مزیتها، مشکلات و اولویتهای گازسوز کردن خودروها همراه با تحلیل میزان آلاینده‌های خودروهای دوگانه‌سوز

ادامه تولید خودروهایی که با فناوری کهن و تفکر یارانه‌ای عرضه می‌شوند و تردد خودروهای فرسوده، روز به روز بر مشکلات اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی کشور می‌افزاید. در چنین شرایطی تلاش برای شناسایی و تامین سوختی ارزان و پاک که جایگزین مناسبی برای سوخت‌های مایع متداول همچون بنزین و گازوئیل باشد ضرورت می‌یابد.
به ‌دلیل مصرف بی‌رویه فرآورده‌های نفتی و محدودیت ظرفیت‌های پالایشگاهی برای تولید بنزین و گازوییل در کشور، مشکل تأمین بنزین تا حدی بغرنج شده و اخیراً برخی مسئولان، جیره‌بندی بنزین را به‌عنوان راه‌ چاره مطرح کرده‌اند.
در حال حاضر به بیشترین میزان ممکن، بنزین به کشور وارد می‌شود و پالایشگاههای کشور نیز با حداکثر ظرفیت‌های خود، بنزین تولید می‌کنند. از طرف دیگر برای واردات بیشتر بنزین نیز با محدودیت اسکله‌ها مواجه خواهیم بود. با وجود چنین محدودیت‌هایی، روند مصرف به نحوی است که طبق پیش‌بینی‌های انجام شده، مصرف بنزین در خلال سالهای برنامه چهارم توسعه کشور، به ۱۰۰ میلیون لیتر در روز خواهد رسید. چنانچه این نکته را که میزان قابل توجهی از بنزین تولیدی و وارداتی به علت تفاوت قیمت با کشورهای همجوار، به صورت قاچاق از مرزهای شرقی خارج می‌شود، به مشکلات برشمرده بیفزاییم، به این نتیجه می‌رسیم که کشور ما در زمره کشورهایی قرار دارد که در آینده با معضل اساسی در تأمین سوخت مورد نیاز وسائل نقلیه خود روبرو خواهند شد. لذا بررسی راه‌حل‌های موجود برای تامین سوخت مورد نیاز، ضروری به نظر می‌رسد.
مشکلات برشمرده شده نظیر محدودیت تأمین سوخت، آلودگی‌های ناشی از مصرف بیش از حد بنزین و بار اقتصادی تحمیل شده به دولت، موجب شده تا مسئولان به سمت کاهش مصرف سوخت خودروها، جایگزین خودروهای فرسوده و استفاده از سوخت‌های جایگزین حرکت کرده و برنامه‌هایی را در این زمینه تدوین کنند. از میان راه‌حل‌های موجود، بنا به دلایلی نظیر عدم دسترسی به تکنولوژی روز در خودروسازی، ناتوانی اقشار آسیب‌پذیر در جایگزینی خودروهای فرسوده و همچنین وجود پتانسیل فراوان در زمینه استفاده از سوخت‌های جایگزین، خصوصاً گاز طبیعی، گزینه استفاده از سوخت‌های جایگزین عملی‌تر به نظر می‌رسد. دیر یا زود الگوی مصرف سوخت کشور باید به سمت گازسوزکردن خودروها و سایر وسایل مصرف‌کننده انرژی حرکت کند و در این زمینه باید در حد مناسب فرهنگ‌سازی صورت گیرد و خدمات پس از فروش مناسب برای خودروهای گازسوز، گسترش جایگاه‌های عرضه گاز طبیعی CNG و تغییرات تکنولوژیکی در موتور خودروها موردتوجه قرار گیرد تا قدرت و شتاب خودرو کاهش نیابد.
باید در این زمینه فرهنگ سازی، تبلیغات، مسابقه و جایزه داشته باشیم تا مردم به خرید خودروی گازسوز تشویق شوند و نقش و سهم خود را در ایجاد هوای پاک، صرفه جویی در بنزین و منافع مملکت بدانند. اگر مردم متوجه شوند که با انتخاب خودروی گازسوز چه نقش عمده ای در منافع کشور، ایجاد هوای پاک، کمک به سلامت و هوش کودکان و... خواهند داشت در این امر مشارکت خواهند کرد و خودروهای گازسوز افزایش خواهند یافت.
لازم است که خودروسازان و وزارت نفت به مردم اطمینان بدهند که با گازسوزشدن خودروها با کمبود گاز رو به رو نخواهند شد و شتاب و قدرت موتور کاهش نخواهد یافت و گازسوزکردن باعث ایجاد صرفه اقتصادی و سلامت خانواده و شهروندان خواهد شد.
● مزایای استفاده از سوخت‌های با منشا گاز طبیعی در خودرو:
با توجه به فراوانی منابع گاز موجود در کشور، گاز طبیعی یکی از گزینه‌های مناسب به عنوان سوخت جایگزین است، گزارش‌های منتشر شده از سوی انجمن جهانی انرژی، بیان می‌دارد که حداقل تا آغاز سال ۲۰۲۰، گاز طبیعی برای مصارف حمل و نقل زمینی، بهترین و عملی‌ترین جایگزین سوخت‌های فسیلی نظیر بنزین و گازوییل می‌باشد. استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوختی با آلودگی کم، نسبت به بنزین، گازوییل و گاز پروپان (LPG)، به صورت روزافزون در سطح دنیا در حال افزایش است؛ امروزه تقریباً ۱۸ درصد از ناوگان حمل و نقل جهان، گاز طبیعی مصرف می‌کنند. اکثر کشورها به دلیل ملاحظات زیست محیطی، کارایی تجهیزات، هزینه کمتر و سهولت دسترسی به گاز طبیعی، در زمینه گسترش استفاده از خودروهای با سوخت طبیعی طرح‌های ملی بلند مدتی را در دستور کار خود دارند. روند استفاده از CNG در کشورهایی چون ایتالیا ، برزیل ، پاکستان ، هند ، آمریکا ، چین ، ونزوئلا ، مصر ، کانادا ، کلمبیا ، آلمان و نیوزیلند نیز در حال گسترش می‌باشد.
