Technologie

23.06.2011

Zemní plyn jako alternativa ke klasickým pohonným hmotám

V současné době intenzivně hledáme náhrady za klasické pohonné hmoty pocházející z ropy. Důvody jsou tři: první a nejdůležitější je relativně rychlé ubývání zásob ropy. S tím souvisí zvýšené náklady na těžbu a následně i vysoké ceny konečných produktů. Dalším důvodem je zatěžování životního prostředí emisemi vznikajícími při spalování ropných produktů. Třetím důvodem je teritoriální rozložení ropných zásob. Většina pochází z oblastí se zvýšeným bezpečnostním rizikem. Jako jedna z možných alternativ se nabízí zemní plyn. Může být ve střednědobém hledisku skutečnou náhradou?

Více informací

Zemní plyn je fosilní palivo. Skládá ze z více než 90 % z metanu, 4-5 % etanu a z malého množství dalších plynů. Ložiska zemního plynu jsou buď samostatná, anebo se vyskytují společně s ropou, příp. uhlím. Na rozdíl od ropy jsou naleziště zemního plynu rozprostřena po celé zeměkouli víceméně rovnoměrně.
Prokázané zásoby zemního plynu, ekonomicky těžitelné dnešními technologiemi, dosahují 164 000 mld. m3. Při současné úrovni těžby tedy vydrží do roku 2060. Podle výskytu se 71,7 % současných nalezišť nachází na pevninách a 28,3 % v mořských šelfech.
Pravděpodobné zásoby tvoří zdroje v ložiscích, kde existuje vysoká pravděpodobnost, že budou těžitelné za ekonomicky a technicky obdobných podmínek jako u prokázaných zásob. Pravděpodobné zásoby dosahují výše 347 000 mld. m3 a při předpokládaném nárůstu spotřeby zemního plynu vystačí příštích cca 200 let.
Potenciální zásoby tvoří především hydráty metanu, což je substance podobná sněhu. Skládá se z 20 % metanu a 80 % vody. Hydráty se nacházejí v zemské kůře a na dnech oceánů. Jsou známy již dlouho, ale doposud neexistuje technologie pro jejich těžbu. Zásoby hydrátů se odhadují na 21 000 000 mld. m3.

PLYN JAKO PALIVO
Doprava zemního plynu je velmi jednoduchá. Děje se po síti již existujících a stále se rozšiřujících plynovodů. Zemní plyn není třeba nijak upravovat, ani do něj přidávat další aditiva.
Spalováním zemního plynu se produkuje méně škodlivých emisí než při spalování kapalných paliv, a to jak oxidů dusíku, tak oxidu uhelnatého i uhličitého. Produkuje se minimum polyaromatických uhlovodíků a aldehydů a prakticky nulová je i úroveň pevných částic, které jsou považovány jako nejnebezpečnější karcinogenní elementy.
Náročné emisní limity splňují motory na kapalná paliva pouze s velmi drahými úpravami a pomalu se blíží jejich technický limit. Především u naftových motorů. Zemní plyn splňuje požadavky EURO limitů podstatně jednodušeji.
Zemní plyn má oktanové číslo 130. Jeho spalování probíhá měkčeji než u kapalných paliv. Výsledkem je nižší hlučnost: oproti naftovým motorům až o 50 %, a to je (především u plynových motorů autobusů) velká přednost.
Co se týče bezpečnosti, je zemní plyn lehčí než vzduch. V případě úniku se velmi rychle rozptýlí do ovzduší. Zápalná teplota zemního plynu činí 650 oC. Je tedy dvojnásobná oproti benzínu. Benzín a LPG patří do třídy nebezpečnosti I, nafta do třídy II a zemní plyn do třídy IV. Nehrozí kontaminace půdy palivem. Zemní plyn je ve vozidlech uskladňován ve vysokotlakých lahvích při pracovním tlaku 200 barů. Tyto nádrže jsou podrobovány náročným zkouškám a v případě havárie vozidla je lahev mnohem bezpečnější, než plechová nádrž na naftu nebo benzín.
S aplikací zemního plynu jako paliva pro automobily CNG se začalo v 80. letech 20. století. Důvodem bylo omezení závislosti na dovozech ropy a snížení nákladů na pohonné hmoty. CNG se začalo nejprve rozvíjet v ekonomicky chudších zemích. Časem nabyl na významu i ekologický aspekt používání CNG, a to byl hlavní důvod pro rozvoj této technologie v Evropě.
Všechny země si musely prožít „porodní" problémy, které u CNG v I. etapě představuje zejména nedostatek plnicích stanic. V průkopnické zemi, kde došlo k masivnímu užívání CNG - v Argentině, byla situace taková, že taxikáři stáli polovinu směny ve frontě na plyn a druhou polovinu směny vydělávali. Dnes tam jezdí téměř 2 miliony vozidel na CNG a k dispozici je 1800 plnicích stanic.

