( همه چيز درباره CNG )
گاز طبيعي متراکم يا (Compressed Natural Gas) CNG سوختي با مزيت هاي اقتصادي فراوان و جايگزين خوبي براي بنزين و حتي گازوييل است.

فرق گاز طبيعي با CNG

CNG همان گاز طبيعي است كه ما روزانه آن را در خانه، محل كار خود و يا كارخانجات با فشار پايين استفاده مي‌كنيم. بديهي است ذخيره‌سازي گاز در چنين فشاري به واسطه حجم زياد مورد نياز به صرفه نيست. از طرفي به خاطر تراكم آن در صورت استفاده در خودرو، زمان‌هاي تجديد سوخت‌گيري فوق‌العاده كوتاه خواهد شد. در صورتي كه گاز طبيعي ( NG) تا فشار حدود 3600 PS تراكم شود، ما CNG خواهيم داشت.

تفاوت LPG و CNG

بخش عمده ترکيبات شيميايي CNG را گاز متان تشکيل مي دهد، در صورتي که گاز LPG مخلوطي از پروپان، بوتان و اندکي ترکيبات ديگر است. CNG از متراکم کردن گاز طبيعي به دست مي آيد، اما LPG محصول تقطير و پالايش نفت خام در پالايشگاه ها است.
متان حتي تحت فشارهاي بالا نيز به صورت گاز باقي مي ماند، بنابراين CNG با وجود فشار psi 3600 هنوز حالت گاز دارد. البته گاز طبيعي را مي توان در تأسيسات خاصي و با پايين آوردن دما تا حد160 درجه سانتيگراد تبديل به مايع کرد که آن را LNG مي ناميم.
از آنجا که ظرفيت توليد LPG در پالايشگاه‌ها محدود است، بهتر آن است که آن را به عنوان سوخت براي مصارف خانگي در مناطقي که هنوز فاقد لوله‌کشي گاز طبيعي هستند، استفاده کنيم، چرا که ذخيره سازي و حمل و نقل آن آسان است.

گاز بهتر است يا بنزين؟

گاز طبيعي سوختي با احتراق پاک، تميز و بهينه است که سبب افزايش عمر موتور و کاهش تعميرات آن مي شود. شمع ها در موتورهاي بنزيني تا32 هزار کيلومتر دوام دارند ولي در موتورهاي گازسوز اين عدد به120 هزار کيلومتر افزايش مي يابد. اين سوخت قابليت انتقال و مکش از مخزن را ندارد و به اين ترتيب احتمال سرقت سوخت به صفر مي رسد. در قسمت هاي بعد معايب CNG در مقايسه با بنزين را هم خواهيد ديد.

مزاياي 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.

ترکيبات CNG

ترکيبات و خواص فيزيکي CNG عبارتند از :

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

رانندگي در ارتفاعات

در ارتفاعات، هوا رقيق تر شده و موتور با ترکيب سوخت غني تري (نسبت بيشتري از سوخت به هوا) کار مي کند. به همين خاطر قدرت موتور به دليل کاهش تنفس موتور و تامين اکسيژن کمتر و همچنين جريان غني تر و شديدتر سوخت، افت مي کند. در اين حالت به علت اينکه گاز در حدود12 درصد حجم ورودي را تشکيل داده و با کاهش چگالي هوا براثر رقيق تر شدن آن، حجم سوخت نيز پايين مي آيد، توان موتور گازسوز12 تا14 درصد افت مي کند. پس در صورت دوگانه سوز بودن وسيله نقليه بهتر است در ارتفاعات از سوخت بنزين استفاده شود.

آيا استفاده از گاز طبيعي فشرده در خودرو ايمن است؟

CNG به خاطر سه ويژگي مهم از سوخت هاي بنزين، گازوييل و LPG ايمن تر است. اول آنکه اين گاز از هوا نيز سبکتر است. بنابراين در صورتي که نشت کند، در جو، صعود کرده و محو مي شود. دوم اينکه درجه حرارت خود اشتعالي CNG برابر700 درجه سانتيگراد است، در حالي که درجه حرارت خود اشتعالي بنزين455 درجه سانتيگراد است. سومين مورد اين که باک هاي ذخيره CNG از فولادهاي آلياژي خاص و با رعايت بالاترين سطوح ايمني ساخته مي شوند که بسيار محکم تر و ايمن تر از باک هاي بنزين خودروها هستند.
باك ذخيره CNG در خودرو کاملا ايمن است. باك‌هاي ذخيره CNG از فولادهاي آلياژي خاص و به صورت كاملا يكپارچه ساخته مي‌شوند.
هيچ نوع جوشي در ساخت اين باك ها به كار نرفته و باك براساس استانداردهاي معتبر بين‌المللي قبل از نصب مورد تست قرار مي‌گيرد. به‌علاوه اين باك‌ها به ديسك‌هاي پاره‌شونده ضدانفجار ( Burst disc) مجهز هستند كه در صورت افزايش بيش از حد فشار يا به هنگام آتش‌سوزي‌ اين ديسك‌ها پاره شده و فشار مخزن به شدت افت كرده و بخش اعظم گاز خارج مي‌شود. اين باك هاي پرفشار گاز در خودرو حتي به هنگام تصادف‌هاي شديد نيز ايمن هستند. CNG سال‌ها است كه در كشورهايي چون نيوزيلند، ايتاليا، آرژانتين و آمريكا به عنوان سوخت خودروها مورد استفاده قرار مي‌گيرد و تمام اين كشورها آن را ايمن‌تر از بنزين 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 کارخانه‌هاي خودروسازي به صورت گازسوز توليد مي‌شوند نيز جهت اخذ مجوزهاي توليد انبوه ملزم به رعايت تمامي 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 مي‌شود. 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.

