واقع اجزا گازي هستند که ما هنگام تنفس از بدن خود خارج مي کنيم.

ترکیبات CNG

ترکيبات و خواص فيزيکي CNG عبارتند از :

متان	88%
اتان	5%
پروپان	1%
دياکسيد کربن	5%
ساير	1%

رانندگی در ارتفاعات

در ارتفاعات، هوا رقیق تر شده و موتور با ترکیب سوخت غنی تری (نسبت بیشتری از سوخت به هوا) کار می کند. به همین خاطر قدرت موتور به دلیل کاهش تنفس موتور و تامین اکسیژن کمتر و همچنین جریان غنی تر و شدیدتر سوخت، افت می کند. در این حالت به علت اینکه گاز در حدود۱۲ درصد حجم ورودی را تشکیل داده و با کاهش چگالی هوا براثر رقیق تر شدن آن، حجم سوخت نیز پایین می آید، توان موتور گازسوز۱۲ تا۱۴ درصد افت می کند. پس در صورت دوگانه سوز بودن وسیله نقلیه بهتر است در ارتفاعات از سوخت بنزین استفاده شود.

آیا استفاده از گاز طبیعی فشرده در خودرو ایمن است؟

CNG به خاطر سه ویژگی مهم از سوخت های بنزین، گازوییل و LPG ایمن تر است. اول آنکه این گاز از هوا نیز سبکتر است. بنابراین در صورتی که نشت کند، در جو، صعود کرده و محو می شود. دوم اینکه درجه حرارت خود اشتعالی CNG برابر۷۰۰ درجه سانتیگراد است، در حالی که درجه حرارت خود اشتعالی بنزین۴۵۵ درجه سانتیگراد است. سومین مورد این که باک های ذخیره CNG از فولادهای آلیاژی خاص و با رعایت بالاترین سطوح ایمنی ساخته می شوند که بسیار محکم تر و ایمن تر از باک های بنزین خودروها هستند.
باك ذخیره CNG در خودرو کاملا ایمن است. باك‌های ذخیره CNG از فولادهای آلیاژی خاص و به صورت كاملا یكپارچه ساخته می‌شوند.
هیچ نوع جوشی در ساخت این باك ها به كار نرفته و باك براساس استانداردهای معتبر بین‌المللی قبل از نصب مورد تست قرار می‌گیرد. به‌علاوه این باك‌ها به دیسك‌های پاره‌شونده ضدانفجار ( Burst disc) مجهز هستند كه در صورت افزایش بیش از حد فشار یا به هنگام آتش‌سوزی‌ این دیسك‌ها پاره شده و فشار مخزن به شدت افت كرده و بخش اعظم گاز خارج می‌شود. این باك های پرفشار گاز در خودرو حتی به هنگام تصادف‌های شدید نیز ایمن هستند. CNG سال‌ها است كه در كشورهایی چون نیوزیلند، ایتالیا، آرژانتین و آمریكا به عنوان سوخت خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد و تمام این كشورها آن را ایمن‌تر از بنزین شناخته و اعلام كرده‌اند.

تجربه استفاده از گاز طبيعي فشرده در خودروها در دنيا که نزديک به 80 سال مي‌رسد، شاهد اين مدعاست که استفاده صحيح و رعايت الزامات استانداردي در نصب و نگهداري اين سيستم‌ها، موجب عدم بروز هر حادثه‌اي مي‌‌شود. موارد ايجاد حادثه انفجار و آتش‌سوزي در اين خودروها گزارش نشده است مگر در موارد معدودي که با دستکاري سيستم از سوي مالکان اين گونه خودروها همراه بوده است. اين موضوع به‌نوبه خود حاکي از ايمني بالاتر خودروهاي گازسوز نسبت به خودروهاي بنزين‌سوز و LPG سوز مي‌باشد. تعبيه شيرهاي مجهز به سيستم ايمني دمايي و فشاري روي مخازن CNG اين امکان را فراهم مي‌آورد تا حتي در صورت قرارگيري مخزن در آتش و ايجاد فشارهاي غيرمعمول داخل مخزن، موجب تخليه گاز و جلوگيري از هرگونه انفجاري شود. قطعات (کيت‌هاي CNG ) نيز استانداردهاي بسيار سختگيرانه‌اي را گذرانده و گواهي ايمني دريافت مي‌کنند.
همچنين خودروهايي که در کارخانه‌های خودروسازي به صورت گازسوز توليد مي‌شوند نيز جهت اخذ مجوزهاي توليد انبوه ملزم به رعايت تمامی استانداردهاي مرتبط هستند. الزامات ايمني نصب مخزن و سيستم گاز، ايمني در تصادفات، ايمني در آتش‌سوزي، عدم نشتي، اصلاح و تغيير برخي مشخصه‌هاي خودرو که تحت تاثير وزن افزوده مخزن قرار مي‌گيرند از جمله مواردي است که در اين خودروها رعايت مي‌شود. در کارگاه‌هاي تبديل نيز ابتدا نمونه‌اي از هر نوع خودرو تبديل و گواهينامه ايمني اخذ مي‌شود سپس براي تبديل ديگر خودروها اقدام می‌شود. رعايت الزامات نصب مخزن و کيت گاز روي خودرو توسط تکنسين‌هاي تبديل آموزش ديده در کارگاه‌هاي تبديل، بازرسي منظم از کارگاه‌ها و بازرسي دوره‌اي مخزن و سيستم گاز خودرو باعث مي‌شود که ايمني خودروهاي CNG تضمين شود.