جایگاههای CNG برای سوختگیری خودروها در مدت زمانی قابل مقایسه با جایگاههای سوختگیری سوخت مایع پیش بینی شده اند و با توجه به حجم مخزن خودرو، سوختگیری در آنها حدود ۸ الی ۱۰ دقیقه به طول خواهد انجامید. در حال حاضر، حدود ۲/۲ میلیون خودروی سواری گاز طبیعی سوز درکل جهان در حال تردد هستند و بالغ بر ۵۱۸۰ ایستگاه سوخت‌رسانی، به این خودروها گاز طبیعی عرضه می‌نمایند. اما ایران علیرغم داشتن رتبه دوم از نظر میزان ذخایر گاز در جهان، از امکانات بالقوه خود برای استفاده از این سوخت بهره چندانی نبرده است. در هر حال باید این موضوع را مد نظر قرار دهیم که در کشور ما در دسترس بودن ذخایر عظیم گاز طبیعی و وجود شبکه توزیع گسترده آن و همچنین کاهش واردات سوخت، ایجاد اشتغال و کاهش آلودگی‌های زیست محیطی از مزایای بارز استفاده از این سوخت به شمار می‌رود.● تاثیر استفاده از گاز طبیعی به‌عنوان منشاء سوخت:
الف)کاهش مصرف فرآورده‌های نفتی: افزایش تولید خودروهای پرمصرف، کثرت خودروهای فرسوده، عدم سوخت‌گیری صحیح، خروج غیرقانونی سوخت از کشور و عدم تنظیم موتور خودروها، باعث گردیده که مصرف این فرآورده‌ها، به خصوص بنزین رشد چشمگیری داشته باشد. استفاده از گاز طبیعی در بخش حمل و نقل، نه تنها باعث کاهش مصرف فرآورده‌های نفتی و همچنین کاهش واردات می‌شود، بلکه به دلیل سقف صادرات نفت و فرآورده‌های آن موجب افزایش صادرات و درآمد ارزی کشور نیز می‌شود. زیرا کل تولید نفت خام کشور عدد محدودی است که توسط اوپک تعیین می‌شود. از این رو هرچقدر مصرف داخل در کشور بالا رود، توان صادرات و درآمد ارزی آن کاهش می‌یابد.
ب) کاهش یارانه بخش حمل و نقل: سالانه مبالغ هنگفت یارانه به حامل‌های انرژی در کشور اختصاص می‌یابد. در میان بخش‌های مصرف‌کننده این مواد، بخش حمل و نقل بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است. در سال ۱۳۷۹، از مبلغ ۱۲۷۶۲۴۱ میلیارد ریالی کل یارانه‌های انرژی، حدود ۴۲۷۴۵ میلیارد ریال به بخش حمل و نقل تعلق داشته است. از مبلغ مذکور، بنزین و گازوئیل به ترتیب با ۵/۵۲ و ۷/۴۴ درصد، بالاترین مقدار یارانه را به خود اختصاص داده‌اند. استفاده از اهرم افزایش قیمت بنزین برای کاهش مصرف بنزین، منطقی و به ‌صرفه نیست. بهترین راه‌حل برای این مسئله، استفاده از گاز طبیعی می‌باشد؛ با توجه به ویژگیهای گاز طبیعی و موقعیت ایران از نظر برخورداری از منابع گاز، مصرف گاز طبیعی در خودروها موجب می‌شود که یارانه تخصیص‌یافته به این بخش، کاهش یابد.
ج) ایمنی بیشتر خودروها: گاز طبیعی نسبت به هوا سبکتر است و در زمان نشت از مخزن ذخیره سوخت و یا سایر قسمت‌های خودرو، به دلیل چگالی کمتر به سمت بالا حرکت می‌کند. این مساله در کنار دمای اشتعال بالاتر گاز طبیعی (حدود ۶۵۰ درجه) نسبت به بنزین (۳۵۰ درجه سانتیگراد)، موجب کاهش خطرات ناشی از انفجار و یا آتش‌سوزی در خودروهایی می‌گردد که با استفاده از گاز طبیعی حرکت می‌کنند. همچنین مخازن گاز طبیعی خصوصاً مخازن CNG با استحکام بیشتری نسبت به مخازن بنزینی ساخته شده و تحت آزمون‌هایی نظیر آزمون مواد اولیه، ترکیدن تحت فشار هیدرواستاتیک، قرار گرفتن در معرض آتش، نفوذ گلوله، محیط اسیدی و سقوط از ارتفاع قرار می‌گیرند تا از ایمنی آنها جهت استفاده در اتومبیل، اطمینان لازم حاصل گردد.
د) سایر منابع اقتصادی: برای برآورد میزان صرفه‌جویی اقتصادی ناشی از جایگزینی بنزین با گاز طبیعی بایستی برآوردی از میانگین مسافت سالانه طی شده‌ توسط هر خودرو، میزان مصرف سوخت‌ و قیمت سوخت داشت. بعنوان مثال چنانچه یک خودرو که به ازای هر ۱۰۰ کیلومتر ۱۰ لیتر بنزین مصرف می‌کند، سالانه ۵۰۰۰۰ کیلومتر مسافت طی کند،‌ میزان صرفه‌جویی حاصله معادل ۷۱۶۰۰ ریال خواهد بود. حال اگر ۰۰۰/۰۰۰/۱ خودرو گازسوز چنین مسافتی را طی کنند میزان صرفه‌جویی ملی معادل ۷۱ تریلیون و ۶۰۰ میلیارد ریال‌ خواهد بود. این ارقام صرفاً‌ از اختلاف در قیمت CNG و بنزین و میزان مصرف آنها ناشی شده است. حال آنکه اثرات اقتصادی ناشی از آلاینده‌های منتشره از خودروهای گازسوز و بنزین‌سوز نیز در افزایش مزایای اقتصادی خودروی گازسوز مؤثر است.
