CHƯƠNG 4 NĂNG LƯỢNG MỚI SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ
4.2. Nhiên liệu khí thiên nhiên nén CNG, hóa lỏng LPG
4.2.1.1. Nhiên liệu khí thiên nhiên nén CNG
4.2.1.1.1. Giới thiệu.
CNG (Compressed Natural Gas) là khí tự nhiên nén, thành phần chủ yếu là methane (CH4) lấy từ các mỏ khí thiên nhiên, được xử lý và nén ở áp suất cao (200bar) để tồn trữ và vận chuyển tới các hộ tiêu thụ là các nhà máy có sử dụng nhiệt năng, các khu chung cư…
CNG là nhiên liệu sạch do khơng có benzene và hydrocarbon thơm kèm theo, nên khi đốt nhiên liệu này khơng cho ra nhiều khí độc như NO2, CO và lượng phát thải CO2 thấp hơn xăng và dầu diesel. Ngồi ra CNG dễ phát tán, khơng tích tụ như hơi xăng khi bị rị rỉ ra mơi trường khơng khí, hạn chế nguy cơ cháy nổ, chúng cũng khơng gây đóng cặn tại bộ chế hịa khí của các phương tiện nên kéo dài được chu kỳ bảo dưỡng động cơ, khi cháy không tạo màng... và hầu như không phát sinh bụi.
4.2.1.1.2. Thành phần, tính chất.
• Thành phần
CNG là khí thiên nhiên nén, chủ yếu là hợp phần của Methane (chiếm 85% - 95%) còn lại khoảng (5% - 15%) là Ethane.
33
Hình 4. 3: Cấu trúc phân tử C2H6 (5% -15%)
Chú ý: với một số loại khí nén, hàm lượng của Methane cịn có thể cao hơn, có thể nén hồn
tồn là Methane. • Tính chất
- Nhẹ hơn khơng khí và ít bắt lửa. - Giải phóng khí nhà kính ít hơn.
4.2.1.1.3. Ưu và nhược điểm của nhiên liệu CNG.
• Ưu điểm:
Nhiên liệu sạch, gần như khơng có khí độc hại gây ơ nhiễm mơi trường. CNG thải ra rất ít khí gây ơ nhiễm mơi trường so với xăng, diesel hay LPG
34 Phương tiện vận tải sử dụng khí CNG có chi phí bảo dưỡng thấp hơn so với sử dụng các loại năng lượng khác do CNG khơng chứa chì hoặc benzen nên khi cháy khơng đóng cặn, đồng thời giúp tăng tuổi thọ của dầu bơi trơn.
An tồn, do khả năng tự bốc cháy trên bề mặt thấp vì có nhiệt độ tự bốc cháy cao lên tới 5400 C và nồng độ CNG có thể gây cháy trong khơng khí tối thiểu phải đạt từ 5.3%. Bên cạnh đó, do CNG nhẹ hơn và dễ dàng hịa lẫn với khơng khí nên hạn chế nguy cơ cháy nổ gây ra do sự tích tụ của khí.
Hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao và chi phí thấp. Để so sánh hiệu quả khi sử dụng khí CNG chúng ta xem xét bảng số liệu sau được cung cấp bởi Bộ Năng lượng Mỹ (US Department of Energy)
Bảng 4. 2: Bảng số liệu thống kê tiêu hao năng lượng của một số nhiên liệu tại Mỹ
Như vậy, sử dụng CNG giúp tiết kiệm lớn chi phí. Nếu sử dụng CNG có thể tiết kiệm khoảng 40% chi phí so với xăng, 45% chi phí so với Diesel và 32% chi phí so với LPG. Hơn nữa, lợi thế của 1 loại nhiên liệu xanh, thân thiện với môi trường càng khiến CNG hấp dẫn hơn đối với người sử dụng.
Tại Mỹ, giá khí CNG liên tục thấp hơn giá xăng trong giai đoạn từ 2000 tới nay cho thấy những ưu điểm về chi phí của khí CNG trong dài hạn. Hơn nữa, giá khí CNG tại Mỹ cũng có mức độ biến động ổn định hơn so với xăng, diesel, LPG.
35
Hình 4. 4: Giá nhiên liệu bình quân tại Mỹ giai đoạn 2000 đến nay
• Nhược điểm:
Những phương tiện vận tải sử dụng CNG cần nhiều không gian để chứa nhiên liệu hơn là phương tiện sử dụng xăng.
Do khí CNG chỉ được phép vận chuyển tối đa là 300 km nhưng khoảng cách vận chuyển phù hợp vào khoảng 150 – 200km nên cần nhiều trạm tiếp nhiên liệu hơn là việc sử dụng các nhiên liệu khác.
Tầm hoạt động của phương tiện vận tải sử dụng CNG thấp hơn phương tiện sử dụng xăng. Khi chuyển đổi, cải tạo các hệ thống trên xe có thể làm thay đổi về bố trí chung, các tính năng động lực học, ổn định của xe . . .
4.2.1.1.4. Quy Trình sản xuất nhiên liệu khí thiên nhiên nén CNG.
- Nguồn khí đầu vào - Nén khí
- Kết nối với lò đốt
- Giảm áp tại trạm khách hàng (PRU) - Chuyên chở
36