گام 1 - آشنایی با ایستگاه سوخت رسانی CNG

مشکلاتی از قبیل بالابودن آلودگی های گوناگون زیست محیطی و هزیه بالای تهیه سوخت های نفتی  مایع از یک سو

و پایین بودن قیمت گاز طبیعی نسبت به سوخت های مرسوم نظیر بنزین و گازئیل ˛ وجود منابع غنی گاز طبیعی و ارزانتر

بودن فرآیند لازم جهت آماده سازی گاز طبیعی برای مصارف صنعتی از سوی دیگر ˛ باعث ایجاد تمایل شدیدی در کشورهای

مختلف برای استفاده از گاز طبیعی  بعنوان سوخت خودروها گردیده است. گاز طبیعی از سوخت های پاک به شمار می آید

که در صورت  استفاده صحیح آن در خودروها ˛ میزان ذرات آلاینده مضر خروجی از خودروها تاا حد زیادی کاهش  خواهد یافت.

گسترش استفاده از گاز طبیعی و عمومی سازی خودروهای گازسوز در مرحله اول   نیازمند احداث ایستگاه های سوخت رسانی CNG است ˛

زیرا تا زمانیکه پشتیوانه مناسبی برای تاءمین سوخت گاز طبیعی نیز وجود خواهد داشت.

 خودروها یکی از منابع اصلی تولید آلاینده های هوا ( نظیر CO˛ CO2  ˛ تزکیبات NOx و غیره ) و نیز ایجاد اثرات ثانویه

آلودگی نظیر اثر گلخانه ای می باشند. با توجه به اثرات بسیار مخرب آلودگی زیست محیطی بر سلامت بشر ˛

اغلب کشورهای دنیا به مسئله آلودگی هوای ناشی از سوخت خودروها و همچنین اعمال استلنداردهای آلودگی بر خودروهای تولیدی ˛

توجه خاصی مبذول داشته اند. استفاده صحیح از گاز طبیعی بعنوان سوخت خودرو می تواند باعث کاهش آلاینده های تولیدی توسط خودروها گردد.

کاهش میزان آلاینده ها هنگام مصرف صحیح سوخت CNG سبب شده تا این سوخت بعنوان یک سوخت پاک شناخته شود.         

 

نمونه ترکیب بر مشخصات گاز موجود در ایران

ترکیب

مولی

متان

98,57

اتان

0,63

پروتان

0,1

ایزوبوتان

0,02

دی اکسید کربن

0,01

مونواکسید کربن

0,01

محتوای رطوبت

VLB/MSCF  

 

ارزش حرارتی

49,6MJ/KG

عدد متان

75,5

بیشترین نسبت تراکم تقریبی

11

 

 

تجهیزات تغذیه و ایمنی ایستگاه سوخت رسانی CNG

در طراحی یک ایستگاه سوخت رسانی CNG باید به مسائی نظیر انتخاب محل مناسب برای احداث

ایستگاه ˛ میزان سوددهی و همچنین پتانسیل رشد و بهره برداری توجه نمود. این کار باید به گونه ای

صورت گیرد که ایستگاه های سوخت رسانی CNG قابل رقابت با ایستگاه های سوخت رسانی مایع

نظیر بنزین و گازئیل باشند. در این راستا ˛ سیستم های توزیع سوخت در ایستگاه های سوخت رسانی

CNG باید از امکاناتی مشابه یا حتی بالاتر از ایستگاه های سسوخت رسانی مرسوم برخوردار باشند.

بطور کلی اجزای اصلی مکانیکی ایستگاه های سوخت رسانی CNG عبارتند از:

  1. کمپرسور

  1. مخازن

  1. توزیع کننده

در ایستگاه های سوخت رسانی CNG به علت بالا بودن فشار گاز ( حدودا 250 bar  ) ˛

می بایست سیستم کنترلی مناسب و پیشرفته ای به منظور تاءمین ایمنی ایسستگاه فراهم

شود.

 

عملکرد تجهیزات اصلی ایستگاه سوخت رسانی

کمپرسورها معمولا از نوع رفت و برگشتی چند مرحله ای می باشند و فشار گاز در خروجی

آنها به حدود 250 bar می رسد. یکی از پارامترهای مهم در هزینه فشرده سازی ˛ فشار گاز

ورود به کمپرسور است. هرچه این فشار بیشتر باشد ˛ هزینه فشرده سازی کمتر خواهد شد.

