انواع گازهای طبیعی CNG و تجربه گازسوز کردن خودروها

یكی از تازه‌ترین فراورده‌های نفت پارس كه برای نخستین بار در كشور تولید می‌شود، روغن موتور پارس CNG است. این محصول كه برای خودروهای گازسوز اعم از سواری و اتوبوس تولید می‌شود، دارای سه ویژگی برجسته شامل نقشه مؤثر در كاهش آلودگی محیط‌زیست، اقتصادی بودن برای كاربران و تسهیل‌كننده عملكرد موتور خودروهایی است كه از گاز طبیعی CNG استفاده می‌كنند. از آنجا كه استفاده از گاز طبیعی CNG درسال‌های اخیر در خودروهای گازسوز كشور رایج شده و در آینده جایگزین سوخت‌های فسیلی در بیشتر خودروها خواهد شد، در گزارش زیر با انواع گازهای طبیعی از جمله CNG و تجربه برخی از كشورهای جهان در گازسوز كردن خودروها آشنا می‌شویم.
تاكنون مهم‌ترین و معمول‌ترین سوخت برای استفاده در سرویس‌های حمل و نقل، در بسیاری از كشورهای دنیا بنزین و گازوئیل بوده است. خودروهایی كه سوخت بنزین یا گازوئیل مصرف می‌كنند مواد مضر و آلاینده با تركیبات شیمیایی پیچیده‌ای منتشر می‌كنند كه به نوبه خود سبب تولید ازن در سطح زمین می‌شوند. با آنكه تمهیدات مختلف برای كاهش آلودگی اعم از برنامه‌های معاینه فنی خودروها یا نصب سیستم‌های كنترل انتشار آلاینده در اگزوز خودروها در كشورهای پیشرفته به كار گرفته شده، اما این برنامه‌ها در شهرهای بزرگ، مسئله تولید ازن و دیگر آلاینده‌ها را به حد كافی كاهش نداده است.
ایران به عنوان دومین كشور برخوردار از ذخایر گازی در جهان بایستی استفاده گسترده از هیدروكربورهای گازی به خصوص CNG را به عنوان سوخت خودروها به ویژه در ناوگان حمل و نقل عمومی در دستور كار خود قرار دهد و مصرف گازوئیل و بنزین را كاهش دهد. این امر خود كاهش آلودگی‌های زیست‌محیطی و همچنین كاهش هزینه‌های اقتصادی بخش حمل و نقل را به دنبال دارد. CNG با توجه به شرایط اقلیمی ایران و وجود شبكه گسترده توزیع گاز، جایگزینی بسیار مناسب برای دیگر سوخت‌ها خواهد بود.
● تاریخچه استفاده از گاز طبیعی در خودروها
فناوری NGVا۱، دارای تاریخچه طولانی و در عین حال پراكنده است. در دهه‌های گذشته كه نگرانی‌ها در مورد اوضاع محیط‌زیست و تولید انرژی، مورد توجه بیشتری قرار گرفت، گاز طبیعی نیز بیش از پیش به عنوان جایگزین سوخت‌های سنتی خودروهای دیزلی و بنزینی مطرح شده است. در صورتی كه توازنی بین نقاط قوت و ضعف فناوری سوخت و خودرو برقرار شود، صنعت نوپای NGV، شایستگی ارتقا از سوختی جایگزین به جایگزین واقعی سوخت‌های موجود را خواهد یافت.
ایتالیایی‌ها، استفاده از خودروهای با سوخت گاز طبیعی را قبل و در طول جنگ جهانی دوم، هنگامی كه بنزین گران و به صورت گسترده در خودروهای جنگی استفاده می‌شد، به واقعیت تبدیل كردند.
در اواخر دهه ۱۹۷۰ و اوایل دهه ۱۹۸۰، فعالیت‌های بین‌المللی مهمی در مورد خودروهای با سوخت گاز طبیعی آغاز شد. در ۱۹۷۹، نیوزلند از اولین كشورهایی بود كه از خودروهایی با گاز طبیعی استفاده كرد.
كانادایی‌ها برنامه NGV خود را در ۱۹۸۲، با یافتن پشتیبانی قوی برای حمایت از برنامه NGV در كشور آغاز كردند. «مك گیر»، وزیر آموزش عالی، علوم و ارتباطات كانادا در آن سال‌ها اولین كسی بود كه پارچه‌ای سفید را روی لوله اگزوز اتوبوسی شهری قرار داد و با روشی نسبتاً ساده، به جای استفاده از سوخت دیزل، از گاز طبیعی استفاده می‌كرد. وی به این ترتیب نشان داد كه سوخت جدید در مقایسه با موتور دیزل معمولی، دوده ندارد و هوا را سیاه نمی‌كند. در سال ۱۹۸۶ نیز صندوق تحقیق و توسعه NGV توسط دولت كانادا تأسیس شد و تا سال ۱۹۹۴ بیش از پانزده میلیون دلار كانادا را برای پروژه‌های تحقیقاتی مختلف مربوط به NGV تخصیص داد.
