Energia XXII – Ciepło, Elektroenergetyka, Gaz
Dodatek reklamowy do RZECZPOSPOLITEJ.
nr 86 (5556) 11 kwietnia 2000 r.
Gaz ziemny do napędu pojazdów?
Wiek XXI wiekiem gazu ziemnego
Bardzo wiele wskazuje na to, że nadchodzące lata dadzą odpowiedź: TAK.
Dla gazowników to nic nowego. Pierwsze w historii silniki spalinowe skonstruowano:
- 1860 r. przez Etienne’a Lenoira (silnik spalał gaz ziemny osiągając 12 KM).
- 1878 r. przez Augusta Otto i Langena (czterosuwowy silnik zasilany gazem).
Uważamy, że tak jak w pewnym sensie:
- wiek XIX był wiekiem pary,
- wiek XX jest wiekiem ropy naftowej,
- wiek XXI będzie wiekiem gazu ziemnego i wodoru.
Dlaczego? Z kilku powodów, a mianowicie: ekologicznych, ekonomicznych, aspektów bezpieczeństwa, a nade wszystko ocenia się, że gazu ziemnego wystarczy ludzkości na dłużej niż innych kopalnianych surowców energetycznych. Również dlatego, że technologia gazu ziemnego pozwoli na łagodne przejście do wodorowego napędu pojazdów.
Ekologia
Znaczny wzrost liczby pojazdów samochodowych w Polsce powoduje zwłaszcza w dużych miastach gwałtowne pogorszenie się jakości powietrza itp. Skutki, które można nazwać nieomal początkiem bomby ekologicznej.
Europejskie normy emisji związków toksycznych dla pojazdów
W stosunku do 1980 roku liczba pojazdów wzrosła czterokrotnie. Dochodzący do tego wzrost ruchu tranzytowego powoduje wzrost emisji zanieczyszczeń komunikacyjnych.
Wiąże się z tym sprawa smogu, który latem w okresie dużego stężenia węglowodorów i tlenków azotu w upalne dni powoduje silną aktywność ozonu, mającego fatalny wpływ na naszą kondycję. Występuje również smog zimowy, który jest powodowany przez spaliny z silników Diesla.
Emisja zanieczyszczeń to nie tylko spaliny silnikowe, ale także:
- efekt oddychania zbiorników paliw,
- emisja po wyłączeniu silnika (stygnięcie),
- emisja ze zbiorników paliwa w czasie jazdy i napełniania.
Komunikacja na całym świecie jest oparta przede wszystkim na benzynie i oleju napędowym, z jednoczesnym zużywaniem ogromnych do niedawna ilości czteroetylku ołowiu dodawanego do benzyny. Ostatnie lata to walka o wyeliminowanie tego dodatku do benzyny oraz o stosowanie coraz lepszych katalizatorów.
Okazało się, że globalna emisja spalin produkowanych przez pojazdy (ogólnie więc motoryzację) stała się zagrożeniem dla społeczeństwa i środowiska.
Walka o ograniczenie emisji związków toksycznych znalazła się na sztandarach wielu środowisk, które zażądały wynalezienia paliw dających „czyste” spaliny.
W miarę wchodzenia do Unii Europejskiej będziemy musieli spełnić w tym względzie normy (EURO-3) od roku 2000, a mówi się już o EURO-4 i EURO-5. Będzie to wymagało znacznego wysiłku konstruktorów i bardzo poważnych nakładów. Tymczasem stwierdzono już, że autobus z silnikiem zasilanym gazem ziemnym bez trudu spełnia parametry wymagane przez EURO-3.
Suma zanieczyszczeń produkowanych przez silnik zasilany gazem ziemnym jest ok. 3-krotnie niższa w porównaniu z silnikami zasilanymi olejem napędowym.
A więc korzyści ekologiczne są bezsporne.
