سوخت پاک؛ هوای پاک

گاز طبیعی از مهم‏ترین سوخت‏های جایگزین در سال‏های آتی است. زیرا این نوع سوخت پاكیزه می‏سوزد و قابلیت مشهودی در كاهش آلودگی‏های مضر به ویژه ذرات معلق حاصل از عملكرد وسایل نقلیه دارد. ذرات معلق آلاینده‏ای كه از اگزوز وسایل نقلیه خارج می‏شوند، بیشتر از این رو حائز اهمیت اند كه نزدیك سطح زمین - جایی كه انسان‏ها در آن زندگی و فعالیت می‏كنند - باقی می‏مانند. این ذرات معلق برای سلامت بسیار زیان‏آورند. به نظر می‏رسد كشور ما با در اختیار داشتن دومین ذخایر عظیم گاز طبیعی در جهان از یك سو و دست به گریبان بودن با مشكل آلودگی هوا در شهرهای بزرگ به ویژه تهران از سوی دیگر، موقعیتی استثنایی برای استفاده از این سوخت جایگزین داشته باشد. امروزه اكثر كشورها به دنبال استفاده از گاز طبیعی هستند به طوری كه بر اساس اطلاعات گردآوری شده از سوی انجمن بین‏المللی خودروهای مجهز به سوخت گاز طبیعی (IANGV)، از آگوست ۲۰۰۰ تا آگوست ۲۰۰۱، حدود ۱/۵ میلیون خودرو در بیش از ۴۰۰۰ پایگاه تبدیل سوخت در سراسر جهان به گاز طبیعی مجهز شده‏اند. در این میان ۱۴ كشور بیش از ده هزار خودروی گاز طبیعی‏سوز داشتند كه بیشتر آنها را خودروهای بنزین‏سوز تبدیلی تشكیل می‏دادند.
●دلایل جایگزینی
تنوع منابع انرژی، دلیل تاریخی گزینش گاز طبیعی به عنوان سوخت موتورهاست. در سال ۲۰۰۰ نسبت ذخایر به برداشت گاز طبیعی ۶۲ سال برآورد شد كه ۶۳ درصد بیش از ذخایر نفتی است و تا ۳۸ سال دیگر دوام می‏آورد.
ذرات آلاینده خروجی از موتورهای گاز طبیعی‏سوز بسیار كمتر است و این، یكی دیگر از دلایل مطلوبیت گاز طبیعی به شمار می‏آید. این نكته به ویژه در مقایسه با خودروهای دارای سوخت دیزل تبدیلی، نمود بیشتری دارد. امروزه علت اصلی تبدیل سوخت خودروها از دیزل به گاز طبیعی همین مورد اخیر است. گرچه جایگزینی دیزل با گاز طبیعی تنها هنگامی موثر واقع می‏شود كه تمركز ذرات معلق آلاینده توسط ضایعات خروجی دیزل مورد تایید قرار گیرد. تمركز این ذرات معلق، نوعی از آلودگی است كه بیشترین آسیب را به سلامت هوای محیطهای شهری می‏رساند و در بیشتر شهرهای بزرگ به ویژه در كشورهای توسعه یافته و در حال توسعه دیده می‏شود.
●مزایا و معایب خودروهای گازسوز
مزایای NGVها به قرار زیر است:
۱. آلاینده خروجی بسیار كمتر تولید می‏كنند.
۲. توكسین‏های (Toxins) هواسوز آنها ناچیز است.
۳. اكسیدهای گوگرد خروجی از آنها (SOx) قابل چشم‏پوشی است.
۴. موتورهای NGV نسبت به انواع دیزل بی سر و صداترند و با لرزش و ارتعاش كمتری كار می‏كنند.
معایب NGVها نیز موارد زیر را دربرمی‏گیرد:
۱. توزیع و ذخیره‏سازی گاز طبیعی به صرف هزینه بیشتری نیاز دارد.
۲. قیمت خودرو افزایش می‏یابد.
۳. امكان طی مسافت كمتری وجود دارد.
۴. مخزن سوخت آنها سنگین‏تر است.
۵. پتانسیل عملكرد و كارایی آنها در مقایسه با سوخت‏های مایع، مشكلات بیشتری دارد.
با توجه به ذرات آلاینده خروجی، توجه به این نكته حائز اهمیت است كه خودروهای بنزینی با فناوری پیشرفته (مجهز به كاتالیست‏های سه راهه) آن قدر پاكیزه‏اند كه به ویژه در مورد ذرات خروجی از آنها، سوخت مصرفی (چه مایع و چه گاز) نقش نسبتا كمتری ایفا می‏كند. با توجه به این بحث، تبدیل خودروی بنزینی پیشرفته به خودروی گازسوز حتی می‏تواند به جای كاهش میزان ذرات خروجی، سبب افزایش آنها شود.
خودروهای گازسوز، مزایای مشهودی نسبت به خودروهای دیزل با سوخت تبدیلی دارند.
در دهه ۹۰ مسائل زیست‏محیطی در كشورهای توسعه یافته به نحو چشمگیری زندگی انسان‏ها را تحت تاثیر خود قرار داد. در نتیجه، مقررات مربوط به كنترل گازهای آلاینده خروجی از اگزوز خودروها، روز به روز سخت‏تر شد. در زمانی كه هنوز كاتالیزورها به خدمت گرفته نشده بودند، استفاده از سوخت‏های گازی به جای گازوئیل، باعث كاهش این گونه آلاینده‏ها شد؛ اما امروزه طراحی اصولی موتورها و كارایی كاتالیزورها، عامل اصلی كاهش آلاینده‏ها به شمار می‏رود و این در حالی است كه نوع سوخت، نقش بسیار كمی را در این راستا ایفا می‏كند.