آیا استفاده از CNG برای موتور خودرو ضرری نداشته و به آن آسیب نمی رساند؟

عمر برخی از قطعات موتور در صورت استفاده از CNG افزایش خواهد یافت. به عنوان مثال عمر مفید روغن موتور تا حد زیادی افزایش می یابد، چرا که CNG باعث آلودگی یا رقیق شدن روغن موتور نمی شود. از طرفی چون هیچگونه سربی به همراه این سوخت نیست رسوبات سخت سرب روی شمع ها ایجاد نشده و عمر مفید شمع ها نیز تا حد چشمگیری افزایش می یابد. همچنین از آنجا که CNG سوختی گازی است، هیچ کربنی به عنوان محصول احتراق تشکیل نشده و سطح داخلی موتور تمیز باقی می ماند.

کارایی CNG در مقایسه با بنزین

هنگام استفاده از CNG شتاب حرکت خودرو در مقایسه با بنزین کمتر خواهد بود که این مساله ناشی از افت۵ تا۱۵ درصدی قدرت موتور به هنگام استفاده از CNG است. شایان ذکر است این میزان افت توان موتور را می توان با تنظیم کیت CNG به حداقل رساند و در شرایط معمول رانندگی در شهر این میزان افت قدرت، محسوس نخواهد بود.

چگونگی کار یک خودروی گاز سوز

گاز طبیعی حدود۲۰۰ بار فشرده و در مخازن مخصوص خودروها ذخیره می شود. این مخازن ممکن است در صندوق عقب، زیر بدنه و یا روی سقف خودروها نصب شوند. سوخت گاز طبیعی از طریق یک لوله فشار قوی به یک رگولاتور فشار قوی منتقل می شود. (اغلب این رگولاتور در کنار موتور نصب می شوند) و فشار گاز در این رگولاتور تا حدود فشار اتمسفر تقلیل می یابد. در موتورهای کاربراتوری گاز طبیعی از طریق یک میکسر هوا و سوخت که در دهانه کاربراتور تعبیه شده است، وارد موتور می شود. در موتورهای انژکتوری، گاز طبیعی از طریق انژکتورهای جداگانه (مخصوص گاز طبیعی) در فشار حدود۶ بار به داخل منیفلد هوا تزریق می شود.

این هم انژکتور مخصوص CNG
در ادامه گاز طبیعی وارد محفظه احتراق شده و اشتعال صورت می گیرد. در هنگام خاموش بودن موتور شیرهای سولنوئیدی مخصوص، از ورود گاز به محفظه موتور جلوگیری می کنند. در خودروهای دوگانه سوز (Bifuel) نوع سوخت (بنزین یا گاز طبیعی) توسط یک کلید انتخاب سوخت (Change Over Switch) انتخاب می شود. شایان ذکر است بعضی از خودروها فقط برای کارکرد با گاز طبیعی طراحی شده اند. در یک روش دیگر می توان گاز طبیعی با کاهش دما تا۱۶۴- درجه سانتیگراد، بصورت مایع (LNG) در آورده و ذخیره کرد. این گاز در دمای معمولی تبخیر می شود و سپس می توان آن را همانند CNG مورد استفاده قرار داد.
یک متر مکعب گاز طبیعی فشرده (CNG) تقریباً معادل چهار لیتر بنزین بوده و همان پیمایش را برای خودرو خواهد داشت. پیمایش کلی یک خودرو در حالت گازسوز به ظرفیت مخزن یا مخازن آن و نیز عملکرد آن بستگی دارد. بطور متوسط توان خودروهای دوگانه سوز در حالت گازسوز حدود۱۰ درصد کمتر از بنزین است و دلیل این امر این است که گاز طبیعی را نسبت به سوختهای مایع حجم بیشتری را اشغال می کند و در نتیجه اکسیژن کمتری نسبت به حالت بنزین سوز وارد موتور می شود. البته ذکر این نکته ضروریست که این مساله فقط برای خودروهای دوگانه سوز مطرح بوده و بطور کلی بدلیل عدد اکتان بالاتر گاز طبیعی، یک موتور گازسوز (Dedicated)، بازدهی بیشتری نسبت به یک موتور پایه بنزینی داراست.
برای گازسوز کردن موتورهای دیزلی، آنها را کاملاً به یک موتور گازسوز (Dedicated) تبدیل می کنند. در روش دوم آنها را به یک موتور دوسوخته (Dual Fuel) تبدیل می کنند. سوخت اصلی این موتورها گاز طبیعی بوده و در آنها به جای شمع از پاشش مقدار کمی گازوییل استفاده می شود. (توضیح اینکه در مرحله تراکم، مقدار کمی گازوییل روی مخلوط داغ هوا و گاز طبیعی پاشیده شده و عمل احتراق صورت می گیرد.) بدین ترتیب در این موتورها گازوییل و گازطبیعی با هم مورد استفاده قرار می گیرد.