در ژوییه ۱۹۸۶، به بهانه برگزاری نمایشگاه انرژی كانادا در ونكوور، گروهی متشكل از ۳۵ نفر به دلیل علایق مشترك خود به NGV، انجمن بین‌المللی خودروهای گاز طبیعی با نشان اختصاری (IANGV)، را تشكیل دادند.
در اوایل دهه ۱۹۹۰، طرفداران NGV، گفتگوهایی را درباره راهبرد تجاری‌سازی جهانی NGV آغاز كردند. از آن تاریخ، برخی از تولیدكنندگان عمده خودرو، سرمایه‌گذاری‌های قابل توجهی را كه در مقایسه با استانداردهای صنعت خودرو ناچیز بود به تحقیقات و كارهای نمایشی اختصاص دادند تا ببینند آیا می‌توانند خودروهایی تولید كنند كه با استفاده از سوخت گاز پاك و كارآمد، كار كنند و این كه آیا صنعت گاز از نیروی كافی برای توسعه بازار خودروها، كامیون‌ها و وانت‌هایی كه با سوخت جدید كار می‌كنند، برخوردار است؟ از آن پس انجمن‌های منطقه‌ای و ملی NGV بتدریج شكل گرفتند. از جمله این انجمن‌ها می‌توان به تشكیل مجمع NGV ژاپن در ۱۹۹۱، انجمن خودروهای با سوخت گاز طبیعی اروپا (ENGVA) در ۱۹۹۴ و بسیاری دیگر از انجمن‌های مشابه در انگلستان، فرانسه و بعدها در استرالیا و روسیه اشاره كرد.
سیاست‌ها و اقداماتی كه برخی از كشورهای جهان به منظور گازسوز كردن خودروها اجرا كرده‌اند در بیشتر اوقات مؤثر بوده است، اما مسلم است تمام این سیاست‌ها نمی‌تواند برای كشور ما نیز مؤثر باشد و با توجه به موقعیت و نیازهای هر كشور، باید سیاست‌های مربوط، اجرا شود. تجربیات و برنامه‌های دیگر كشورها می‌تواند راهنمای خوبی برای برنامه‌ریزان و مجریان این امر در كشور باشد تا در صورت لزوم این اقدامات را به كار برند.
● برنامه‌های ژاپن برای گازسوز كردن خودروها
اولین اقدام ژاپن برای گازسوز كردن خودروها، شناخت زمینه‌های مناسب به منظور تولید انبوه خودرو با سوخت گاز طبیعی (CNG) بود.
در ژاپن زمینه‌های مناسب برای گازسوز كردن خودروها به ترتیب شامل: اتوبوس‌های شهری، كامیون‌های حمل زباله، كامیون‌های شركت حمل و نقل و خودروهای تجاری است.
دولت ژاپن در ۱۹۹۹، به منظور پیشگیری از افزایش انتشار ذرات معلق حاصل از احتراق گازوییل در خودرو و حفظ محیط‌زیست، برنامه‌ای را طراحی كرد. دولت ژاپن در این برنامه ۴ نوع سوخت خودرو را برای ۴ گروه خودرو با نام خودروهای بنزینی كم آلاینده، خودروهای با سوخت CNG، خودروهای با سوخت LPG و همچنین خودروهای دیزلی كه توسط دولت، گواهی DPF را اخذ كرده‌اند پیشنهاد كرد كه با استانداردهای جدید مطابقت داشتند و مردم را به استفاده از این چهار گزینه ترغیب كرد.
▪ دیگر سیاست‌های انجام شده در ژاپن برای افزایش خودروهای گازسوز CNG به شرح زیر است:
۱) ایجاد اطمینان شركت‌های خودروساز از تقاضا برای خودروهای گازسوز در آینده
۲) تنوع بخشی به انواع خودرو و كاهش بیشتر بهای خودروها
۳) یارانه‌های قوی و اقدامات حمایتی
۴) وضع قیمت‌های سودآور برای CNG
۵) توسعه زیرساخت‌ها در سراسر ژاپن
) كاهش هزینه‌های تسهیلات سوخت‌گیری
● تجربه كره جنوبی
هدف وزارت محیط‌زیست كره، جایگزین كردن ۲۰ هزار اتوبوس با سوخت گاز طبیعی فشرده شده در ۹ شهر اصلی در طول ۷ سال بوده است.