Autobusy zasilane gazem ziemnym obsługiwały olimpiadę w Monachium w 1972 roku. 24 lata później autobusy zasilane gazem ziemnym skroplonym LNG obsługiwały olimpiadę w Atlancie. Olimpiada w Seulu to również autobusy zasilane gazem ziemnym. Do następnej olimpiady Sydney jest już przygotowane. Liczba autobusów zasilanych gazem ziemnym dawno przekroczyła 100. Olimpiadę w Grecji będą najprawdopodobniej obsługiwały autobusy zasilane gazem ziemnym, być może Volvo.
Czy jest potrzebna lepsza rekomendacja dla walorów ekologicznych gazu ziemnego? Gaz ziemny jest oczywistą alternatywą dla benzyny i oleju napędowego.
W 1960 r. powołano Międzynarodową Komisję Studiów Autobusowych, która w 1967 r. przedyskutowała I raport o zanieczyszczeniu środowiska przez autobusy. Kolejne raporty powstawały w 1973, 1989, 1997 r.
Raporty stwierdzają, że w oczekiwaniu na przyszłe rozwiązania, takie jak ogniwo paliwowe, należy wypełniać lukę technologiczną gazem ziemnym, który staje się głównym konkurentem oleju napędowego. Są specjaliści, którzy przewidują w rozwiniętych technologicznie krajach 50-proc. udział autobusów na gaz ziemny już w 2005 r.
Ekonomia
Na świecie jeździ ponad milion samochodów zasilanych gazem ziemnym; funkcjonuje już ok. 3000 stacji tankowania tym gazem.
Prawie 40 producentów samochodów na całym świecie produkuje ponad 100 modeli pojazdów wyposażonych w silniki zasilane gazem ziemnym. Świadczy to o tym, że firmy rozumieją wyzwanie przyszłości, a analizy ekonomiczne nakazują im inwestować. Polityka podatkowa wielu państw jest jednocześnie bardzo dogodna dla fazy „rozruchu” gazu ziemnego. Jeżeli chodzi o cenę paliwa w postaci gazu ziemnego to przyjmuje się, że powinna być ona zdecydowanie konkurencyjna w stosunku do ceny oleju napędowego.
 |
| Peugeot Partner zasilany gazem ziemnym w gazowni Warszawskiej |
Cena gazu prawdopodobnie będzie rosła, ale zapewne znacznie wolniej niż ceny innych paliw. Jakkolwiek koszt instalacji zasilającej silnik gazem ziemnym jest wyższy niż w przypadku zastosowania propanu-butanu, to cena paliwa jest niższa. Wysoki też jest koszt budowy stacji tankowania, ale gaz ziemny jest paliwem znacznie bezpieczniejszym od benzyny i oleju napędowego, nie mówiąc o propanie-butanie. Gaz ziemny jest lżejszy od powietrza, w razie awarii łatwo się ulatnia, nie stwarzając zagrożenia.
Problemem jest pokonanie bariery psychologicznej. Przekonanie użytkowników, że przy obecnej technice gaz ziemny jest naprawdę bezpieczny mimo dużego ciśnienia oraz właściwości wybuchowych – jest zadaniem również dla mediów.
Wodór
Jest oczywiste, że wiek XXI znów będzie wyzwaniem dla nauki. Przy dotychczasowej lekkomyślności gatunku homo sapiens – wielu surowców może po prostu zabraknąć. Jest to niewyobrażalne – ufamy więc, że człowiek zadba przede wszystkim o paliwa alternatywne, traktując motoryzację jako oczko w głowie. Wszystko wskazuje na to, że paliwem przyszłości będzie wodór.
Wodór jest najbardziej przyjaznym dla środowiska nośnikiem energii. Natomiast problemem jest dostępność wodoru, który w przeciwieństwie do gazu ziemnego musi dopiero zostać wyprodukowany – odzyskany.