با یک باک پر CNG، حداکثر چه مسافتی را می‌توان طی کرد؟

یک باک CNG به‌طور معمول معادل 10 تا 15 لیتر بنزین، گاز طبیعی را در خود ذخیره می‌کند. بدیهی است اگر میزان مصرف خودرویتان را با واحد km/liter در این عدد ضرب کنید، میزان مسافت تمایل پیمودن با یک باک پر از CNG به دست می آید برای مثال برای یک خودروی متوسط با حجم سیلندر 1300 سی‌سی این مسافت چیزی در حدود 155 کیلومتر خواهد بود.

چرا دود و دمه خروجی از اگزوز خودروهای CNG سوز کم و محدود است؟

زیرا CNG در عمل سوختی پاک و تا حد بسیار زیادی عاری از آلاینده‌های زیست محیطی است. از آنجا که عمده ترکیب اصلی گاز طبیعی را متان تشکیل می‌دهد خروجی اگزوز خودروهای CNGسوز شامل بخار آب و جزء کوچکی مونوکسید کربن است.
با توجه به این که کربن یا ذرات دیگری در خروجی اگزوز وجود ندارد دود خروجی از اگزوز بسیار جزیی و قابل اغماض است. به دلایل فوق خودروهای CNG سوز به راحتی و بدون به کارگیری هر نوع تجهیزات جانبی و خارجی (نظیر مبدل‌های کاتالیستی در خودروهای بنزینی سوز) قادر خواهند بود برآورده کننده کلیه الزامات مشخص شده در استانداردهای زیست محیطی موجود باشند.

باید بدانید که...

1- عوامل موثر بر بازده سوخت مقادیر ارزش حرارتی خالص بنزین، گازوئیل، LPG و CNG به ترتیب ۴۶، ۴۳، ۴۵ و ۴۴ است. تفاوت زیادی بین ارزش حرارتی خالص آنها وجود ندارد اما مقادیر ارزش حرارتی به میزان زیادی به تركیب سوخت بستگی دارد. در بسیاری از كشورها CNG دارای بهترین ارزش است. پس از آن گازوئیل، LNG و در نهایت بنزین قرار دارند. چنانچه یك موتور بنزینی به سوخت CNG تبدیل شده باشد به بالاترین بازده دست پیدا نخواهد كرد چون ضریب تراكم در سطح مورد نیاز برای سوخت بنزین باقی می‌ماند. بنابر این دستیابی به بالاترین راندمان فقط در خودروهای با موتورهای اصلی سوخت LNG امكان پذیر است.
2- موتورهای گاز سوز كه از بنزینی تبدیل به گاز سوز شده‌اند دارای اگزوزهایی با درجه حرارت بیشتر هستند. از طرفی در موتورهای بنزینی، بنزین تاثیر خنك كننده‌ای در سیستم مكش سوخت و سیلندرها دارد. این مساله در مورد گاز اتفاق نمی‌افتد. باید توجه داشت كه یك مخلوط گازی تمایل به احتراق آهسته‌تری نسبت به بنزین دارد و ممكن است به هنگام عبور و خروج از سوپاپ‌ها باز هم در حال سوختن باشد.
3- كاركرد موتور در شرایط جوی با درجه حرارت بالا، زمان‌بندی نادرست، احتراق تغییرات آنالیز و تركیب شیمیایی گاز مهمترین علل كوبش در موتورهای گاز سوز هستند. بنابراین این گاز طبیعی بادرصد متان بالا، كوبش موتورهای گاز سوز را تا حد زیادی كاهش می‌دهد.
4- لازم است كه هر چند وقت یك بار حتی در صورت عدم نیاز، از بنزین استفاده شود. استفاده هر چند وقت یك بار از بنزین باعث روانكاری مكانیزم كاربراتور و آمادگی بهتر سیستم سوخت‌رسانی بنزین در مواقع لازم خواهد شد.