و) آلودگی هوا: آلودگی هوا از معضلات اساسی شهرهای بزرگ کشور محسوب می‌شود. این آلودگی اثرات مخربی بر سلامت افراد از نظر جسمانی و روانی، گیاهان، اشیا و ساختمان‌ها (از نظر خوردگی، سیاه شدن و کاهش مقاومت) دارد. ۷۰ درصد آلودگی در شهرهای بزرگ، ناشی از وسائل نقلیه می‌باشد. میزان این آلودگی در شهرهایی نظیر تهران و اصفهان، در برخی مواقع از هفت برابر حد مجاز سازمان بهداشت جهانی نیز فراتر می‌رود. استفاده از گاز طبیعی فشرده، باعث کاهش آلاینده‌های خروجی از اگزوز خودروها می‌شود؛ به طوری که بر اساس یکی از مطالعات انجام شده برای مقایسه آلاینده‌های ناشی از سه سوخت بنزین، گازوییل و گاز طبیعی، کاهش آلاینده‌های ناشی از گاز طبیعی نسبت به دو سوخت دیگر، محسوس می‌باشد: - براساس مطالعات صورت گرفته، مصرف گاز طبیعی روی هم رفته (از مرحله چاه تا چرخ) باعث کاهش انتشار ۲۴ درصدی گازهای گلخانه‌ای نسبت به بنزین و گازوئیل می‌گردد.
- انتشار ذرات معلق منتشرشده از آخرین نسل اتوبوسهای گازسوز تقریباً غیرقابل تشخیص است.
- اکسیدهای نیتروژن تولیدی موتور اتوبوسهای گازسوز، ۲/۰ اکسید نیتروژن تولید شده توسط اتوبوسهای گازوئیل‌سوز است.
- میزان سموم موجود در گاز طبیعی، نظیر بنزن پایین‌تر از حدی است که برای محیط‌زیست خطر به حساب بیایند.
- علاوه بر موارد فوق اختلاط سریع و مناسب با هوا به دلیل حالت گازی سوخت و همچنین عدد اکتان بالا و بهسوزی حاصله، امتیازات زیست‌محیطی دیگری برای اتوبوس‌ها و تاکسی‌های گازسوز به شمار می‌آیند.
بنابراین، با استفاده از گاز طبیعی آلودگی هوا کاهش می‌یابد و یا حداقل رشد آن متوقف می‌شود. این امر موجب کاهش هزینه‌های اجتماعی و اقتصادی می‌شود که از آلایند‌‌گی بخش حمل و نقل، ناشی می‌شود.
گفتیم که مواد خارج شده از وسائل نقلیه موتوری می‌تواند بعنوان خطرات محیطی و بهداشتی به حساب آیند و باعث آلودگی هوا می‌شوند. از لحاظ بهداشتی، بحرانی‌ترین و بدترین آلاینده سوختی که از وسائل نقلیه موتوری نشات می‌گیرند، ذرات معلق، پیش ماده ازن و ترکیبات سمی بوده و از نقطه نظر محیط زیست، موادی که در گرم شدن زمین نقش دارند یا بارانهای اسیدی بوجود می‌آورند، می‌باشند. آلاینده‌‌های گوناگون تاثیرات متفاوتی دارند و با عوامل خطرزای مختلفی همراه هستند. بنابراین، هر گونه تحلیلی که بر روی تاثیر مواد منتشر شده ناشی از سوختهای خاص یا تکنولوژی موتور انجام می‌شود باید تمام خطرات را در نظر گرفته و با هدف کاهش همه عوامل خطرزا انجام شود.
یکی از معیارهایی که برای کاهش مواد آلاینده خودروها در نظر گرفته می‌شود تبدیل خودروهای بنزینی موجود به خودروهای دوگانه‌سوزی است که با بنزین یا CNG (گاز طبیعی فشرده) کار کنند. عموماً میزان ذرات خروجی از خودروهای گازی کمتر از ذرات خروجی خودروهای بنزینی ارزیابی می‌شود و بنابراین در نتیجه این تبدیل میزان ذرات خروجی باید کمتر باشد و یا حداقل اینگونه انتظار می‌رود. عوامل مهمی که باید هنگام تبدیل درنظر گرفته شوند عبارتند از قیمت تغییر سیستم و همچنین منافع حاصل از این تبدیل شامل کاهش انتشار همه آلاینده‌هایی که سلامت و محیط زیست را به خطر می‌اندازند. توجه به نکات زیر ضروری است، اول اینکه خودروها برای کار با بنزین طراحی شده‌اند و بنابراین بعد از تبدیل، عملکرد آنها ممکن است مطابق با مشخصات طراحی اولیه نباشد. ثانیاً بعد از تبدیل، خودروها باید بتوانند با بنزین یا CNG (با تغییر مکرر سوخت) کار کنند. بنابراین تاثیرات این تبدیل روی میزان انتشار آلاینده‌ها و همچنین اثر تغییرات مکرر نوع سوخت مصرفی باید مورد ارزیابی قرار گیرد.
