1.6.4.1. Khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG)
LPG: Liquefied Petroleum Gas (khí đốt hóa lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ) là khí thu được từ quá trình chế biến dầu được hóa lỏng. Thành phần hóa học chủ yếu của khí hóa lỏng LPG hỗn hợp gồm Propane C3H8 và Butane C4H10 được nén theo tỷ lệ % giữa Propane/Butane.
Trong thực tế, thành phần hỗn hợp các chất có trong khí hóa lỏng LPG không thống nhất. Tùy theo tiêu chuẩn của các nước, của các khu vực mà tỉ lệ thành phần trong LPG khác nhau, có khi tỉ lệ giữa Propane và Butane là 50/50 hay 30/70 hoặc có thể lên đến 95/5 như tiêu chuẩn của HD-5 của Mỹ[15].
Khoảng 10 triệu phương tiện sử dụng nhiên liệu LPG trên toàn thế giới, tập trung chủ yếu ở một số quốc gia. Ở châu Á, một số quốc gia đi đầu trong việc sử dụng nhiên liệu này như Nhật Bản với 90% taxi sử dụng LPG, ở Hàn Quốc là 10% phương tiện giao thông sử dụng loại nhiên liệu này, Thái Lan cũng đã sử dụng LPG cho phương tiện giao thông công cộng Tuk Tuk và góp phần làm giảm đáng kể phát thải bụi PM và NOx [16].
Các phương tiện sử dụng bộ đánh lửa có thể vận hành chỉ sử dụng LPG hoặc sử dụng song song 2 nhiên liệu (dual-fuel) là xăng và LPG. Các phương án cấp LPG cho động cơ đánh lửa cưỡng bức có thể kể ra như dùng họng khuếch tán, phun trực tiếp trên đường nạp hoặc phun trực tiếp vào buồng cháy. Trong đó phương án phun trực tiếp trên đường nạp đạt hiệu quả cao, đáp ứng được các chỉ tiêu về kinh tế kỹ thuật của động cơ và đã được áp dụng nhiều trên thế giới bằng cách lắp thêm bộ chuyển đổi [17]. Mức tiêu thụ nhiên liệu và phát thải của xăng và LPG được so sánh ở Bảng1.4.
Bảng 1.4.So sánh mức phát thải và tiêu thụ nhiên liệu giữa xăng và LPG[18]
TT Mức phát thải và tiêu thụ nhiên liệu Xăng LPG
1 Mức phát thải
CO (g/km) 0,87 0,72
HC (g/km) 0,14 0,12
NOx (g/km) 0,12 0,16 2 Tiêu thụ nhiên liệu (L/100 km) 8,7 11,3
20
1.6.4.2. Khí nén thiên nhiên (CNG)
Khí thiên nhiên được thu từ các giếng khí hoặc trong quá trình sản xuất dầu thô. Khí thiên nhiên có thành phần chủ yếu là metan (CH4), chiếm đến 90% nhưng có chứa một lượng rất nhỏ etan, propan, nitơ, hêli, cacbon dioxit, hydro sunfit và hơi nước. Khí tự nhiên được nén dưới áp suất rất cao (250atm), gọi là khí nén thiên nhiên (CNG). Do không có benzene và hydrocarbon kèm theo, nên hai loại nhiên liệu này không giải phóng nhiều khí độc như NO2, CO… và hầu như không phát sinh bụi. Trên thế giới, CNG được sử dụng thay thế xăng do những lợi thế hơn hẳn. CNG dễ phát tán, không tích tụ như hơi xăng, nếu CNG bị rò rỉ ra môi trường không khí, nguy cơ hỏa hoạn chưa bằng một nửa xăng dầu nên hạn chế nguy cơ cháy nổ [19].
Đến năm 2006, ước tính có khoảng 5,5 triệu phương tiện sử dụng CNG trên thế giới, với khoảng 1,5 triệu phương tiện ở châu Á. Lượng phương tiện sử dụng nhiên liệu này ngày càng tăng ở các quốc gia như Bangladesh, Trung Quốc, Malaysia, Pakistan và Thái Lan [16]. Giá của CNG rẻ hơn so với xăng hay dầu diesel từ 15 ÷ 40% [20].
Các thành phần chính của bộ phun nhiên liệu CNG là bình chứa nhiên liệu có áp suất cao, bộ giảm áp và kim phun điện tử.
So sánh hệ số phát thải các chất ô nhiễm giữa xăng và CNGtrong Hình 1.9 cho thấy việc chuyển đổi từ xăng sang CNG mang lại hiệu quả giảm HC, CO và NOx, tuy nhiên lại làm tăng phát thải CH4.
21
*So sánh xăng, LPG, CNG và các nhiên liệu khác
Bảng 1.5. Đặc điểm các loại nhiên liệu[18]
Đặc điểm nhiên liệu Xăng Dầu diesel LPG CNG
Cấu tạo hóa học C7H17/C4 đến C12
C8 đến C25 C3H8 CH4
Chỉ số octan 86 – 94 8 – 15 105+ 120+
Giá trị đốt nóng thấp (MJ/kg) 43,44 42,79 46,60 47,14 Giá trị đốt nóng cao (MJ/kg) 46,53 45,76 50,15 52,20 Tỷ lệ không khí/ nhiên liệu 14,7 14,7 15,5 17,2 Khối lượng riêng ở 15ºC(kg/m3
) 737 820 – 950 1,85/505 0,78
Nhiệt độ chớp cháy (ºK) 531 588 724 755 – 905
Tỷ trọng 60ºF/60º 0,72 – 0,78 0,508 0,85 0,424 Từ các đặc điểm trên và tình hình thực tế sử dụng nhiên liệu có thể rút ra được một số thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng LPG và CNG làm nhiên liệu cho xe cơ giới.
Bảng 1.6.Một số thuận lợi và khó khăn của khi sử dụng LPG và CNG làm nhiên liệu cho xe[21]
Nhiên liệu Thuận lợi Khó khăn
LPG, CNG
- Nguồn cung cấp ổn định - Chi phí sản xuất LPG, CNG
thấp hơn so với xăng.
- Chi phí sử dụng các nhiên liệu thấp
- Ít ô nhiễm môi trường - Hiệu suất nhiệt cao - An toàn trong sử dụng - Tuổi thọ động cơ cao.
- Bình chứa phải dày, đủ bền, trọng lượng nhỏ, thể tích lớn. - Các động cơ đốt trong hiện
nay không phát huy hết các tính năng của LPG và CNG. - Cơ sở hạ tầng, vấn đề vận
chuyển phân phối còn yếu. - Thói quen sử dụng nhiên liệu
mới, ý thức bảo vệ môi trường chung còn hạn chế.
Về phương diện kỹ thuật, biện pháp chuyển đổi nhiên liệu sang CNG và LPG không yêu cầu thay đổi động cơ của phương tiện mà chỉ cần lắp đặt thêm một số bộ phận cần thiết. Tuy nhiên việc áp dụng biện pháp này phải đồng bộ với việc xây dựng hệ thống cung cấp nhiên liệu và bảo dưỡng phương tiện phù hợp.
22