Φυσικό αέριο

Μελλοντική τεχνολογία – μελλοντική ευκαιρία
με σημαντική αυξητική τάση στην ευρωπαϊκή αγορά.

Η κίνηση με φυσικό αέριο για αυτοκίνητα δεν αποτελεί εφεύρεση των τελευταίων ετών. Πίσω από αυτή κρύβεται μια μακρά ιστορία. Ήδη τον πρώτο κινητήρα εσωτερικής καύσης ο Nikolaus August Otto το 1876, τον κατοχύρωσε  ως ευρεσιτεχνία και εξελίχθηκε στο εργοστάσιο κινητήρων αερίου Deutz AG.

Στην πορεία εξέλιξης των κινητήρων, εκτός των υπολοίπων φιλοσοφιών κίνησης βενζίνη, πετρέλαιο, ηλεκτρικό, δίνονταν πάντα ιδιαίτερο ενδιαφέρον στην τεχνολογία αερίου – κυρίως σε δύσκολες περιόδους.

Έτσι λοιπόν μέσα σε φιάλες γινόταν αποθήκευση αστικού αερίου ή ενός μείγματος Προπάνιου/Βουτάνιου στο αυτοκίνητο ή το ίδιο το αέριο παραγόταν από ξύλο ή Ανθρακίτη κατά τη διάρκεια της οδήγησης απευθείας μέσα σε γεννήτριες αερίου.

Το Φυσικό αέριο

Το Φυσικό Αέριο είναι ένα αέριο μίγμα υδρογονανθράκων. Εξάγεται από υπόγειες κοιλότητες και εξαιτίας των ιδιοτήτων του θεωρείται οικολογικό καύσιμο. Βρίσκεται σε συνδυασμό με άλλα ορυκτά καύσιμα, σε κοιτάσματα άνθρακα, σαν συμπλέγματα μεθανίου και δημιουργείται από μεθανογενείς οργανισμούς σε έλη, βάλτους και χώρους υγειονομικής ταφής. Είναι μία σημαντική πηγή καυσίμων, μία κύρια πρώτη ύλη για λιπάσματα αλλά και ένα σημαντικό αέριο του θερμοκηπίου.

Βασικό συστατικό του φυσικού αερίου είναι το μεθάνιο (CH₄), συνυπάρχουν όμως σε αυτό και σημαντικές ποσότητες Αιθανίου (C₂H₆), Προπανίου (C₃H₈) και Βουτανίου (C₄H₁₀), καθώς και Διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), Άζωτο (N₂), Ήλιο και Υδρόθειο (H₂S).

• Το φυσικό αέριο που είναι κυρίως μεθάνιο δεν πρέπει να συγχέεται με το υγραέριο ή LPG. Επίσης δεν πρέπει σε καμία περίπτωση το υγραέριο να συγχέεται με το υγροποιημένο φυσικό αέριο (Liquefied Natural Gas – LNG).
• To φυσικό αέριο σε ατμοσφαιρική πίεση υγροποιείται σε μια θερμοκρασία κοντά στους -160°C (υπό το μηδέν). Η συνήθης πρακτική είναι το υγροποιημένο φυσικό αέριο να ψύχεται σε αυτή την πολύ χαμηλή θερμοκρασία και σε ατμοσφαιρική πίεση (ή ελαφρά αυξημένη κατά κάποια μικρά κλάσματα της ατμοσφαιρικής) για αποθήκευση και μεταφορά σε ειδικές κρυογενικές δεξαμενές.
• Σε περίπτωση αστοχίας ή ατυχήματος και διαρροής του προϊόντος δεν υπάρχει κίνδυνος ατυχήματος από απότομη εκτόνωση, όσο τουλάχιστον αυτό βρίσκεται σε ατμοσφαιρική πίεση. Υπάρχουν βέβαια άλλοι κίνδυνοι όπως η ανάφλεξη και η πρόκληση πυρκαγιάς.
• Το μεθάνιο είναι μη τοξικό, όμως είναι εξαιρετικά εύφλεκτο και μπορεί να δημιουργήσει εκρηκτικά μείγματα με τον αέρα όπως ήδη προαναφέρθηκε.
• Το μεθάνιο αντιδρά βίαια με οξειδωτές, αλογόνα και μερικές ενώσεις που περιέχουν αλογόνα.
• Το μεθάνιο είναι επίσης ασφυξιογόνο και μπορεί να εκτοπίσει το οξυγόνο μέσα σε έναν κλειστό χώρο.
• Η ασφυξία μπορεί να δημιουργηθεί εάν η συγκέντρωση οξυγόνου μειωθεί κάτω από 19,5% με εκτόπιση.
• Οι συγκεντρώσεις στις οποίες δημιουργούνται τα εύφλεκτα ή εκρηκτικά μείγματα είναι πολύ χαμηλότερες από την συγκέντρωση στην οποία εκδηλώνεται ο κίνδυνος ασφυξίας.