موتورهای دیزلی قدیمی بسیار قابل اطمینان و از لحاظ مصرف انرژی كارآمد هستند. به همین دلیل، موتورهای دیزلی كه در آنها سوخت به طور مستقیم تزریق می‏شود، هنوز هم به عنوان موتور محركه خودروهای سنگین مطرح بوده، مورد استفاده قرار می‏گیرند؛ اما این گونه موتورها در برآورده كردن قوانین و مقررات مربوط به گازهای آلاینده كه روز به روز سخت‏تر می‏شوند با مشكل مواجهند. البته می‏توان با جایگزین كردن موتورهای پیشرفته - كه قابلیت مصرف سوخت‏های جایگزین نظیر الكل و یا گاز را داشته باشند به میزان قابل توجهی از آلاینده‏های خروجی از اگزوز این گونه خودروها و نیز مسمومیت حاصل از آنها كاست.
●آلایندگی موتورهای گازسوز
به طور كلی سه عاملی كه میزان آلایندگی موتورهای گازسوز را تعیین می‏كنند، عبارتند از سیستم احتراق، سیستم سوخت‏رسانی و فناوری استفاده از كاتالیزورها. موتورهای احتراقی با سوخت گاز را می‏توان بر اساس نسبت سوخت به هوا، به سه دسته تقسیم كرد:
- موتورهای استوگیومتری
- موتورهای كم مصرف
- موتورهایی كه مصرف سوخت آنها بهینه‏سازی شده است اما میزان آلایندگی‏های آنها هنوز بالاست.
در گذشته بیشتر موتورهای گازسوز طوری تنظیم می‏شدند كه با حداقل مصرف سوخت كار كنند كه این امر به نوبه خود، باعث افزایش اكسیدهای نیتروژن خروجی از اگزوز این خودروها می‏شد. بنابراین در كشورهایی كه قوانین مربوط به گازهای آلاینده حاصل از خودروها بسیار مشكل می‏باشد، دیگر نمی‏توان از چنین روش‏هایی سود جست.
اساسا دو روش برای كنترل آلاینده‏های تولید شده توسط خودروها وجود دارد، روش نخست استفاده از كاتالیزورهای سه گانه است به این ترتیب كه یك موتور استوگیومتری كه به سیستم سوخت‏رسانی حلقه بسته و سیستم TWC مجهز است آلاینده‏های كمتری تولید می‏كند. از این سیستم در بیشتر خودروهای سبك امروزی و همچنین بعضی از خودروهای سنگین استفاده می‏شود. راه دوم استفاده از احتراق با مصرف كم سوخت است. در این روش، تولید اكسیدهای نیتروژن، توسط روند احتراق كنترل می‏شود. منواكسیدكربن و هیدروكربورها، بیشتر توسط كاتالیزور اكسید اكسیون كنترل می‏شوند. روش احتراق با مصرف كم سوخت، روشی مناسب و متداول در موتور خودروهای سنگین است.
بسته به نوع خودرو، خودروهای با سوخت CNG از صفر تا ۱۰ درصد بیشتر از خودروهای بنزینی مصرف دارند؛ ولی میزان گازهای گلخانه‏ای تولید شده توسط خودروهای گازسوز به مراتب كمتر است. در موتورهای ساده‏تر، تبدیل سوخت از بنزین به گاز طبیعی، باعث كاهش نسبی و مطلق تولید گازهای گلخانه‏ای می‏شود.
●تجربیات موفق
بررسی تجربیات دیگر كشورها نشان می‏دهد كه یك سلسله شرایط مقدماتی برای اجرای موفقیت‏آمیز برنامه‏های CNG در درازمدت ضروری است كه از آن جمله می‏توان به ایجاد خطوط لوله گاز طبیعی برای برآورده كردن نیازهای كاربران اشاره كرد. همچنین باید استانداردهای نظارتی و اجباری كافی در زمینه كارایی و ایمنی تجهیزات تدوین شود و به مورد اجرا درآید. لازم است مقررات مالیاتی به صورتی تنظیم شوند كه با جایگزنی سوخت خودروها با گاز طبیعی، بهای معمول سوخت جدید تقریبا نصف قیمت سوخت‏های مایع باشد. به این ترتیب علاوه بر تشویق مالكان خودروها به تبدیل سوخت، امكان بازپرداخت هزینه‏های مصرف شده توسط آنها نیز در فاصله زمانی معقول فراهم می‏شود. از آنجا كه مالیات سوخت دیزل در همه كشورهای آسیایی پایین است، جایگزین كردن دیزل با NGV در این كشورها با مشكلات بیشتری رو به روست؛ مشكلی كه كمتر در مورد خودروهای بنزینی رخ می‏دهد. در پایان، توجه به این نكته نیز حائز اهمیت است كه اجرای برنامه‏های اجباری برای جایگزینی CNG از نظر اقتصادی نامطلوب است و شكست برنامه‏های CNG را محتمل می‏كند. امید است با استفاده از این تجربیات و موارد مشابه دیگر، راه برای اجرای این برنامه در كشور ما هموارتر شود و در آینده‏ای نزدیك از عواید اقتصادی و زیست محیطی این طرح بهره‏مند شویم.

سیده سمیرا طاهری

منبع : مجله گسترش صنعت