برنامه CNG كه در كره انجام شده، شامل نكات مهم زیر است:
۱) قابلیت دسترسی آسان به فناوری موتورهای CNG در كارخانه‌های كره‌ای
۲) وجود زیرساخت‌های خطوط لوله گاز طبیعی در سراسر كشور
۳) تمایل سیاسی به تجدید نظر در قوانین موجود
۴) انگیزش‌های مالیاتی و دیگر محرك‌های مالی برای تشویق در مورد خرید اتوبوس‌های جدید و ساخت جایگاه‌های سوخت‌گیری
● CNG در چند كشور آسیایی
در كشورهای آسیایی از جمله بنگلادش، چین، هند، اندونزی، مالزی، پاكستان، فیلیپین و ویتنام، برنامه‌هایی برای گازسوز كردن خودروها به اجرا گذاشته شده است.
توجه بیشتر این كشورها به آثار زیست‌محیطی ناشی از آلودگی هوا، وابستگی هر چه بیشتر این كشورها به واردات سوخت‌های معمول از جمله بنزین و گازوییل و همچنین افزایش فشار هر چه بیشتر سازمان‌ها و گروه‌های طرفدار محیط‌زیست مبنی‌بر استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت پاكیزه و تمیز از جمله موارد اجرا شده در این كشورهاست. البته باید توجه داشت استفاده از گاز طبیعی CNG در بخش حمل و نقل، در آخرین مرحله قرار دارد و اصولاً كشورهایی در گازسوز كردن خودروها موفق‌ترند كه ابتدا در صنایع كوچك و دیگر كاربردها گاز طبیعی را به كار گرفته باشند.
● انواع گازهای طبیعی
در اینجا با توجه به روند گازسوز شدن خودروها در سطح جهان به تشریح انواع هیدروكربورهای گاز طبیعی می‌پردازیم كه به عنوان سوخت در خودروها استفاده می‌شوند.
▪گاز طبیعی مایع (LNG):
این نوع گاز طبیعی كه به طور عمده از متان تشكیل شده و در دمای ۱۶۱- درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر به مایع تبدیل می‌شود، گازی است با سوخت پاك، ارزان و فراوان و تا ده‌ها سال آینده بخشی از سوخت خودروها را تأمین می‌كند.
مشكل اصلی این سوخت، شیوه ذخیره‌سازی آن در خودرو است. در حال حاضر فناوری ذخیره‌سازی در دمای پایین هنوز تا تكامل و دستیابی به جنبه‌های اقتصادی لازم، زمان بیشتری نیاز دارد. به همین دلیل تعداد خودروهای با سوخت LNG، در سطح دنیا محدود است.
▪ گاز مایع (LPG):
این گاز مایع از پروپان و بوتان تشكیل شده و همان گازی است كه در سیلندر نگهداری شده و در منازل، استفاده می‌شود.
LPG از نظر فناوری مورد نیاز برای سوخت در خودرو كاملاً بدون مشكل است و فناوری آن با قیمت مناسب قابل دستیابی است. علاوه‌بر این گاز LPG مزایای زیست‌محیطی بسیار چشمگیری دارد، اما به‌رغم مزایای زیست‌محیطی و تكامل تكنولوژیك، محدودیت عرضه این سوخت در جهان و نیازمندی به تأسیسات زیربنایی خاص برای سوخت‌گیری، آینده به كارگیری LPG را در سطح دنیا محدود می‌كند.
▪ گاز طبیعی فشرده (CNG):
در این سیستم، گاز طبیعی به شكل فشرده شده و با فشار بالا در حدود ۲۲۰ اتمسفر ذخیره می‌شود.
فشار بالای ذخیره‌سازی ایجاب می‌كند كه شكل مخزن به صورت استوانه‌ای باشد. شكل استوانه‌ای مخزن گاز، احتمال قرار دادن آن را در محل باك بنزین غیر ممكن می‌سازد. بنابراین در مورد خودروهای سواری معمولاً فضای در دسترس برای این منظور، محدود به بخشی از فضای صندوق عقب خودرو است. به طور معمول بیشترین حجمی كه برای مخزن گاز با توجه به محدودیت در یك خودروی سواری ۴ درب (سدان) می‌توان دست یافت در نمونه‌های ساخته شده حدود ۸۰ لیتر است. با چنین حجمی بیشترین مسافت طی شده توسط خودرو می‌تواند حدود ۲۵۰ كیلومتر باشد.
در حمل و نقل عمومی، مانند اتوبوس‌های شهری، سوخت CNG می‌تواند سوخت بسیار مناسبی باشد. برای مثال در اتوبوس‌ها می‌توان از سقف آنها به عنوان مخزن گاز طبیعی فشرده شده استفاده كرد. در این صورت، مشكل محدودیت مسافت طی شده وجود نخواهد داشت. این امر موجب شده كه در سال‌های اخیر بكارگیری سوخت CNG در اتوبوس‌های شهری كه از موتور دیزل بهره می‌گیرند به طور قابل توجهی رشد كند.

نویسنده : آرش پیرنیا
پانوشت:
۱. Natural Gas Vehicles
منبع: فصلنامه شماره ۲ بررسی‌های اقتصادی انرژی

منبع : ماهنامه صنعت خودرو