Rok 1999 zaznaczył się dużym postępem w tej dziedzinie. Koncern Shell z 10 firmami uruchomił w Hamburgu stację tankowania wodoru dla pojazdów samochodowych. Stację tankowania wodoru skroplonego (-253°C) uruchomiono w tym czasie w Monachium. Pojazdy z paliwem wodorowym są już w próbnej eksploatacji. Te doświadczenia są bardzo ważne, bo nie jest istotne, czy w przyszłości pojazdy będą miały napęd wykorzystujący ogniwo paliwowe czy silnik spalinowy (a przy tym zbiornik wodoru lub gazu ziemnego). System tankowania będzie w obu przypadkach podobny. Shell oraz Daimler-Chrysler wraz z firmami z Islandii zamierzają wybudować instalację skraplania wodoru – w Islandii właśnie (w oparciu o tani prąd z elektrowni wodnych oraz dzięki energii geotermalnej). Planowane jest przestawienie transportu samochodowego w Reykjaviku na zasilanie silników wodorem. Wodór dla silnika Otto jest bardzo atrakcyjnym paliwem, ponieważ w spalinach nie ma dwutlenku węgla, jest tylko para wodna i ślady tlenków azotu. Przewiduje się po roku 2005 przewożenie taniego wodoru z Islandii do państw Unii Europejskiej. Spowoduje to zapewne wydatne obniżenie emisji spalin przez transport samochodowy. Z całą pewnością wodór jest najczystszym paliwem, ale ciekły wodór jako paliwo oznacza opanowanie technologii poniżej -250°C i w tej dziedzinie prowadzone są bardzo intensywne prace. Dzięki postępowi prac w zakresie wodoru, przestawienie pojazdów na paliwo gazowe wydaje się już procesem nieuchronnym. Zdaniem specjalistów PGNiG z Gazowni Warszawskiej, łączącym tu ogniwem w rozwoju technologii będzie napęd silników gazem ziemnym. To kolejny argument na korzyść gazu ziemnego – przynajmniej do czasu, kiedy zasilanie wodorem będzie bezpieczniejsze i tańsze od gazowego, a to zapewne nie nastąpi bardzo szybko.
Aspekty bezpieczeństwa
Bezpieczeństwo użytkowania gazu ziemnego jest przedmiotem żywego zainteresowania opinii publicznej, ale często zdarza się, że doniesienia o wypadkach nie precyzują, czy chodzi o gaz ziemny czy też o gaz tzw. płynny, czyli propan-butan. Wybuchy gazu ziemnego zdarzają się rzadko, a ich konsekwencje nie są tak zatrważające, jak by to wynikało z pobieżnych analiz mediów.
Gaz ziemny jest dużo lżejszy od powietrza i nie rozprzestrzenia się poniżej pojazdu w razie nieszczelności, co minimalizuje możliwości powstania mieszaniny wybuchowej. Natomiast w garażach wystarczająca jest sprawna wentylacja.
Odbywały się już nawet młodzieżowe zawody gokartów zasilanych gazem ziemnym – czas tankowania zbiorników wynosił 6 sekund.
Urządzenia gazowe charakteryzują się bezpieczną konstrukcją i wykonaniem. Podobnie jest z silnikami zasilanymi gazem ziemnym. Zbiorniki z gazem spełniają normy bezpieczeństwa. Koncern Volvo zastosował nawet w modelu V70 zbiornik kompozytowy – z tego powodu w Polsce model ten nie może być jeszcze sprzedawany. W Niemczech już jest. Według specjalistów amerykańskich, gaz ziemny jest najbezpieczniejszym paliwem silnikowym. Na dalszych miejscach są benzyna, olej napędowy i propan-butan (pary propanu-butanu są cięższe od powietrza).
Polska historia NGV (Natural Gas Vehicles) – pojazdów zasilanych gazem ziemnym
Pierwsze stacje tankowania gazu ziemnego powstały w połowie lat 50. (Krosno, Rzeszów, Tarnów, Kraków, Mysłowice, Zabrze, Gliwice, Sosnowiec, Bielsko-Biała).