Χρήση του φυσικού αερίου

Οι εφαρμογές του φυσικού αερίου είναι πολλές, χρησιμοποιείται:

• Στην βιομηχανία.
• Για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
• Για οικιακή χρήση.
• Στις μεταφορές (φορτηγά οχήματα).
• Στην κίνηση οχημάτων διπλού καυσίμου.

Σύγκριση LPG με το φυσικό αέριο CNG 

Το LPG έχει μεγαλύτερη θερμαντική ικανότητα  (94 MJ / m3 ισοδύναμη με 26,1kWh / m3) σε σχέση με το φυσικό αέριο (μεθάνιο) (38 MJ / m3 ισοδύναμη με 10,6 kWh/m3), πράγμα που σημαίνει ότι απλά το υγραέριο δεν μπορεί να αντικατασταθεί από το φυσικό αέριο.

Για να καταστεί δυνατή η χρήση των ίδιων ελέγχων των καυστήρων και για να παρασχεθούν παρόμοια χαρακτηριστικά καύσης, το LPG μπορεί να αναμιχθεί με αέρα για να παράγει ένα συνθετικό φυσικό αέριο (Synthetic Natural Gas – SNG) το οποίο εύκολα μπορεί να αντικατασταθεί.

Οι αναλογίες ανάμειξης LPG / αέρα είναι κατά μέσο όρο 60/40, αν και αυτό κυμαίνεται κατά πολύ με βάση τα αέρια που δημιουργεί το LPG.

Σύγκριση φυσικού αερίου CNG με την βενζίνη 

Η απόδοση του CNG είναι περίπου 10 έως 15% χαμηλότερη από αυτή της βενζίνης. Όμως με αυτό επιτυγχάνονται μεγαλύτερες συμπιέσεις και επομένως μεγαλύτεροι βαθμοί απόδοσης. Αυτό οφείλεται στην αντικρουστική ικανότητα του CNG η οποία φθάνει τα 120 RON, γεγονός που δίνει τη δυνατότητα για συμπιέσεις μέχρι 13:1 σε σχέση με το 8:1 ή 9:1 (βαθμοί οκτανίων) που έχει η κανονική βενζίνη.
Επομένως το CNG είναι ιδανικό για λειτουργία του κινητήρα με υπερπλήρωση δηλ. κινητήρες (τούρμπο) με υπερσυμπιεστή.

Ένα άλλο πλεονέκτημα του CNG είναι η οικονομία που επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας «φτωχά» μίγματα καυσίμου με λ=1,7. 

Η χρήση του CNG στα αυτοκίνητα είναι:
Α) είτε αποκλειστική (ενός καυσίμου),
Β) είτε με χρήση δεύτερου καυσίμου, (Φυσικού Αερίου και βενζίνης).
Γ) είτε με μίγμα Φυσικού Αερίου και Diesel

Φυσικό αέριο και οχήματα

Στην συνέχεια δίνεται ένα παράδειγμα τεχνικών χαρακτηριστικών από ένα αυτοκίνητο VW Transporter στο οποίο έγινε μετατροπή από βενζίνη σε φυσικό αέριο.

Φαίνεται λοιπόν ότι καθοριστικός παράγοντας για την αποδοχή και την εξάπλωση της τεχνολογίας οχημάτων, φυσικού αερίου είναι το κόστος κτήσης και απόσβεσης ενός συστήματος φυσικού αερίου. Σημαντικά όμως κριτήρια για την επιλογή ενός τέτοιου αυτοκινήτου είναι και τα παρακάτω:

• Πιο οικολογικό σύστημα συγκριτικά με τα βενζινοκίνητα – ή πετρελαιοκίνητα αυτοκίνητα
• ο Χρόνος απόσβεσης για την διαφορά κόστους αγοράς
• τα έξοδα καυσίμου
• μειωμένοι φόροι
• τοπικά οικονομικά κίνητρα από τους προμηθευτές αερίου.
• τοπικοί περιορισμοί πρόσβασης σε συγκεκριμένες ζώνες κυκλοφορίας και
• το διαθέσιμο δίκτυο πρατηρίων.

