2.2.3.1. Khí hóa lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) * Đặc điểm
Là nhiên liệu đƣợc tổng hợp từ sự tinh luyện dầu mỏ hoặc khí thiên nhiên. Việc nghiên cứu sử dụng chúng cho động cơ đốt trong trên phƣơng tiện giao thông vận tải đã bắt đầu trong những năm gần đây. Tuy việc áp dụng nhiên liệu này trên ô tô cần những thiết bị cồng kềnh hơn nhiên liệu truyền thống nhƣng nó cho phép giảm mức độ phát ô nhiễm.
* Tính chất
LPG bay hơi ở nhiệt độ và áp suất bình thƣờng. Với lý do này, LPG đƣợc giữ trong những bình thép áp lực. Để cho phép dãn nở của chất lỏng, những bình nay không đƣợc làm đầy hoàn toàn mà chúng đƣợc làm đầy vào khoảng 80% đến 85% thể tích của chúng. Tỷ số giữa thể tích khí bay hơi và khí lỏng phụ thuộc vào thành phần cấu tạo, nhiệt độ và áp suất. Tuy nhiên nó vào khoảng 250:1. Áp suất bay hơi ở nhiệt độ 30oC của propan thƣơng mại là từ 1 đến 1,2 MPa, của butan thƣơng mại là 0,2 đến 0,4 Mpa.
Hiện nay nhiều nƣớc, nhiều khu vực trên thế giới xem việc sử dụng LPG trên ô tô chạy trong thành phố là giải pháp bảo vệ môi trƣờng không khí hữu hiệu. Các hãng sản xuất ô tô nhƣ Citroen, Deawoo, Fiat, Ford, Hyundai, Opel/Vauxhall, Peugoet, Renault, Saab, Toyota và Volvo đã có những mẫu ô tô chạy hai nhiên liệu là LPG và xăng. Ở đó, xăng và LPG có thể dùng thay phiên nhau. Ngƣời ta dự báo lƣợng LPG tiêu thụ cho giao thông vận tải sẽ gia tăng trong những năm tới do số lƣợng ô tô sử dụng nguồn năng lƣợng này gia tăng.
Khí dầu mỏ hóa lỏng LPG ngày càng trở nên là loại nhiên liệu ƣa chuộng để chạy ô tô. Ngoài những đặc điểm nổi bật về giảm ô nhiễm môi trƣờng nó còn có lợi thế về sự thuận tiện trong chuyển đổi hệ thống nhiên liệu. Việc chuyển đổi ô tô chạy bằng nhiên liệu lỏng sang dùng LPG có thể đƣợc thực hiện theo ba hƣớng: Sử dụng duy nhất nhiên liệu LPG, sử dụng hoặc xăng hoặc LPG, sử dụng đồng thời diesel và LPG (dual fuel).
Việc tạo hỗn hợp LPG không khí có thể thực hiện bằng bộ chế hòa khí kiểu Venturie thông thƣờng hay phun LPG trên đƣờng nạp. Những hệ thống phun mới đang đƣợc nghiên cứu phát triển là phun LPG dạng lỏng trong buồng cháy để tăng tính năng công tác của loại động cơ này. Cũng nhƣ các loại nhiên liệu khí khác, việc lƣu trữ LPG trên ô tô là vấn đề gây nhiều khó khăn nhất mặc dù áp suất hóa lỏng của LPG thấp hơn rất nhiều so với khí thiên nhiên hay các loại khí khác. Các loại bình chứa nhiên liệu LPG cũng đƣợc cải tiến nhiều nhờ vật liệu và công nghệ mới.
2.2.3.2. Khí thiên nhiên nén CNG (Compressed Natural Gas). * Đặc điểm
Khí thiên nhiên là khí đƣợc khai thác từ các mỏ khí có sẵn trong tự nhiên.Thành phần chủ yếu: Metan (CH4) chiếm khoảng 80-90% tùy thuộc vào nguồn khai thác, còn lại là các hidrocacbon khác nhƣ Etan, propan…
Khí thiên nhiên nén (CNG): Khí thiên nhiên đƣợc nén ở áp suất cao, các áp suất thƣờng sử dụng là 165,5 bar (2400 psi), 206,9 bar (3000 psi), 248,2 bar (3600 psi) chứa trong các bình chứa cao áp mắc song song. Cùng một năng lƣợng nhƣ nhau, khí thiên nhiên hóa lỏng LNG có thể tích và khối lƣợng bình chứa nhỏ hơn khi nó ở dạng khí CNG (thƣờng tỷ lệ 1:3 đối với thể tích và 1:3,7 với khối lƣợng).
CNG có thể sử dụng trên động cơ đốt trong (ĐCĐT) thay cho nhiên liệu xăng và diesel, có thể sử dụng độc lập hay hỗn hợp đa nhiên liệu trên ĐCĐT. Trong thực tế, các động cơ đốt trong hiện nay đều đƣợc thiết kế sử dụng nhiên liệu xăng hay diesel, do đó việc sử dụng nhiên liệu CNG cho ĐCĐT thì không phù hợp.
* Đặc điểm chuyển đổi động cơ dùng CNG
Động cơ diesel chuyển sang sử dụng hỗn hợp nhiên liệu khí thiên nhiên và diesel: đốt cháy hỗn hợp bằng sự tự cháy của lƣợng nhiên liệu diesel phun mồi (từ 5% đến 25% lƣợng nhiên liệu định mức).
CNG có nhiệt trị cao (50,5 MJ/kg), áp suất nén cao (200kG/cm2) nên bình chứa gọn, quãng đƣờng chạy một lần nạp nhiên liệu lớn. Tỷ trọng của CH4 nhỏ bằng ½ không khí. Do đó, khi bị xì hơi CH4, không đọng lại trên mặt đất mà sẽ bay trong không khí.
Sử dụng ô tô chạy bằng khí thiên nhiên là một chính sách rất hữu ích về năng lƣợng thay thế trong tƣơng lai, đặc biệt về phƣơng diện giảm ô nhiễm môi trƣờng trong thành phố. Một trong những khó khăn khiến cho nguồn năng lƣợng này chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi trên phƣơng tiện vận tải là vấn đề lƣu trữ khí thiên nhiên (dạng khí hay dạng lỏng) trên ô tô. Ngày nay việc chế tạo bình chứa khí thiên nhiên đã đƣợc cải thiện nhiều cả về công nghệ lẫn vật liệu, chẳng hạn sử dụng bình chứa composite gia cố bằng sợi carbon.