مروری کوتاه بر میزان مواد خروجی خودروهای فقط بنزینی، صرفاً گازی، و تبدیل بنزینی به گازی در زیر آمده است.مواد خروجی از خودروهای با احتراق جرقه‌ای (SI): اطلاعات زیادی در مورد میزان خروج ذرات از خودروهای گازوییلی با احتراق جرقه‌ای در دسترس نیست و فقط اخیراً اطلاعاتی پیرامون تاثیر خودرو و نوع سوخت روی اندازه ذرات خارج شده از موتورهای اینگونه خودروها به چاپ رسیده است. ذرات گازوئیلی در سطح کمتر از یک میلی‌گرم در هر کیلومتر منتشر شده و به همین دلیل اندازه‌گیری دقیق آنها بسیار دشوار است. کل ذرات خروجی از خودروهای SI بسیار کمتر از خودروهای دیزلی بوده و معمولاً به میزان قابل توجهی کمتر از استانداردهای مواد خروجی می‌باشند. اما در تحقیقات مختلف این نکته ذکر شده است: در حالیکه ذرات خروجی از هر خودرو SI کمتر از هر خودرو دیزلی است اما به دلیل تعداد بیشتر خودروهای SI نسبت به خودروهای دیزلی، نقش کلی هر دو نوع خودرو در آلودگی هوا یکسان است. غلظت جرمی کمتر ذرات خروجی از موتورهای SI مربوط به غلظت عددی کمتر ذرات خروجی و همچنین کوچکتر بودن ذرات خروجی این موتورها نسبت به موتورهای دیزلی است. اما در تحقیقات سالهای اخیر مشاهده شده است که عدد وزنی ذرات خروجی از موتورهای احتراق جرقه‌ای در مقایسه با موتورهای دیزلی نسبتاً بالا است. همچنین میزان بالای مواد آلاینده ناشی از موتورهای SI در مناطق اشباع ذرات خروجی در اگزوز معروف به میخ (Spike) مشاهده شد. این میخها از طریق جوانه‌زنی یکنواخت هیدروکربنهای سنگین فاز گازی شکل (HCs) شکل می‌گیرند.منبع‌دقیق این هیدروکربنهای سنگین نامعلوم است، اگرچه متخصصین معتقدند که آنها با ترک موضعی سوپاپ ورودی و رسوبات اتاقک احتراق همراه هستند.
● مواد خروجی از خودروهای گازسوز (CNG):
ذرات ناشی از سوخت CNG کوچکتر از ذرات خارج شده از خودروهای دیزلی یا حتی بنزینی هستند و اکثر آنها در محدوده ۰۲/۰ تا ۰۶/۰ میکرومتر قرار دارند. مطالعات انجام شده نشان می‌دهد که میزان غلظت ذرات خروجی از موتورهای گازسوز مشابه موتورهای گازوئیلی است. بر طبق مشخصات گازهای خروجی، این موتور بنابر استاندارد US EPA (۱۹۹۷) می‌تواند به عنوان موتور "با آلایندگی کم" شناخته شود. نتایج برخی مطالعات پیرامون گازهای خروجی موتورهای گازسوز در زیر آمده است.
تحقیقاتی که برای ارزیابی تاثیرگذاری قیمت تبدیل خودروهای گازوئیلی به خودروهای گازسوز و مقایسه آنها با خودروهای گازوئیلی انجام شده نتایج زیر را دربر داشته است:
در خودروهای دوگانه‌سوز هنگام کار با گاز CNG، میزان خروج گاز CO از ۵/۳ به ۱۶/۰ گرم در هر مایل کاهش اما سطح خروج هیدروکربنها از ۱۴/۰ به ۱ گرم درمایل و گازهای NOX از ۵۲/۰ به ۰۷/۱ g/mile افزایش می‌یابد.
میزان افزایش NOX مشابه افزایش انتشار این گازها از دیگر خودروهایی است که میزان انتشار CO را کاهش داده‌اند. خودروها به خاطر احتراق ناقص در سیلندرها، مقادیر زیادی گاز CO منتشر می‌کنند که خود باعث کاهش دمای احتراق می‌شود. اما NOX با دمای احتراق نسبت مستقیم دارد، احتراق بهتر منجر به افزایش دما شده و در نتیجه میزان NOX را افزایش می‌دهد.
بعد از تست مجدد خودروها پس از ۵/۲ سال کار خودروهای دوگانه‌سوز مشخص شد که به هنگام کار خودرو با گازوئیل انتشار گاز CO از ۵/۳ به ۵/۲ گرم در مایل کاهش یافته در حالیکه بهنگام کار با CNG خروج این گاز از ۱۶/۰به ۷/۲ g/mile افزایش یافته است.
مطالعه دیگری در مورد مواد خروجی ۱۱ خودرو که با سوختهای مختلف از قبیل CNG، گاز طبیعی، LPG، متانول و گازوئیل با فرمول‌بندی جدید کار می‌کنند، انجام گرفت. هدف این تحقیق ارزیابی پتانسیل تشکیل ازن مواد خروجی است. نرخ واکنش‌پذیری مواد خروجی برای هر ذره آلی و گاز CO اندازه‌گیری شد. واکنش‌پذیری خروجیهای آلی عامل مهمی برای توانایی ذرات پیش ماده ازن شناخته می‌شوند.
دامنه ذرات خروجی متفاوت بود. گازهای آلی غیر متانی (NMOG) بین ۰۲/۰ و ۱۵/۱ گرم بر مایل، NOX از ۱/۰ تا ۱.۶۲ گرم بر مایل، گاز CO بین ۵۵/۰ و ۰۲/۱۷ g/ml بود.
سه خودروی CNG مورد آزمایش قرار گرفتند، یک شورلت سیرا و دو داج ون. میزان ذرات منتشره از سه خودروی فوق به قرار زیر می‌باشند: ۵۵۵/۰، ۴۶/۱ و ۹۵/۵ g/ml برای گاز مونوکسید کربن (CO)؛ ۰۲/۰، ۶/۰ و ۰۶/۰ g/ml برای NMOg؛ و ۱۹/۰، ۴۸/۱ و ۳۹/۰g/ml برای NOX. همانطور که مشاهده می‌شود تفاوت زیادی بین مواد خروجی هر خودرو وجود دارد. از این مقادیر می‌توان نتیجه گرفت که مواد خروجی قبل از اینکه تابع نوع سوخت باشند، بیشتر تابع شرایط خودرو هستند. عملکرد مناسب موتور و وجود سیستم کنترل مواد خروجی، صرف نظر از نوع سوخت خودرو، ذرات منتشر شده از اگزوز را کاهش می‌دهد. همچنین دامنه مواد خروجی از خودروهایی که از سوخت یکسان استفاده می‌کنند، گسترده و متنوع است.