آيا استفاده از CNG براي موتور خودرو ضرري نداشته و به آن آسيب نمي رساند؟

عمر برخي از قطعات موتور در صورت استفاده از CNG افزايش خواهد يافت. به عنوان مثال عمر مفيد روغن موتور تا حد زيادي افزايش مي يابد، چرا که CNG باعث آلودگي يا رقيق شدن روغن موتور نمي شود. از طرفي چون هيچگونه سربي به همراه اين سوخت نيست رسوبات سخت سرب روي شمع ها ايجاد نشده و عمر مفيد شمع ها نيز تا حد چشمگيري افزايش مي يابد. همچنين از آنجا که CNG سوختي گازي است، هيچ کربني به عنوان محصول احتراق تشکيل نشده و سطح داخلي موتور تميز باقي مي ماند.

کارايي CNG در مقايسه با بنزين

هنگام استفاده از CNG شتاب حرکت خودرو در مقايسه با بنزين کمتر خواهد بود که اين مساله ناشي از افت5 تا15 درصدي قدرت موتور به هنگام استفاده از CNG است. شايان ذکر است اين ميزان افت توان موتور را مي توان با تنظيم کيت CNG به حداقل رساند و در شرايط معمول رانندگي در شهر اين ميزان افت قدرت، محسوس نخواهد بود.

چگونگي کار يک خودروي گاز سوز

گاز طبيعي حدود200 بار فشرده و در مخازن مخصوص خودروها ذخيره مي شود. اين مخازن ممکن است در صندوق عقب، زير بدنه و يا روي سقف خودروها نصب شوند. سوخت گاز طبيعي از طريق يک لوله فشار قوي به يک رگولاتور فشار قوي منتقل مي شود. (اغلب اين رگولاتور در کنار موتور نصب مي شوند) و فشار گاز در اين رگولاتور تا حدود فشار اتمسفر تقليل مي يابد. در موتورهاي کاربراتوري گاز طبيعي از طريق يک ميکسر هوا و سوخت که در دهانه کاربراتور تعبيه شده است، وارد موتور مي شود. در موتورهاي انژکتوري، گاز طبيعي از طريق انژکتورهاي جداگانه (مخصوص گاز طبيعي) در فشار حدود6 بار به داخل منيفلد هوا تزريق مي شود.

اين هم انژکتور مخصوص CNG
در ادامه گاز طبيعي وارد محفظه احتراق شده و اشتعال صورت مي گيرد. در هنگام خاموش بودن موتور شيرهاي سولنوئيدي مخصوص، از ورود گاز به محفظه موتور جلوگيري مي کنند. در خودروهاي دوگانه سوز (Bifuel) نوع سوخت (بنزين يا گاز طبيعي) توسط يک کليد انتخاب سوخت (Change Over Switch) انتخاب مي شود. شايان ذکر است بعضي از خودروها فقط براي کارکرد با گاز طبيعي طراحي شده اند. در يک روش ديگر مي توان گاز طبيعي با کاهش دما تا164- درجه سانتيگراد، بصورت مايع (LNG) در آورده و ذخيره کرد. اين گاز در دماي معمولي تبخير مي شود و سپس مي توان آن را همانند CNG مورد استفاده قرار داد.
يک متر مکعب گاز طبيعي فشرده (CNG) تقريباً معادل چهار ليتر بنزين بوده و همان پيمايش را براي خودرو خواهد داشت. پيمايش کلي يک خودرو در حالت گازسوز به ظرفيت مخزن يا مخازن آن و نيز عملکرد آن بستگي دارد. بطور متوسط توان خودروهاي دوگانه سوز در حالت گازسوز حدود10 درصد کمتر از بنزين است و دليل اين امر اين است که گاز طبيعي را نسبت به سوختهاي مايع حجم بيشتري را اشغال مي کند و در نتيجه اکسيژن کمتري نسبت به حالت بنزين سوز وارد موتور مي شود. البته ذکر اين نکته ضروريست که اين مساله فقط براي خودروهاي دوگانه سوز مطرح بوده و بطور کلي بدليل عدد اکتان بالاتر گاز طبيعي، يک موتور گازسوز (Dedicated)، بازدهي بيشتري نسبت به يک موتور پايه بنزيني داراست.
براي گازسوز کردن موتورهاي ديزلي، آنها را کاملاً به يک موتور گازسوز (Dedicated) تبديل مي کنند. در روش دوم آنها را به يک موتور دوسوخته (Dual Fuel) تبديل مي کنند. سوخت اصلي اين موتورها گاز طبيعي بوده و در آنها به جاي شمع از پاشش مقدار کمي گازوييل استفاده مي شود. (توضيح اينکه در مرحله تراکم، مقدار کمي گازوييل روي مخلوط داغ هوا و گاز طبيعي پاشيده شده و عمل احتراق صورت مي گيرد.) بدين ترتيب در اين موتورها گازوييل و گازطبيعي با هم مورد استفاده قرار مي گيرد.