EKONOMIKA PROVOZU
Zemní plyn je v automobilech uskladněn v ocelových silnostěnných lahvích. V případě vozidel již vyráběných jako CNG verze, je to většinou několik lahví s celkovou kapacitou cca 25 kg CNG. V případě přestavěných vozidel na CNG se používá převážně 1 lahev uložená v zavazadlovém prostoru vozidla. Mívá kapacitu cca 10 kg CNG.
Jedním z hlavních důvodů pro používání CNG jako paliva je jeho ekonomičnost. Pro představu: 1 m3 CNG odpovídá 1 l benzínu. Porovnáme-li aktuální ceny benzínu a CNG v České republice, je to cca 31 Kč za litr benzínu a 16 Kč za 1 m3 CNG. Pak vychází úspora cca 50 %.
V případě nafty je přepočet odlišný. Jeden litr nafty je ekvivalent 1 kg CNG a 1 kg CNG je 1,4 m3 CNG. Vzhledem k tomu, že je spotřeba CNG v porovnání s naftou asi o 10 % nižší, vychází pak při cenách 30 Kč za litr nafty a 23 Kč za 1 kg CNG úspora cca 45 %.
U prvních čtyř zemí (viz tabulka) je prvotním důvodem masivní plynofikace, ekonomický zájem a odstraňování závislosti na dovážené ropě. V Íránu navíc přistupuje snaha o maximální omezení spotřeby benzínu na vnitřním trhu. Většina zemního plynu, který se těží společně s ropou, se zde spaluje, protože pro něj není použití. Naopak velké množství benzínu musí tato země, jeden z největších vývozců ropy, dovážet, protože nemá dostatečné rafinerské kapacity. Řešením je převést autopark na CNG a tím citovanou nerovnováhu řešit. Írán dnes (mimo statisíců přestavených vozidel na CNG) ročně vyrábí více než 500 000 vozidel na CNG. Podobnou cestu nastupuje i Venezuela, která potřebuje ropu na vývoz.
Obrovský boom CNG v současnosti nastal v Asii, především v Indii, Pákistánu, Malajsii a Thajsku. Kapitolou sama pro sebe je Čína, kde program CNG právě začíná. Vzhledem k nedostatku ropy se Čína velmi brzy stane jednou z vedoucích zemí v této oblasti.
V Evropě je „nejplynofikovanější" zemí Itálie. Zároveň je i jedním z největších výrobců kitů pro přestavby vozidel na CNG. Italský Fiat byl jedním z prvních výrobců OEM vozidel na CNG. Druhou evropskou zemí s rozvinutým CNG programem je Německo. Má i relativně vysoký počet plnicích stanic.
Rozvoj CNG má v EU27 velkou podporu. Podle Bílé knihy, což je scénář rozvoje alternativních paliv do roku 2020, má v tomto roce jezdit 10 % vozidel na zemní plyn - 23,5 mil. vozidel. Ta by měla spotřebovat 47 mld. m3 CNG a mělo by je obsluhovat 200 000 plnicích stanic. Čísla jsou to velmi ambiciózní. Je velmi reálné, že se jim přiblížíme.