در پژوهش دیگری که روی ۳۷ مدل ون B۲۵۰ داج گازسوز انجام گرفت، مشخص شد که بطور متوسط این خودروها نسبت به همتایان گازوئیلی خود ذرات خروجی کمتری دارند. میزان مواد سمی انتشار یافته در این خودروها کمتر بوده و پیش ماده ازن کمتری تولید می‌کنند.
مقدار متوسط مونوکسید کربن خروجی در دو آزمایشگاه اندازه‌گیری شد، و دو مقدار زیر بدست آمد: ۹۹۹/۱ و ۷۶/۳ گرم در هر مایل؛ با دامنه‌ای از ۴۷/۰ تا ۳۱/۱۸ g/ml. مقادیر متوسط دی‌اکسید کربن نیز در دو آزمایشگاه ۵۶۳ و ۵۰۰ g/ml با گستره ۴۳۶ تا ۵۸۶ g/ml بدست آمد. مقادیر متوسط NOX ۵۴/۰ و ۴۸/۰ با دامنه ۰۷/۰ تا ۵۵/۱ گرم در مایل و میزان متوسط هیدروکربنهای غیر متان ۱/۰ و ۰۶/۰ در رنج ۰۲/۰ تا ۱۸/۰ گرم بر مایل اندازه‌گیری شد. این مقادیر متوسط برای خودروی گازوئیلی به ترتیب زیر است: ۸۳/۵ و ۷۶/۳ برای گاز CO، ۶۶۶ و ۶۱۷ برای CO۲، ۷۸/۰ و ۷۰/۰ برای NOX، ۲۹/۰ و ۲۶/۰ برای هیدروکربنهای غیر متان. بعضی از این مواد ناشی از CNG خیلی کمتر از مواد حاصل از گازوئیل نیستند!
در تحقیق دیگری که در سال ۱۹۹۸ انجام شده است، ثابت شد که پتانسیل ازن با CNG تا بیش از ۹۰ درصد نسبت به گازوئیل با فرمول‌بندی تازه کاهش یافته و ترکیبات سمی چون بنزن، فرم‌آلدئید، استالدئید و ... برای CNG کمتر از گازوئیل خواهد بود.میزان مواد خروجی اتوبوسها هم اندازه‌گیری شده‌اند. سه اتوبوس دیزلی و سه اتوبوس گازی (با سوخت گاز طبیعی) انتخاب شده و میزان NOX ,CO و کل ذرات انتشار یافته اندازه‌گیری شدند. برای اتوبوسهای CNG میزان ذرات خروجی کمتر از ۱/۰ g/ml ، مقدار متوسط CO خروجی کمتر از ۳/۰ g/ml ، و NOX بطور متوسط ۲/۱۱ g/ml محاسبه شد. هیدروکربنهای غیر متان (NMHC) برای خودروهای CNG واکنش‌پذیری اندکی در تشکیل ازن داشته و نسبت به هیدروکربنهای خروجی گازوئیل کمتر سمی بودند.
در آزمایشی دیگر که در سال ۱۹۹۹ انجام گرفت، غلظت هر کدام از هیدروکربنهای خروجی در یک موتور چهار سیلندری ۲-۱ برای گاز طبیعی و LPG به عنوان تابعی از نسبت (هوا/ سوخت) اندازه‌گیری شد. هیدروکربنهای خروجی از موتور LPG شامل پروپان (۶۰ درصد)، اتیلن، و پروپیلن بوده و پتانسیل تشکیل ازن LPG بیشتر از گاز طبیعی می‌باشد.
در تحقیقی که توسط مرکز تحقیقات زیست محیطی و آزمایشگاه بین‌المللی سلامت و کیفیت هوا در دانشگاه تکنولوژی کوئینزلند استرالیا انجام شده است، با هدف ارزیابی خواص فیزیکی و شیمیایی محصولات خروجی از یک موتور SI شش سیلندری فورد فالکون بنزینی قبل و بعد از تبدیل شدن به خودروی دوگانه سوز (بنزین و CNG) تحت شرایط کاری مختلف، سعی شده است تا مقدار و مشخصات ذرات بسیار ریز خروجی اندازه‌گیری شده و مسائل زیست محیطی این تبدیل تعریف گردد. نتایج این پژوهش عبارت بودند از:
در اندازه ذرات خروجی تغییر محسوسی ایجاد نشد.
از لحاظ آماری تغییر چندانی در میزان (تعداد) ذرات خروجی وجود نداشت: دامنه تعداد ذرات انتشار یافته برای بنزین از ۷.۵۸E+۰۹ تا ۲.۱۱E+۱۳ و برای گاز طبیعی CNG از ۷.۰۳E+۰۸ تا ۱.۶۴E+۱۳ (ذره در هر کیلومتر) قرار داشت. تعداد ذرات منتشر شده شاخص مهمی برای تشخیص ذرات خروجی در اندازه‌‌های فوق ریز می‌باشد. مطالعات پزشکی نشان می‌دهد که ذرات ریز نقش موثری در افزایش خطرآفرینی آلاینده‌ها دارند. موقعیت رسوب این ذرات در سیستم تنفسی به اندازه‌ آنها بستگی دارد؛ هرچه ذرات ریزتر باشند در عمق ریه بیشتر نفوذ می‌کنند.