Οι εκπομπές καυσαερίων σε κινητήρες CNG

Οι εκπομπές καυσαερίων σε κινητήρες CNG παρουσιάζουν μειωμένη παραγωγή διοξειδίου του άνθρακα σε σχέση με τη καύση LPG ή βενζίνης.

Τα προϊόντα της πλήρους καύσης του CNG είναι διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμοί.

Η χρήση επί πλέον καταλυτικών μετατροπέων στους κινητήρες CNG μειώνει στο ελάχιστο τις περιεκτικότητες των ρυπαντών, μονοξειδίου του άνθρακα (CO), οξειδίων του αζώτου (ΝΟx) και υδρογονανθράκων (HC), στα καυσαέρια των οχημάτων.

Πλεονεκτήματα χρήσης φυσικού αερίου CNG

• Η χρήση CNG μειώνει τις εκπομπές όλων των ρυπαντών που εκπέμπονται από το όχημα σε σχέση με τις εκπομπές που παράγονται από άλλα καύσιμα οχημάτων, εκτός του υδρογόνου.
• Μειώνεται το «νέφος» της αιθαλομίχλης που εμφανίζεται στις μεγάλες πόλεις.
• Είναι ασφαλές στη χρήση του, ελαφρύτερο από τον αέρα, δεν είναι τοξικό και διαχέεται εύκολα στην ατμόσφαιρα.
• Δεν περιέχει αιωρούμενα σωματίδια όπως το πετρέλαιο και μειώνει τις εκπομπές του διοξειδίου άνθρακα (CO2) που είναι αέριο του «θερμοκηπίου».
• Οι εκπομπές καυσαερίων οχήματος που χρησιμοποιεί CNG αντί βενζίνης είναι χαμηλότερες, γιατί η θερμοκρασία ανάφλεξης του CNG είναι υψηλότερη απ’ ότι της βενζίνης και η καύση με CNG είναι αποδοτικότερη απ’ αυτή της βενζίνης.
• Η χρήση του μειώνει το κόστος συντήρησης του κινητήρα, γιατί απαιτεί λιγότερο συχνές αλλαγές λαδιού κινητήρα. Τα σωματίδια που περιέχονται σε άλλα καύσιμα, κυρίως στο πετρέλαιο αλλά και στη βενζίνη, δεν υπάρχουν στο CNG και επομένως δεν “βρωμίζει” το λάδι λίπανσης του κινητήρα.
• Όταν δημιουργηθούν πρατήρια φυσικού αερίου, σε αυτά θα είναι εύκολη η μεταφορά του και επομένως και το κόστος μεταφοράς του καυσίμου χαμηλότερο, γιατί αυτό θα μεταφέρεται με δίκτυο σωληνώσεων και όχι με βυτιοφόρα όπως τα υγρά καύσιμα.

Μειονεκτήματα χρήσης φυσικού αερίου CNG

• Η αποθήκευση του CNG στα οχήματα απαιτεί πρόσθετο χώρο.
• Εάν ένα όχημα μετατραπεί ώστε να λειτουργούν δύο καύσιμα (βενζίνη και CNG), απαιτείται πρόσθετος χώρος για τη δεξαμενή του CNG που αποτελείται από ένα ή περισσότερους κυλίνδρους.
• Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να καταλαμβάνεται ωφέλιμος χώρος από το πορτ μπαγκάζ εάν το όχημα είναι επιβατικό, ή από τον ωφέλιμο χώρο φόρτωσης εάν το όχημα είναι Van ή ελαφρύ φορτηγό.
• Οι κύλινδροι αποθήκευσης του CNG έχουν αρκετό βάρος το οποίο φορτίζει το σύστημα ανάρτησης του οχήματος μονίμως.
• Το επιπλέον αυτό βάρος το οποίο μεταφέρει συνεχώς το όχημα αυξάνει κατά ένα ποσοστό και τη συνολική κατανάλωση καυσίμου (βενζίνης ή CNG).
• Η χρήση του CNG για να είναι συμφέρουσα λόγω της χαμηλότερης τιμής του απ’ ότι η βενζίνη, πρέπει να εξυπηρετείται από εύκολη πρόσβαση σε πρατήρια CNG.