گاز پس از فشرده سازی در کمپرسور ˛ به منظور ذخیره سازی به سمت مخازن ذخیره هدایت

می گردد. این مخازن با ذخیره سازی گاز طبیعی ˛ پتانسیل و ظرفیت سوخت رسانی ایستگاه را

افزایش می دهند. در نهایت آخرین عضو اصلی ایستگاه سوخت رسانی ˛ توزیع کننده می باشد.

توزیع کننده ها وظیفه اصلی انتقال گاز از مخازن ایستگاه به مخازن خودرو را بر عهده دارند.

ایستگاه سوخت رسانی عمومی

ایستگاه های سوخت رسانی عمومی همواره از نوع ایستگاه های سوخت رسانی سریع انتخاب

می گردند. طراحی آنها به گونه ای است که به مخازن آبشاری همراه با کمپرسور نیاز می باشد.

ایستگاه های سوخت رسانی عمومی ممکن است بطور اختصاصی مربوط به ایستگاه CNG باشند

 یا اینکه در کنار دیگر ایستگاه های سوخت رسانی مایع احداث گردند. از مهمترین معایب این

ایستگاه ها می توان به طرح سوخت رسانی کاملا تصادفی اشاره نمود. همچنین اگر این ایستگاه ها

در کنار ایستگاه های سوخت رسانی مایع بنا شوند ممکن است از لحاظ فضایی محدودیت وجود

داشته باشد.

ایستگاه سوخت رسانی ترانزیت

این نوع ایستگاه که به ایستگاه سوخت رسانی بافر نیز مشهور است به منظور سوخت رسانی در

حجم بالا و در بازه های زمانی کم به اتوبوس ها و کامیون ها مورد استفاده قرار می گیرد. در این

ایستگاه ها طرح سوخت رسسانی ممکن است کاملا تصادفی بوده و از الگوی خاصی پیروی نکند

 ودر برخی مناطق هم ممکن است این طرح یک یا چند ماکزیمم سوخت رسانی را در یک زمان

کوتاه نشان دهد. به همین دلیل معمولا در این ایستگاه ها از کمپرسورهای بزرگ استفاده می کنند

که ممکن است حین سوخت رسانی نیز کار کنند. ایستگاه های سوخت رسانی ترانزیت معمولا از

نوع ایستگاه های سریع طراحی می گردند تا بتوانند حجم بالایی از CNG را به اتوبوس ها و دیگر

وسایل نقلیه سنگین منتقل کنند. در ابتدای عمل سوخت رسانی ˛ CNG از طریق مخازنن ایستگاه

 به مخزن خودرو منتقل می شود و در ادامه ˛ سوخت رسانی از طریق کمپرسور انجام می گیرد.

در فاصله بین دو سوخترسانی ˛ کمپرسور وظیفه پر کردن مخازن را بر عهده دارد. این نوع آرایش

بین کمرسور و مخازن ایستگاه باعث خواهد شد تا امکان سوخت گیری برای خودروهای سنگین

که بطور نامنظم برای سوخت گیری به ایستگاه مراجعه می کنند ˛ وجود داشته باشد. مخازن بافر

معمولا دارای حجم چندان بالایی نیستند و بین کمپرسور و توزیع کننده واقع می شوند. بر خلاف

مخازن آبشاری که معمولا به چند قسمت با فشارهای مختلف تقسیم می شوند این مخازن معمولا

برای یک فشار خاصی طراحی شده اند.

 

ایستگاه کوچک سوخت رسانی

ایستگاه های کوچک سوخت رسانی ( 40 VRA ) به منظور سوخت رسانی به خودروهای شخصی

در مصارف خانگی و تجاری مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور استفاده از دستگاه VRA ˛

می بایست آن را به شبکه سراسری گاز شهری متصل نمود. از نظر زمان سوخت رسانی ˛ این

دسته از ایستگاه ها را می توان در زمره ایستگاه های کند قرار داد که در منزل یا در محل کار

مورد استفاده قرار می گیرند. در بر خی موارد می توان از مجموعه ای از دستگاه های VRA ˛

به منظور سوخت رسانی به ناوگانی از خودروهای مسافربری یا کامیون سبک استفاده نمود.