با يک باک پر CNG، حداکثر چه مسافتي را مي‌توان طي کرد؟

يک باک CNG به‌طور معمول معادل 10 تا 15 ليتر بنزين، گاز طبيعي را در خود ذخيره مي‌کند. بديهي است اگر ميزان مصرف خودرويتان را با واحد km/liter در اين عدد ضرب کنيد، ميزان مسافت تمايل پيمودن با يک باک پر از CNG به دست مي آيد براي مثال براي يک خودروي متوسط با حجم سيلندر 1300 سي‌سي اين مسافت چيزي در حدود 155 کيلومتر خواهد بود.

چرا دود و دمه خروجي از اگزوز خودروهاي CNG سوز کم و محدود است؟

زيرا CNG در عمل سوختي پاک و تا حد بسيار زيادي عاري از آلاينده‌هاي زيست محيطي است. از آنجا که عمده ترکيب اصلي گاز طبيعي را متان تشکيل مي‌دهد خروجي اگزوز خودروهاي CNGسوز شامل بخار آب و جزء کوچکي مونوکسيد کربن است.
با توجه به اين که کربن يا ذرات ديگري در خروجي اگزوز وجود ندارد دود خروجي از اگزوز بسيار جزيي و قابل اغماض است. به دلايل فوق خودروهاي CNG سوز به راحتي و بدون به کارگيري هر نوع تجهيزات جانبي و خارجي (نظير مبدل‌هاي کاتاليستي در خودروهاي بنزيني سوز) قادر خواهند بود برآورده کننده کليه الزامات مشخص شده در استانداردهاي زيست محيطي موجود باشند.

بايد بدانيد که...

1- عوامل موثر بر بازده سوخت مقادير ارزش حرارتي خالص بنزين، گازوئيل، LPG و CNG به ترتيب 46، 43، 45 و 44 است. تفاوت زيادي بين ارزش حرارتي خالص آنها وجود ندارد اما مقادير ارزش حرارتي به ميزان زيادي به تركيب سوخت بستگي دارد. در بسياري از كشورها CNG داراي بهترين ارزش است. پس از آن گازوئيل، LNG و در نهايت بنزين قرار دارند. چنانچه يك موتور بنزيني به سوخت CNG تبديل شده باشد به بالاترين بازده دست پيدا نخواهد كرد چون ضريب تراكم در سطح مورد نياز براي سوخت بنزين باقي مي‌ماند. بنابر اين دستيابي به بالاترين راندمان فقط در خودروهاي با موتورهاي اصلي سوخت LNG امكان پذير است.
2- موتورهاي گاز سوز كه از بنزيني تبديل به گاز سوز شده‌اند داراي اگزوزهايي با درجه حرارت بيشتر هستند. از طرفي در موتورهاي بنزيني، بنزين تاثير خنك كننده‌اي در سيستم مكش سوخت و سيلندرها دارد. اين مساله در مورد گاز اتفاق نمي‌افتد. بايد توجه داشت كه يك مخلوط گازي تمايل به احتراق آهسته‌تري نسبت به بنزين دارد و ممكن است به هنگام عبور و خروج از سوپاپ‌ها باز هم در حال سوختن باشد.
3- كاركرد موتور در شرايط جوي با درجه حرارت بالا، زمان‌بندي نادرست، احتراق تغييرات آناليز و تركيب شيميايي گاز مهمترين علل كوبش در موتورهاي گاز سوز هستند. بنابراين اين گاز طبيعي بادرصد متان بالا، كوبش موتورهاي گاز سوز را تا حد زيادي كاهش مي‌دهد.
4- لازم است كه هر چند وقت يك بار حتي در صورت عدم نياز، از بنزين استفاده شود. استفاده هر چند وقت يك بار از بنزين باعث روانكاري مكانيزم كاربراتور و آمادگي بهتر سيستم سوخت‌رساني بنزين در مواقع لازم خواهد شد.

چرا كشورهاي توسعه يافته از CNG استفاده نمي‌كنند؟

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 نيز 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 پايان درباره تجربه هند هم توضيح مي دهيم.
عکس هاي مقاله را از ديگر کشورها انتخاب کرديم که فکر نکنيد، ما تو دنيا فقط از CNG استفاده مي کنيم.

CNG از کي در ايران 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 اجرايي 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.
اين طرح باز هم گسترش يافت و موجب کاهش آلودگي هوا در شهرهاي آلوده هند شد.
منابع تحقيق :
سايت بهينه سازي مصرف سوخت
shimiworld.persianblog.ir
shassisaz.com
gostareshonline.com
idealaria.com
afuel.ir