JAK SI PORADÍME S CNG U NÁS?
V případě České republiky scénář Bílé knihy předpokládá, že u nás bude jezdit 350 000 vozidel na zemní plyn (dnes cca 2000) a bude k dispozici 350 plnicích stanic (dnes je jich 38, z toho 30 veřejných). Právě malý počet plnicích stanic je momentálně základní brzdou rozvoje CNG. Výhled je ale optimističtější. Jestliže v roce 2009 bylo 21 veřejných plnicích stanic, pak letos jich je už 30. Prakticky všechny plnicí stanice se budují jako firemní. Slouží však i jako veřejné, a to je pozitivní trend. Nabízejí se plnicí stanice všech velikostí: od domácích plnicích stanic o výkonu 5 m3.h-1, až po velké komerční stanice o výkonu 2000 m3.h-1.
Bohužel i přes viditelný rozvoj stále chybí výraznější podpora ze strany vlády. Z toho mála, co existuje, je ale důležité uvést v současnosti nulovou spotřební daň na CNG a osvobození od platby silniční daně pro firemní vozidla jezdící na CNG. Při nutnosti hledání úspor ve veřejném sektoru se jako jedna z možností nabízí převod vozového parku úřadů na CNG. V řadě soukromých firem to již pochopili jako šanci pro výrazné úspory provozních nákladů. V případě, že v místě působení nebyla veřejná plnicí stanice, investovali dokonce do výstavby vlastní stanice.

ALTERNATIVNÍ POHONNÉ HMOTY
Jednoznačně jim patří budoucnost. Především vodíku. Až bude k dispozici zdroj čisté elektrické energie pro jeho masovou produkci, bude problém s ekonomickým a ekologickým palivem vyřešen. K tomu nás ale čeká ještě dlouhá cesta. S dnešními technologiemi je výroba vodíku kromě vysoké ekonomické náročnosti i velmi neekologická. Analogicky zatím nemáme ani praktické technologie pro skladování vodíku jak ve vozidlech, tak v plnicích stanicích.
Dalším evergreenem alternativních pohonů jsou elektromobily. Tomuto oboru se již dlouhou dobu věnují jak automobilky, tak výzkum. Viditelný pokrok tu určitě je. K uvedení do praxe ovšem zbývá (stejně jako u vodíku) ještě mnoho úsilí. Výroba samotného elektromobilu by zřejmě nemusela být příliš drahá. Bohužel, to stejné nelze říci o bateriích. Jsou drahé jak při výrobě, tak při likvidaci. Největší a zatím těžko řešitelný problém tkví v jejich nabíjení: 8, resp. 4 hodiny pro následný dojezd 140 km je z praktického hlediska neakceptovatelný fakt. Pokud si představíme nabíjení soukromých vozidel kupř. na sídlišti, napadne nás jistě spousta dalších nedořešených problémů. Kromě toho jsou dnešní elektromobily pouze zkušební prototypy nevhodné do běžného provozu.
Hromadný odstup se začíná projevovat u ambiciózních projektů s biopalivy. Důvodem bude, že jsou ještě dražší a paradoxně ještě více neekologická než paliva fosilní.

PROSADÍ SE PLYN?
Shrnuto: momentálně se jeví jako jediná ekonomická a ekologická alternativa. Je ho relativní dostatek. Jsou zvládnuty technologie jeho těžby i výroba motorů pro jeho použití. Umíme jej spolehlivě distribuovat a uskladňovat ve vozidlech a v plnicích stanicích.
Ekonomické a ekologické obnovitelné palivo zemní plyn, resp. metan, je k dispozici. Dnes již fungují tisíce bioplynových stanic produkujících bioplyn. Po odstranění síry se aplikuje jako palivo v kogeneračních jednotkách. Bioplyn obsahuje cca 50 % metanu, a ten lze použít ke stejným účelům jako zemní plyn.
Zemní plyn, příp. biometan, mají před sebou určitě zajímavou budoucnost. Již dnes mohou pozitivně ovlivnit peněženku každého motoristy.



Na celém světě jezdí dnes více než 12 milionů vozidel na CNG a tato vozidla mají k dispozici přes 18 000 plnicích stanic. Výběr nejzajímavějších zemí z hlediska rozšíření CNG je následující:

Země Počet vozidel Počet stanic
Pákistán 2 500 000 3 300
Írán 2 000 000 1 400
Argentina 1 870 205 1 868
Brazílie 1 646 955 1 781
Itálie 676 850 770
Ukrajina 200 019 283
Německo 85 000 863
Česká republika 2 000 38
Slovensko 622 8


Zdroj: Technický týdeník | 7.12.2010 | rubrika: Energie a teplo | strana: 38

Komentáře

Přidat nový komentář



* Povinné položky
26.05.2011

TwinAir je “Mezinárodní motor roku 2011”

Revoluční motor TwinAir od Fiat Powertrain Technologies získal v rámci soutěže „Mezinárodní motor roku" (International Engine of the Year 2011) hned čtyři ocenění. Vyniká tak nad ostatními motory, a to ve všech kategoriích, které byly brány v potaz.