چرا كشورهای توسعه یافته از CNG استفاده نمی‌كنند؟

سابقه استفاده از گاز طبيعي به‌عنوان سوخت خودرو به سال‌هاي اوليه دهه 1930 در ايتاليا برمي‌گردد. بحران‌هاي نفتي، تلاش براي امنيت انرژي، ارزاني گاز طبيعي در مقايسه با سوخت‌هاي فسيلي مايع، بحران آلودگي هواي شهرهاي بزرگ و عوامل متعدد ديگر مهم‌ترين دلايل روي آوردن به اين سوخت از سوي برخي از کشورها به‌عنوان رايج‌ترين سوخت جايگزين در خودروها بوده است. هم‌اکنون نزديک به چهار ميليون و 700 هزار خودروي گاز طبيعي‌سوز (CNG) در سراسر جهان تردد مي‌کنند که آرژانتين با 5/1 ميليون، برزيل با يک ميليون، پاکستان با 700 هزار و ايتاليا با 382 هزار خودروي گازسوز داراي بالاترين آمار خودروهاي گازسوز درحال تردد در جهان مي‌باشند. در ديگر کشورهاي جهان نیز حرکت به سمت اين خودروها رو به افزايش است، چنانچه اتحاديه اروپا سهم خودروهاي گازسوز را در سال 2020 معادل 10 درصد کل خودروهاي آن اتحاديه مصوب نموده است. در پایان درباره تجربه هند هم توضیح می دهیم.
عکس های مقاله را از دیگر کشورها انتخاب کردیم که فکر نکنید، ما تو دنیا فقط از CNG استفاده می کنیم.

CNG از کی در ایران شروع به کارکرد؟

در ايران سابقه استفاده از گاز طبيعي فشرده در خودروها به سال 1354 برمي‌گردد که با تبديل 1200 دستگاه تاکسي در شيراز آغاز و در سال 1362 با تبديل 1200 دستگاه ديگر تاکسي در مشهد ادامه يافت. در همان سال‌ها در شهرهاي مزبور جايگاه‌هايي نيز براي عرضه گاز طبيعي احداث شد. با تاسيس سازمان بهينه‌سازي مصرف سوخت کشور در سال 1379 در مجموعه وزارت نفت، مطالعات مقدماتي طرح گازسوز كردن خودروها در اين سازمان انجام و طرح مزبور با انعقاد قراردادهايي با خودروسازان و بخش خصوصي براي توليد و تبديل خودروهاي گازسوز از يک طرف و همچنين ايجاد زيرساخت‌هاي لازم و احداث جايگاه‌هاي CNG از طرف ديگر، وارد مرحله اجرایي شد.

CNG در هند

هند شبکه اي در حدود 6000 کيلومتر خطوط لوله براي جابجائي گاز طبيعي دارد. در سال 1992 براي استفاده از CNG به عنوان سوخت خودروها شرکت GAIL(INDIA) و انستيتو نفت هند پروژه اي مشترک را جهت تحقيق و بررسي پيرامون ساخت جايگاه هاي سوخت CNG در سه شهر هند شروع نمودند.
استاندارد طراحي و ايمني اين جايگاه ها بر اساس استانداردهاي نيوزلند بوده است.
تقريبا 1400 دستگاه وسيله نقليه که شامل 7 اتوبوس در دهلي مي شد ، در فاز اوليه اين پروژه CNG سوز گرديدند. تعداد وسايل نقليه اي که در مومبئي و بارودا تبديل گرديدند به ترتيب 1500 و 100 دستگاه بوده است.
استفاده از سوخت CNG موجب بوجود آمدن فعاليت هاي اقتصادي موفقي در مومبئي و دهلي گرديد. اکنون حدود 90.000 خودرو در دهلي و 125.000 خودرو در مومبئي از CNG استفاده مي کنند.طرح استفاده از CNG علاوه بر اين دو شهر در مراحل بعد در سه شهر ديگر بارودا ، سورات و انکلشوار به اجرا در آمد.
این طرح باز هم گسترش یافت و موجب کاهش آلودگی هوا در شهرهای آلوده هند شد.
منابع تحقیق :
سایت بهینه سازی مصرف سوخت
shimiworld.persianblog.ir
shassisaz.com
gostareshonline.com
idealaria.com
afuel.ir