تستهای خودروهای CNG کاهش NOX (اکسیدهای نیتروژن) را در مقایسه با آزمایش خودروهای بنزینی قبل از تبدیل نشان می‌داد. مقدار متوسط این گازها در حالت CNG ۶/۵ گرم در هر کیلومتر بدست آمد در حالی که مقدار متوسط برای حالت بنزینی قبل از تبدیل ۳/۸ گرم در هر کیلومتر بود.
هنگامی که خودرو بعد از مدتی کار با CNG دوباره با بنزین بکار گرفته شد، افزایش قابل ملاحظه‌ای در تعداد ذرات، جرم ذرات خروجی و مونوکسیدکربن منتشره، مشاهده شد. این مقادیر در سرعت‌‌های پایینتر، افزایش بیشتری داشتند. این مسئله می‌تواند به دلیل تغییری باشد که در موتور در طی تبدیل انجام شده است اما چون این نتیجه فقط در یک خودرو بوجود آمد نمی‌توان آن را به کل خودروهای دوگانه‌سوز تعمیم داد؛ که نیاز به تحقیقات گسترده‌تری وجود دارد.
بعد از تست بنزین و سوختگیری دوباره و کار دوباره خودرو با CNG، به عبارتی تغییر سوخت مصرفی، افزایش ذرات و مونوکسیدکربن خارج شده، مشاهده شد. این افزایش در سرعت‌‌های بالاتر ۸۰ و ۱۲۰ Km/h وجود داشت. با توجه به این نتایج پیشنهاد می‌شود بعد از تبدیل سوخت به گاز طبیعی فشرده CNG دیگر از سوخت دیگری استفاده نشود.
مقدار فرم‌آلدئید در خودروهایی که با CNG کار می‌کردند کمتر از خودروهای بنزینی بود. حضور فرم‌آلدئید در هوا نامطلوب است زیرا برای سلامتی مضر بوده و پتانسیل پیش ماده ازن را نسبتاً بالا می‌برد. این آزمایشات همچنین نشان داد که از نقطه نظر مواد آلی خروجی که از جمله عوامل خطرزا در سلامتی به حساب می‌آیند، استفاده از CNG بجای بنزین مزایای بسیاری خواهد داشت.
در آخر محققین متذکر شدند، اگر چه این مطالعه با دقت علمی بسیار بالایی انجام شده است اما به دلیل آنکه تعداد خودروهای مورد آزمایش محدود بود، این امکان وجود دارد که تست تعداد بسیار بالای خودرو نتایج دیگری بدست آورد.
● انواع سوخت‌های با منشاء گاز طبیعی:
در حال حاضر، CNG به‌عنوان سوخت اصلی با منشاء گاز طبیعی برای وسایل نقلیه کشور مطرح شده است؛ اما در کشورهای پیشرفته نظیر آمریکا و کشورهای اروپایی، بر روی انواع دیگری از سوختهای گازی، نظیر ANG، LNG و مشتقاتی نظیر DME و متانول نیز سرمایه‌گذاری شده و با توجه به مزایای آنها از نظر زیست‌محیطی، اقتصادی و فنی نسبت به CNG، از آنها در وسائل نقلیه این کشورها استفاده می‌شود.
به عنوان نمونه، اکثریت ناوگان حمل و نقل سنگین آمریکا از سوخت LNG استفاده می‌نمایند. اکنون این سوال پیش می‌آید که آیا در ایران، بررسی‌های لازم در این زمینه صورت پذیرفته است؟ بنا بر چه معیاری، CNG به‌عنوان اولویت کشور انتخاب شده است؟
از نظر سازمان بهینه‌سازی مصرف سوخت، با توجه به شرایط اقلیمی ایران و با توجه به وجود شبکه گسترده توزیع گاز، CNG جایگزین بسیار مناسبی برای سایر سوخت‌ها شمرده می‌شود. این سازمان بر قیمت و آلایندگی کم این سوخت تاکید دارد. اما آیا در مقایسه با سوختهایی نظیر DME و LNG، مزایای فوق به قوت خود باقی است؟سوخت CNG از متانول، بنزین و گازوئیل ارزان‌تر است و آلایندگی آن نیز به مراتب کمتر می‌باشد. این سوخت در احتراق، عدد اکتان بالاتری نسبت به بنزین دارد. اما موتورهای با سوخت CNG در مقایسه با LNG قدرت کمتری دارند. LNG، ظرفیت انرژی بالاتری نسبت به CNG و متانول داشته و استفاده از LNG برای وسایط نقلیه سنگین مانند تریلرها، اتوبوس‌های ترانزیت و لوکوموتیوها در مسافت‌های طولانی‌تر، مطلوب‌تر می‌باشد. ۹۵ تا ۹۹ درصد سوخت LNG، از متان تشکیل شده است؛ در حالیکه CNG، ۸۸درصد متان است. بنابراین آلایندگی LNG نسبت به CNG، بسیار کمتر است. قیمت LNG نیز در مقایسه با متانول، گازوئیل و بنزین ارزان‌تر است و تکنولوژی تولید، ذخیره‌سازی و حمل و نقل آن نیز شناخته شده است.
هزینه‌های ساخت جایگاه‌های سوخت‌رسانی LNG، در مقایسه با گازوئیل و بنزین بیشتر، ولی در مقایسه با CNG ارزان‌تر و همچنین ساخت آن سریع‌تر می‌باشد. در حال حاضر از LNG در کشورهایی نظیر بلژیک، سوئد، فنلاند، نروژ، ژاپن، آلمان، ازبکستان و آمریکا استفاده شده و برنامه‌های مشخصی به منظور توسعه خودروهای LNGسوز تدوین شده است. استفاده از این وسایل نقلیه در آمریکا از رشد بیشتری برخوردار است و طبق برآوردها ۱۵۰۰ دستگاه وسیله نقلیه با سوخت LNG در این کشور در حال تردد می‌باشند که اکثر آنها، خودروهای سنگین مانند کامیون‌ها و اتوبوس‌ها هستند.