Více informací

Za úspěchem motoru TwinAir v objemové kategorii (méně než 1 000 cm3) stojí porota složená ze 76 novinářů a expertů z 36 různých zemí. Ti jej současně zvolili za „Mezinárodní motor roku 2011" (International Engine of the Year 2011), čímž se TwinAir umístil na prvním místě v celé soutěži. TwinAir také získal ocenění "Nejlepší nový motor 2011" (Best New Engine 2011) a „Nejlepší ekologický motor 2011" (Best Green Engine 2011).

Vynikající úspěch spolu s oceněním „Nejlepší nový motor roku 2010" (Best New Engine 2010), který motor 1.4 MultiAir Turbo získal minulý rok, potvrzuje vedoucí postavení Fiat Powertrain Technologies v rozvoji a výrobě maloobjemových motorů. Tyto motory jsou technicky vysoce vyspělé a zároveň ekologické.
V současné době je TwinAir dostupný v konfiguraci 85 k Turbo u modelu Fiat 500/500C, brzy však bude k dostání i u modelu Lancia Ypsilon. Na trh bude také uveden ve verzi 65 k a 105 k Turbo s rekordním litrovým výkonem (120 k/l) a v ekologické verzi 80 k Turbo, která umožňuje spalovat i CNG. V duchu konceptu downsizingu se jedná o výkonné motory TwinAir se sofistikovanou technologií MultiAir s chytrým ovládáním sacích ventilů. Motor tak zaručuje skvělý výkon, nízkou spotřebu paliva a nízké emise CO2.

Členové poroty se k systému TwinAir vyjádřili takto: „Toto je důkaz, že koncept downsizingu je velmi účinný. Je překvapivě pružný a působivý. Tento malý dvouválec je obdivuhodný." - John Carey, Wheels.
„Čtyři ocenění v jednom roce? Pozoruhodný výkon! Motor TwinAir se vepsal do historie ocenění „Mezinárodní motor roku" (International Engine of the Year Awards) - Dean Slavnich, Engine Technology International.

Ocenění udělili: Eng. Aldo Marangoni, Product Engineering Vice President a Eng. Dario Sacco, Engines Platform Vice President. „Dnešní úspěch je výsledkem tvrdé práce nás všech ve výzkumu inovativních technických řešení a navrhování výkonných motorů. Naše motory přispívají k zachování vedoucí pozice skupiny Fiat S.p.A v oblasti nejekologičtějších automobilů," říkají manageři ve Fiat Powertrain Technologies na konci předávání cen.

Komentáře

Přidat nový komentář



* Povinné položky
26.04.2011

Fiat zveřejnil výsledky studie eco:Drive

Ať se výrobci automobilů budou snažit snižovat spotřebu paliva a emise sebevíce, rozhodující v konečném zúčtování bude vždy řidič. Toho si je vědoma společnost Fiat, která jako první na světě vyvinula software, postavený na základě skutečného chování řidičů. Příznačně se jmenuje eco:Drive.

Více informací

Dle vyjádření expertů společnosti Fiat je totiž dnes prakticky nemožné dále snížit spotřebu paliva o více než 10 procent jen s pomocí technických řešení. Důvodem je vysoká vyspělost současných motorů.
Program eco:Drive zavedl italský výrobce do praxe již před dvěma lety. A nyní jsou známé první výsledky. Ty ukazují, že při využití programu eco:Drive se výrazně snížila spotřeba paliva i emise CO2. Prvně jmenovaný parametr se u řidičů využívajících program na úsporu snížil v průměru o 6 procent. U těch nejlepších ovšem o celých 16 procent (10 procent sledovaných). A to je již opravdu hodně. Co se týká ostatních úspor, tak zpráva mluví až o 90 milionech tun CO2 ročně. Programu eco:Drive se zúčastnilo na 5 700 řidičů z Německa, Velké Británie, Itálie, Francie a Španělska. Hodnocení proběhlo na základě 428 tisíc jízd po dobu 150 dnů.

Zdroj: Autohit | 10.12.2010 | rubrika: Technika - novinky | strana: 42

Komentáře

Přidat nový komentář



* Povinné položky
>