Τιμή Πώλησης Φυσικού αερίου 

Tο φυσικό αέριο πωλείται σε κιλά (kg) και η κατανάλωση του φυσικού αερίου επίσης μετράται σε κιλά.

H τιμή του ανέρχεται σε: 1,024€ / kg, συμπεριλαμβανομένου του ΦΠΑ.

Η ανωτέρω τιμή ισχύει για την εβδομάδα από Τρίτη 20/11/2012 και ώρα 08:00, έως Τρίτη 27/11/2012 και ώρα 08:00  έναντι 0,99 €/λίτρο για το υγραέριο LPG (μέση τιμή πρατηρίων LPG στην πρωτεύουσα) και 1,63 €/λίτρο για τη βενζίνη στο Λεκανοπέδιο της Αττικής.

Τα Οχήματα Φυσικού Αερίου στην Ευρώπη

Σύμφωνα με την NGVA Europe (Natural & bioGas Vehicle Association) ο ρυθμός ανάπτυξης είναι σημαντικός όταν το 2003 ο στόλος των οχημάτων έφτανε τα 500.000 και σήμερα ξεπερνά τα 1,6 εκατομμύρια.
Το δίκτυο και οι εξελίξεις στην Ελλάδα  

• Νομικό πλαίσιο, υπάρχει για την κίνηση των οχημάτων με φυσικό αέριο τόσο για καινούργια, μεταχειρισμένα εισαγωγής όσο και για την μετατροπή των οχημάτων σε οχήματα διπλού καυσίμου.
• Σε εξέλιξη βρίσκεται όπως αναφέραμε το δίκτυο των πρατηρίων φυσικού αερίου, ενώ αυτό που υπάρχει σήμερα εξυπηρετεί τα οχήματα φυσικού αερίου της ΕΘΕΛ.
• Αυτοκίνητα, όπως αναφέρθηκε στην Ελλάδα τα οχήματα που κινούνται με φυσικό αέριο, είναι περιορισμένα και αφορούν κυρίως οχήματα δημοσίας χρήσης. Με την ανάπτυξη όμως, των πρατηρίων, της αγοράς παροχής συστημάτων φυσικού αερίου αλλά και των συνεργείων εγκατάστασης αυτών των συστημάτων αναμένεται το φυσικό αέριο να επεκταθεί και στην κίνηση των αυτοκινήτων.

Οι εξελίξεις στα Νέα μοντέλα 

Πολλοί είναι οι κατασκευαστές που έχουν να παρουσιάσουν ­μοντέλα φυσικού αερίου, μερικά από αυτά:

Το νέο SKODA Citigo θα είναι διαθέσιμο από τον Νοέμβριο και με κινητήρα φυσικού αερίου (CNG-Compressed Natural Gas). Τη βάση αποτελεί ο 3-κύλινδρος 1.0 lt. που αποδίδει πλέον 68 ίππους. Για την αποθήκευση καύσιμου, παράλληλα με την δεξαμενή βενζίνης 10 lt. χρησιμοποιούνται δύο δεξαμενές φυσικού αερίου συνολικής χωρητικότητας 72 lt.

Το VW Passat EcoFuel, που κινείται με φυσικό αέριο. Σύμφωνα με μετρήσεις, το κόστος/100 χλμ. ανέρχεται στα 5,4 ευρώ/100 χλμ., τη στιγμή που για τη βενζίνη το αντίστοιχο νούμερο είναι 14,8 ευρώ/100 χλμ. (1,550 ευρώ/λίτρο). Από πλευράς αυτονομίας, οι κυλινδρικές δεξαμενές χωρητικότητας 22 κιλών αρκούν κατά μέσο όρο για 350 χλμ.

Το OPEL Zafira Tourer ecoFLEX (Compressed Natural Gas)  διαθέτει ισχύ 110 kW/150 hp, καταναλώνει 4,7 kg (7.2 m³) φυσικού αερίου ανά 100 km (μικτός κύκλος), πληρεί τις προδιαγραφές Euro 5 και μπορεί να αναπτύξει ταχύτητα 200 km/h. Οι εκπομπές CO₂ περιορίζονται στα 129 g/km. Η αυτονομία με φυσικό αέριο φτάνει τα 530 km.