همین محاسبات و بررسی‌ها را در مورد سوخت‌هایی چون DME نیز می‌توان مطرح نمود و به خصوص در این بررسی‌ها بایستی پیش‌بینی تحولات روزبه‌روز تکنولوژی را نیز مدنظر قرار داد. به طور کلی لازم است نهادهای مسئول اجرای طرح گازسوز کردن خودروها، نظیر سازمان بهینه‌سازی مصرف سوخت، توجه خود را تنها به یک نوع سوخت نظیر CNG معطوف نداشته و در کنار CNGسوز کردن وسایل نقلیه، در زمینه نحوه بهره‌گیری و مزایای استفاده از سوخت‌های با منشاء گاز طبیعی دیگری نظیر LNG و زیرساخت‌های مورد نیاز آنها به تحقیق و پژوهش بپردازند تا در سالهای آتی، در این زمینه از کشورهای پیشرفته عقب‌تر نباشیم.
● مشکلات و هزینه‌ها
مشکلات ناشی از مصرف بنزین و گازوییل که در بخش‌های قبل برشمرده شد، مسئولین ذیربط را بر آن داشت تا در سال‌های اخیر، استفاده از گاز طبیعی در وسایل نقلیه سبک و سنگین را تجربه کرده و برنامه‌هایی جهت گازسوزکردن ناوگان حمل و نقل کشور تدوین نمایند.
محدود بودن تعداد خودروهای گازسوز شده و همچنین کمبود ایستگاه‌های سوخت‌رسانی راه‌اندازی شده، نشان می‌دهد که ایران در اجرای برنامه توسعه وسایل نقلیه گازسوز، چندان موفق عمل نکرده است؛ امری که خود مسئولان نیز بدان اذعان دارند. سرعت کند گازسوز کردن خودروها، وجود مشکل انبار کردن گاز جهت استفاده خودروهای گازسوز، و ناهماهنگی میان ارگان‌ها، سازمان‌ها و نهادهای درگیر مساله گازسوز کردن، نظیر شرکت واحد و خودروسازان و وجود یک تجربه نامناسب در زمینه LPG در ذهن مردم، نمونه‌ای از مشکلاتی است که مانع موفقیت طرح گازسوز کردن خودروها در ایران شده است. درهر حال این طرح همچنان به راه خود ادامه می‌دهد. به گزارش خبرگزاری فارس مهمترین دلایل پیشرفت طرح CNG احداث چهار کارخانه تولید کیت، تجهیز بیش از ۸۰ کارگاه تبدیل در سراسر کشور و احداث جایگاه‌های سوخت رسانی به این گونه خودروها می‌باشد. تاکنون ۱۵۸ جایگاه از طرف این سازمان در ۳۵ شهر احداث شده است. بخش خصوصی تاکنون چهار جایگاه CNG احداث کرده و ۵۲ جایگاه دیگر نیز در دست احداث و یا بهره برداری دارد.
بنا به اعلام کارشناسان سازمان بهینه سازی مصرف سوخت کشور، هم اکنون حدود ۴۰ هزار خودروی گاز سوز در کشور رفت و آمد می کنند که پیکان در صدر این گونه خودروها قرار دارد.
اما این پروژه (گازسوز کردن خودروها)، دچار دوگانگی شد. هم اکنون دو نوع سوخت گازی مایع LPG و گاز طبیعی CNG در جایگاه ها عرضه می شود که به تدریج گاز CNG جای LPG را خواهد گرفت. LPG یک فرآورده پالایشگاهی است که از نفت خام تولید می شود و گران قیمت است اما گاز طبیعی که دومین مخزن طبیعی کشور ماست به صورت گاز استخراج می‌شود که ارزان‌تر است. این دو گاز هر چند از لحاظ محیط زیستی، تفاوت چندانی ندارند اما از نظر اقتصادی، گاز طبیعی به مراتب ارزان‌تر و به صرفه‌تر برای کشور ماست.
در حالی که تأمین سوخت خودروهای گازسوز از ابتدا با گاز LPG شروع شد هم اکنون به علت ترجیح جایگزینی CNG جایگاه‌های LPG در تهران از ۲۰ جایگاه به ۶ واحد کاهش یافته و از سال ۷۸ هر گونه مخزن گذاری جدید LPG ممنوع شده است. در این میان، مصرف‌کنندگان سوخت گازی خودروها که به طور عمده تاکسی‌داران هستند از این دوگانگی تعبیرهای متفاوتی دارند. مصرف کننده LPG گلایه مند است که گاز CNG برای مسافت های خطی و طولانی، پاسخگو نیست، شتاب ماشین را پایین می‌آورد و روزانه ۲ بار به سوختگیری نیاز دارد. شاید برای مصرف‌کننده با تجربه مصرف LPG راحت تر هماهنگ شده است. اما در این میان، باید گفت اگر LPG از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبوده، یک سوخت وارداتی است و مهمترین تفاوت آن با گاز CNG صرفه اقتصادی آن برای کشور است. حال سوالی که در ذهن مطرح می‌شود این است که چرا از ابتدا چنین برآورد اقتصادی انجام نشده بود!!؟ سوالی که پاسخ چندان مطلوبی ندارد.