Duży wkład w rozwój pojazdów zasilanych gazem ziemnym wniósł Sanocki Zakład PGNiG, który w latach 50. i 60. miał duży tabor samochodowy zasilany gazem ziemnym (Star, Dodge), dla których istniała stacja tankowania gazem ziemnym w Krośnie. Osuszony już gaz pochodził z Kopalni Strachocina.
W latach 70. zlikwidowano wszystkie stacje (ostatnią w Gliwicach) z racji:
- relacji cen benzyny do gazu,
- niechęci kierowców przedsiębiorstw państwowych do obsługiwania pojazdów zasilanych gazem ziemnym.
Przełom lat 80. i 90.
Pod koniec lat 80. idea autobusów napędzanych gazem ziemnym ożyła. Pierwszy autobus miał butle w przyczepce, drugi na dachu itd. Pracowali nad tym specjaliści z: MPK Kraków, IBMER Kraków, PIMOT z Warszawy, NGV Autogas z Krakowa i Politechniki Krakowskiej i Śląskiej.
Również tym razem Sanocki Zakład w 1988 roku z własnych środków uruchomił pilotażową stację tankowania samochodów gazem ziemnym przy Kopalni Gazu Ziemnego w Przemyślu. Tankowane na tej stacji pojazdy to: Żuk, Uaz, Gaz-66, Renault Traffic.
- Kraków
W 1993 roku uruchomiono w Warszawie i Krakowie profesjonalne stacje tankowania o wydajności 600 m3/h, a następnie w Krakowie tankowano 6 autobusów przez kilka lat, aż do lipca 1999. Niestety były to stare wypracowane autobusy (nawet 16-letnie) i mimo że także kierowca ostatniego z nich w rozmowie z nami wypowiadał same pochlebne opinie (o przebiegu, o wymianie oleju, o tankowaniu), to wobec braku decyzji o zakupie nowych autobusów eksperyment musiał się zakończyć. - Rzeszów
W PTHW w Rzeszowie w 1989 roku zainteresowano się gazem ziemnym jako paliwem do samochodów i przystosowano do tego celu 18 używanych samochodów (Żuki, Polonezy, Stary, Fiaty). Okazało się, że w Zalesiu (dziś dzielnica Rzeszowa) jest złoże gazu ziemnego, pozwalające na wieloletnie zabezpieczenie w paliwo całego Rzeszowa (bez sprężania). Niestety w dobie przemian strukturalnych PTHW przestało istnieć, gazyfikację taboru przerwano. - Przemyśl
Władze Przemyśla przy współpracy Sanockiego Zakładu PGNiG opracowały kompleksowy program „Przemyśl – czyste miasto” polegający na wymianie wszystkich autobusów komunikacji miejskiej na pojazdy zasilane gazem ziemnym (podobny eksperyment Dębica prowadzi z autobusami zasilanymi propanem-butanem). Obecnie w Przemyślu w eksploatacji jest 17 autobusów (w tym 16 adaptowanych w ramach remontu i jeden oryginalny produkt Jelcza). Autobusy od początku eksploatacji wykonały przebieg w wysokości 1,5 miliona km. Złoże gazu zalega również pod miastem. W efekcie w Przemyślu nakłady poniesione na adaptację autobusów zwróciły się po 1,5 roku. Docelowo przewiduje się 60 autobusów NGV w Przemyślu. - Transport wewnątrzzakładowy
Gaz ziemny może być i jest paliwem zasilającym wózki widłowe. W 1991 roku zespół kierowany przez dr inż. Marka Rudkowskiego dostosował wózki GPW oraz RAK w FSM Bielsko-Biała do zasilania silników gazem ziemnym.
Do końca 1997 roku przerobiono w Bielsku-Białej i w Tychach 140 wózków. Uzyskano radykalną poprawę warunków pracy w halach fabrycznych oraz zwrot kosztów adaptacji wózków po jednym roku.