مسأله تغییر سوخت مورد استفاده در حمل و نقل کشور، کار وسیعی است که تنها با اجرای یک برنامه درازمدت و هدف‌دار که از طریق کارشناسان ذیربط با دقت و هماهنگی اجرا شود، امکان‌پذیر خواهد بود. باید این نکته را مورد توجه قرار داد که گازسوز کردن خودروها برای بی‌نیاز شدن از بنزین، بدون مطالعات لازم انجام شدنی نیست؛ در دنیا تقریبا ۶۰۰ میلیون خودرو در حال حرکت است که از این تعداد فقط یک میلیون دستگاه از سوخت گاز استفاده می‌کنند. در واقع گاز سوز کردن خودروها مسئله مهمی است که حساب و کتاب دارد و نمی‌توان بی محابا به انجام آن پرداخت.تشدید آلودگی جوی، افت شدید قدرت خودروها و کاهش عمر قطعات از جمله مهمترین عوارض اجرای طرح گاز سوز کردن خودرو بدون توجه به مبانی اساسی و شرایط خاص آن است. تکنولوژی موتورهای بنزین سوز با سوخت گاز، ‌تناسب ندارد و همین امر سبب احتراق ناقص گاز در موتور، انتشار بوی گاز، افت شدید قدرت خودرو و تشدید آلودگی می‌شود. لذا در درجه اول باید موتورهای بنزین سوز تغییر کرده و به جای آنها موتور‌های گازسوز مورد استفاده قرار گیرد، آنگاه نوع سوخت خودرو تغییر کند. واقعیت این است که کشورهای دنیا به دنبال سوخت دیگری هستند که هم ارزان‌تر و هم پاک‌تر از بنزین و گاز است که گازوئیل و موتورهای دیزلی جایگزین‌های خوبی به شمار می‌روند.
دوگانه‌سوز کردن خودروها ۳۰ درصد از عمر موتور را کاهش می‌دهد، زیرا موتور برای سوخت گاز طراحی نشده است و فرسایش آلیاژ آن در مجاورت حرارت ناشی از احتراق گاز چند برابر و همین امر منجر به افزایش مصرف و آلودگی زیست محیطی می‌شود. برخی کارشناسان معتقدند برای این منظور باید فقط خودروهای حمل ونقل عمومی را گازسوز کرد و مابقی خودروها از بنزین با کیفیت بالا و دارای حداقل آلودگی استفاده کنند.
هم اکنون فقط یک سیصدم خودروهای دنیا از سوخت گاز استفاده می‌کنند که در جای خود قابل تامل است، خودروهای دوگانه‌سوز کنونی در ۵ تا ۶ سال رقمی بالغ بر ۱۰ میلیون ریال ضرر به مالک آن تحمیل می‌کنند که ناشی از ایرادات وارده به موتور و دیگر اجزای خودرو است.
● اولویت گازسوز کردن خودروهای عمومی
طبق گزارش اداره اطلاعات آمریکا، میزان کل انرژی مصرفی در ایران، از سال ۱۹۸۰ تا سال ۱۹۸۸، بیش از ۲۸۰ درصد رشد داشته که عمده این مصرف، به گسترش استفاده از سوخت‌هایی نظیر بنزین و گازوییل باز می‌گردد. جایگزین کردن سوخت کلیه وسائل نقلیه با گاز طبیعی، گرچه از مشکل تأمین بنزین می‌کاهد، اما در زمینه بهینه کردن مصرف انرژی، نقش خاصی را ایفا ننموده و تنها جایگزین کردن یک حامل انرژی با حامل انرژی دیگر خواهد بود. آنچه باید مورد بحث و بررسی قرار گیرد، ارزیابی روش‌های عملی است که از طریق آن بتوان علاوه بر حل مشکل کمبود بنزین، مصرف انرژی را نیز در جامعه کاهش داد. بررسی برنامه جایگزینی سوخت کشورهای موفقی نظیر آمریکا و کانادا نشان می‌دهد که "اولویت‌بخشیدن به گازسوز کردن خودروهای عمومی"، عاملی موثر در کاهش مصرف سوخت، آلودگی هوا و جایگزینی موفق گاز طبیعی با سوختهای فسیلی می‌باشد.
به‌ عنوان نمونه، در آمریکا طبق قانون، تمام اتوبوس‌هایی که برای ناوگانهای بزرگ اتوبوسرانی شهرهای مختلف خریداری می‌شوند، باید سوخت جایگزینی غیر از بنزین و گازوئیل داشته باشند. در چنین طرحی که گازسوز کردن خودروهای عمومی را اولویت بخشیده، علاوه بر کاهش آلودگی هوا، با ایجاد اختلاف قیمت چشمگیر میان سوخت گاز طبیعی و سوختهای فسیلی، می‌توان مردم را به استفاده از وسایل نقلیه عمومی گازسوز واداشت و کاهش استفاده از خودروی شخصی و روی آوردن به استفاده از وسایل عمومی گازسوز را با منافع شخصی و ملی همگام ساخت. گسترش ناوگان حمل و نقل عمومی گازسوز، امتیازات و مشکلات خاصی را داشته و زیرساختهای ویژه خود را نیاز دارد؛ استفاده از ناوگان حمل و نقل عمومی گازسوز با وجود امتیازاتی نظیر بهبود کیفیت هوا، منافع اقتصادی، کاهش بحران سوخت و کاهش ترافیک (به شرط ایجاد اختلاف قیمتی مناسب میان گاز طبیعی و گازوییل و بنزین)، نیازمند زیرساختهای ویژه‌ای است. زمانی می‌توان در افزایش استقبال مردم از خودروهای عمومی گازسوز در مقابل استفاده از خودروهای با سوخت فسیلی، موفق ظاهر شد، که خطوط نامنظم اتوبوسرانی منظم شده، مشکل جایگاه‌های سوخت‌رسانی به اتوبوس‌های گازسوز حل شده و اختلاف مناسب میان قیمت سوخت خودروهای عمومی گازسوز و دیگر خودروها ایجاد شود.

مراجع:
مجله Science of the Total Environment ، شماره ۳۲۳، سال ۲۰۰۴
www.itanetwork.org
www.cng.ifco.ir
سایت ایسناwww.isna.ir
www.irangreenpen.org
شیوا اسلامی

منبع : مجله گسترش صنعت