Gaz ziemny zastosowano z uwagi na:
- łatwą wentylację hal (gaz ziemny jest lżejszy od powietrza ),
- uznano, że gaz ziemny jest najbezpieczniejszy,
- gaz ziemny jest tańszy od propanu-butanu LPG.
Do trzech razy sztuka
Gazownia Warszawska posiadając własną stację tankowania gazem ziemnym CNG, kilkakrotnie rozpoczynała próby zastosowania gazu ziemnego do napędu samochodów.
W 1999 r. podjęła próbę zainteresowania Zakładow Autobusowych gazem ziemnym jako paliwem dla pojazdów warszawskich. Przede wszystkim rozpoczęto profesjonalną „gazyfikację” własnego taboru. Na pierwszy ogień poszło Pogotowie Gazowe. Zapadła decyzja o zakupie pojazdów od firmy która dostarczy samochody z instalacją na gaz ziemny, ale również z normalną gwarancją. Pozytywnej odpowiedzi udzielił Peugeot oferując Partnery zasilane gazem ziemnym CNG. W 1999 r. do eksploatacji weszło 16 nowych pojazdów oraz nowa stacja tankowania obsługująca lokalne Pogotowie Gazowe. Samochody zdały egzamin pomyślnie, trwa normalna ich eksploatacja.
Autobus zasilany gazem ziemnym. Żródło: NGV 2000 Jokohama
NGV na świecie
Czechy
Zainteresowanie pojazdami zasilanymi gazem ziemnym u naszych południowych sąsiadów:
- eksploatują 300 pojazdów zasilanych gazem ziemnym,
- w tym 80 autobusów;
- 7 ogólnodostępnych stacji tankowania;
- zużycie gazu przez pojazdy w Czechach wyniosło w ubiegłym roku 3 mln m3;
Testowane były autobusy KAROSA, samochody dostawcze TAZ 1500 i ciężarowe Avia oraz różne modele Skody.
Słowacja
Tu również trwają eksperymenty związane z wprowadzaniem autobusów zasilanych gazem ziemnym. Zbudowano stacje tankowania gazem ziemnym: Bratysława, Poprad, Zwoleń, Michałowce, Bańska Bystrzyca.
Niemcy
Obecnie w Niemczech eksploatuje się około 5000 pojazdów na gaz ziemny, w tym 350 autobusów oraz około 100 stacji tankowania (ogólnodostępnych).
I tak na przykład komunikacja autobusowa rozwija się w Saarbrücken, Norymberdze, Hanowerze, Augsburgu. Są to głównie autobusy MAN i Daimler-Chrysler. Zbiorniki są zainstalowane na dachach autobusów, zaś zasięg wynosi około 300 km. Poza tym w Niemczech pomiędzy miejscowościami uzdrowiskowymi nad Bałtykiem jest eksploatowany pociąg zasilany gazem ziemnym.
Rosja, Ukraina, Białoruś
Kraje te mają bardzo duże doświadczenia – 300 tysięcy pojazdów NGV.
USA
Samochody typu Van zasilane gazem ziemnym są sprzedawane przez firmy:
- Chrysler Corporation od 1992;
- Fasol Wates Company od 1996 roku.
Natomiast jeżeli chodzi o użytkowników, to np. US Postal Service posiada 7000 ciężarówek dostawczych zasilanych gazem ziemnym.
W USA funkcjonują odpisy podatkowe od 2.000 USD do dużych sum w zależności od tego, czy chodzi o pojazd dostosowywany do gazu ziemnego czy też fabrycznie nowy, a także do 100 tys. USD za stację tankowania. Poszczególne stany oferują różne ulgi za korzystanie z gazu ziemnego jako paliwa.
Prawodawstwo amerykańskie spowodowało zmianę sposobu myślenia, tzn. większe miasta zmuszone są zaopatrzyć pojazdy użytku publicznego i większych przewoźników wyłącznie w „czyste paliwo” – oznacza to jak widać gaz ziemny.
W USA jest ponad 1300 stacji tankowania oraz 70 000 pojazdów, (w tym 2000 autobusów) w 48 stanach, a gaz ziemny jest o około 50% tańszy od benzyny.
W USA na bazie dokumentu „Clean Air Act” zakłada się, że w 2010 r. będzie 4 mln pojazdów zasilanych gazem ziemnym.
Chiny
W Chinach gaz ziemny jest paliwem stosowanym przez motoryzację od 1950 roku. W mieście Beijing jest instytut samochodów zasilanych gazem ziemnym. W Chinach obecnie jeździ 2500 pojazdów z silnikami na gaz ziemny. Większość z tej liczby to autobusy. Są one obsługiwane przez 35 stacji tankowania. Co jest niezwykłego w tym, to to, że większość tych autobusów posiada na dachach zbiorniki ze specjalnej gumy magazynujące gaz ziemny pod średnim ciśnieniem. Aby zapasy paliwa były wystarczające, zbiorniki te są bardzo duże. Zasięg tych autobusów wynosi 150 km (wraz ze zużyciem gazu zbiorniki zmniejszają się). Zbiorniki są tańsze, stacje tankowania też. Problemem jest jednak niebezpieczeństwo, jakie stwarzają te zbiorniki (w sytuacji kontaktu z gałęziami, z tunelami, itp.).
We wrześniu 1997 r. przy pomocy specjalistów amerykańskich w mieście Haikon na wyspie Hainam na Morzu Północno-Chińskim rozpoczęto eksploatację autobusów zasilanych LNG! Jest to pierwszy etap wartego 4 miliony USD kontraktu na przystosowanie 5300 autobusów do zasilania gazem ziemnym, realizowanego przez amerykańską firmę Cryenco Sciences. W Hennom pierwszy autobus zasilany LNG uruchomiono już w 1990 roku.
Ogółem w Chinach jest 500 000 autobusów z różnym paliwem do napędu (w Szanghaju 6000, w Beijing 5000).
Są to wyzwania dla producentów pojazdów oraz dostawców elementów instalacji, ekologów, władz miejskich, ale i dostawców ekologicznego paliwa.
Obecnie gaz ziemny jest w centrum zainteresowania konstruktorów przede wszystkim autobusów oraz pojazdów dostawczych. Nie jest to fascynacja chwilowa. W 26 miastach Europy trwa eksploatacja autobusów zasilanych gazem ziemnym (prawie 1500 autobusów), natomiast w 6 innych miastach testuje się autobusy na LPG (propan-butan).
Największe bazy z autobusami zasilanymi gazem ziemnym oraz stacje tankowania to:
- Poitiers we Francji ze stacją szybkiego tankowania dla ponad 100 autobusów. Miasto to zawdzięcza swój sukces dobrej współpracy z Gaz de France, który to koncern dał przykład umiejętności promocyjnych; również inne miasta francuskie angażują się w podobne przedsięwzięcia. RATP w Paryżu w 1999 r. testowało 53 autobusy na CNG, 57 na LPG;
- Saarbrücken w Niemczech z podobnej wielkości stacją;
- Malmö i Göteborg (sukces technologiczny Volvo);
- Sydney w Australii.
Znaczne doświadczenia w dziedzinie pojazdów zasilanych gazem ziemnym mają także: Kanada, Włochy (300 tys. pojazdów), Argentyna (400 tys. pojazdów), Japonia, Brazylia, Wenezuela, Indonezja, Tajlandia.
Przemysł samochodowy zauważył już paliwo, jakim jest gaz ziemny. Producenci autobusów to: MAN, Scania, Mercedes, Iveco i Volvo, a także nasz Jelcz i inni.
A więc:
- są autobusy zasilane gazem ziemnym;
- są producenci stacji tankowania gwarantujący ich niezawodność;
- gazownictwo jest gotowe dostarczać gaz ziemny;
- są doświadczenia w eksploatacji autobusów;
- będą korzyści ekologiczne.
Czego więc brak? Co należałoby naszym zdaniem zrobić dla optymalnego rozwoju?
Byłoby ogromnie pożądane, gdyby nasze Ministerstwo Finansów wprowadziło kierowane ulgi podatkowe np. na 10 lat dla osób i firm dokonujących zakupów oraz inwestycji w dziedzinie, którą można nazwać „gaz ziemny jako paliwo dla napędu pojazdów”. Tak robi się w postępowym świecie (Niemcy przedłużyli stosowne ustawy do 2009 r.).
A przecież technika motoryzacyjna jest znaczącą lokomotywą postępu gospodarczego, nie mówiąc już o korzyściach płynących z ochrony naszego środowiska.
Terminologia
Pojazdy zasilane gazem ziemnym są na całym świecie określane terminem NGV (Natural Gas Vehicles).
Na terenie całego kraju często spotykamy informację o tankowaniu samochodów gazem płynnym, w domu posiłek podgrzewamy na gazie ziemnym, a statki transportują np. do Japonii gaz w postaci skroplonej.
Czytelnikom nie będącym specjalistami w tej dziedzinie należy się wyjaśnienie nazewnictwa, mamy mianowicie do czynienia z:
- gazem ziemnym – NG (Natural Gas),
- gazem ziemnym sprężonym – CNG (Compressed Natural Gas),
- gazem ziemnym skroplonym – LNG (Liquefied Natural Gas) (temp. – 163°C)
- gazem płynnym (propanem-butanem) – LPG (Liquefied Petroleum Gas).
Gaz ziemny NG (Natural Gas)
Gaz ziemny to kopalniane paliwo naturalne. Podstawowym składnikiem gazu ziemnego jest metan (w sieci dystrybucyjnej Warszawy i województwa mazowieckiego zawartość metanu wynosi około 98%).
Gaz ziemny zdobył już określenie”paliwo przyjazne dla środowiska”, wypierając z rynku zarówno gazy wytwarzane w klasycznych gazowniach, jak też gaz koksowniczy. Jest tradycyjnie stosowany jako paliwo w gospodarstwach domowych, kotłowniach, kotłach i piecach przemysłowych oraz jako surowiec w syntezie chemicznej.
Ostatnie lata to burzliwy rozwój nowoczesnych technologii wykorzystujących gaz ziemny, a mianowicie:
- jednoczesna produkcja ciepła i prądu (zamiast tradycyjnych kotłowni) z gazu,
- zasilanie silników pojazdów gazem ziemnym.
Technologia skojarzonej produkcji energii elektrycznej i ciepła (ang. Cogeneration, niem. Heiz-Kraft-Warme) może mieć zastosowanie zarówno w wielkich elektrociepłowniach, jak również mogą to być małe obiekty zasilające np. szkołę, szpital, zespół basenów lub osiedle mieszkaniowe, hotel, koszary, supermarket, hale sportowe, czy też biurowiec wymagający ciepła i prądu, ale również klimatyzacji.
Gaz ziemny jako paliwo silnikowe jest wykorzystywany w postaci:
- gazu ziemnego sprężonego CNG,
- lub gazu ziemnego skroplonego LNG.
Szerokie stosowanie gazu ziemnego w gospodarce narodowej umożliwia poprawę stanu naszego środowiska, m.in. dzięki ograniczeniu emisji dwutlenku węgla (gaz cieplarniany).
Gaz ziemny sprężony CNG (Compressed Natural Gas)
Gaz ziemny do zasilania pojazdów to paliwo naturalne nie wymagające do zastosowania w silnikach żadnej obróbki technologicznej oprócz osuszania i sprężania. Jest dużo lżejszy od powietrza i doskonale się z nim miesza. Wszystkie silniki o zapłonie iskrowym mogą być dostosowane do jego spalania.
Sprężony gaz ziemny jest zwykle magazynowany pod ciśnieniem 200 bar w zbiornikach odpowiednio umocowanych w samochodzie.
Jednorazowe tankowanie zbiorników średniej wielkości pozwala na przebieg około 300 km.
Wadą gazu ziemnego sprężonego jest stosunkowo mała gęstość energetyczna w jednostce objętości. Zbiorniki zajmują więc więcej miejsca niż tradycyjny bak, ale korzyści są niebagatelne. Producenci wprowadzili na rynek już ponad 100 modeli pojazdów. W eksploatacji jest ponad milion samochodów.
Gaz ziemny skroplony – to gaz ziemny w postaci ciekłej (Liqueified Natural Gas) LNG (temp. – 163°C)
Podczas skraplania gaz ziemny zostaje oziębiony do temp. – 163°C. Objętość redukuje się przy tym 630 razy. Dzięki temu „gęstość energii” skroplonego gazu ziemnego jest bardzo wysoka. Jedna czwarta gazu ziemnego, którym handluje się na skalę światową jest transportowana właśnie w tym stanie. Skraplanie gazu ziemnego wiąże się z bardzo dokładnym jego oczyszczeniem z dwutlenku węgla, azotu, propanu-butanu, wilgoci itp. Jest to już bardzo czyste paliwo o liczbie oktanowej 130. Po powtórnej zmianie na postać gazową zanieczyszczeń pozostaje bardzo niewiele, gaz jest suchy – pozbawiony wilgoci. Gaz ziemny skroplony (LNG) z uwagi na niskie temp. wymaga zbiornika kriogenicznego. Pierwsza ogólnodostępna stacja paliwowa LNG została uruchomiona w 1995 r. w Bloomfield w USA. Tankowanie odbywa się podobnie do tankowania paliw tradycyjnych. Niemcy np. posiadają już instalacje, które skraplają gaz ziemny po to, żeby zasilać nim stacje tankowania gazem ziemnym. Zależnie od wyposażenia stacji paliw mogą być w nich tankowane zarówno zwykłe pojazdy na gaz ziemny (tzw. CNG 200 bar), jak też pojazdy na gaz ziemny skroplony (LNG – pozbawione ciśnienia, ale wymagające zbiornika kriogenicznego). Do czasu zastosowania skroplonego wodoru na skalę masową będzie to, jak przypuszczamy, podstawowa alternatywa dla benzyn i olejów napędowych.
Gaz płynny propan-butan LPG (Liqueified Petroleum Gas)
Jest to mieszanina propanu i butanu, którą (w temp. otoczenia) można przechowywać w stanie ciekłym pod niskim ciśnieniem; liczba oktanowa LO 90-110 (zależnie od składu) jest wyższa od LO paliw benzynowych. Gaz płynny (LPG) jest produktem ubocznym procesu rafinacji ropy naftowej, (a zatem różna może być jego czystość, skład, wartość opałowa, gęstość itp.). Dzisiaj w Polsce mamy 1900 stacji tankowania LPG i 400 tysięcy samochodów z silnikami zasilanymi LPG, czyli propanem-butanem – bezapelacyjny sukces tej dziedziny motoryzacji. Historycznie rzecz biorąc pierwszy pojazd z silnikiem zasilanym LPG wyprodukował Mercedes w 1936 r. Cena LPG jako produktu z ropy naftowej, której światowe zapasy są dużo mniejsze niż gazu ziemnego, jest wprost związana ze wzrostem cen ropy naftowej. Przewiduje się, że wzrost cen paliw ropopochodnych będzie szybszy i wyższy niż wzrost cen gazu ziemnego.
Tadeusz Podziemski
zastępca dyrektora ds. technicznych
Henryk Bałut
kierownik inwestycji specjalnych
Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. w Warszawie
Oddział
Mazowiecki Zakład Gazowniczy
„Gazownia Warszawska” w Warszawie
00-412 Warszawa, ul. Kruczkowskiego 2
tel. (022) 691-81-65, fax (022) 862-41-97