بسیاری از سازمانها و نهادهای کوچک ( نظیر صنایع سبک و سازمانهای خدمات شهری ) ازوسایل

 نقلیه سبک و خودروهای سواری استفاده می کنند. بطور معمول در این سازمانها خودروها درطول

روز مورد استفاده قرار گرفته و به هنگام شب سوخت دهی می شوند. یک دستگاه VRA برای

سوخت دهی یک یا دو خودروی سبک در طول ساعات شب کافی است. استفاده از چند مخزن

کوچک و پر نمودن آنها در طول روزمی تواند ظرفیت استفاده از دستگاه VRA را افزایش دهد.

دستگاه VRA شامل یک کمپرسور ˛ موتور الکتریکی ( معمولا تک فاز 220 ولت )˛

 کنترل کننده ها و جبران کننده دما می باشد. خودرو از طریق یک شلنگ انعطاف پذیر و نازل به

VRA متصل شده و عمل سوخت رسانی تا رسیدن به فشار مورد نظر ادامه خواهد یافت. بعد از

رسیدن به این فشار ˛ VRA بطور خودکار خاموش خواهد شد. در برخی موارد ممکن است به

منظور تسریح در عمل سوخت رسانی ˛ یک سری مخازن با حجم پایین در VRA مورد استفاده

قرار گیرد.فشار ورودی لازم برای VRA بسیار پایین می باشد ˛ بطوریکه حتی با فشاری در حدود

5  تا 20 اینچ ستون آب ( 12,5 تا 49,8 میلی بار ) نیز می تواند به فعالیت خود ادامه دهد.

دی سنج فشار پایین قبل از VRA و به همراه آن ( نه بطور جداگانه ) نصب می گردد.

ایستگاه سوخت رسانی مادر و دختر

اگر سیاست گازسوز کزدن خودروها سراسری جامع در نظر گرفته شود در مرحله توسعه شبکه

سراسری گاز و در زمانیکه هنوز شبکه سراسری به همه مناطق ˛ توسعه نیافته است یا در مواردی

که محل مورد نظر دور افتاده است که از لحاظ اقتصادی ˛ انتقال گاز از طریق لوله کشی مقرون

به صرفه نیست می توان از سیستم سوخت رسانی مادرر و دختر استفاده نمود.

در این روش ابتدا یک تریلی با مخازن تعبیه شده روی آن در ایستگاه مادر از سوخت پر شده و

به ایستگاه مقصد ˛ ایستگاه دختر انتقال می یابد. در اغلب موارد هزینه این نوع سوخت رسانی

در دراز مدت گرانتر از ایجاد شبکه گازرسانی و استقرار ایستگاه دائمی خواهد شد. با این وجود

این سیستم سوخت رسانی در مواقعی که یک مکان دور افتاده نیازمند CNG باشد ˛ مناسب

می باشد.

هنگامی که سوخت CNG به مخازن تریلی انتقال یافت دو روش به منظور استفاده از آن در ایستگاه

دختر وجود خواهد داشت. در روش اول ˛ CNG به یک سری مخازن ثابت در ایستگاه دختر تخلیه

می گردد و سپس توسط یک کمپرسور به خودروها منتقل می شود. در روش دوم ˛ مخازن همراه

در ایستگاه دختر قرار گرفته و بعد از قرار دادن مخازن گاز در آن مکان ˛ می توان با مخازن گاز

خالی شده قبلی به ایستگا قبلی به ایستگاه مادر باز گردد. در هر صورت لازم است در روش اول

برای تخلیه کامل CNG از مخازن تریلی ˛ از یک کمپرسور استفاده نمود. این امر موجب خواهد

شد که از تمامی ظرفیت سوخت منتقل شده به ایستگاه استفاده شود.

استفاده از سوخت گاز طیعی در خودروها دارای تاریخچه ای نسبتا طولانی است که به دهه 1920

میلادی باز می گردد. بحرانهای نفتی به وجود آمده در سالهای 1974 و 1979 باعث ایجاد گرایش

شدید به سمت استفاده از سوخت گاز طبیعی گردیدند و زمانیکه نگرانی های ناشی از افزایش

آلاینده های شهری در کشورهای مختلف جهان به مسئله ای مهم تبدیل شد ˛ استفاده از این سوخت به

شکل جدیتری مورد توجه قرار گرفت. 

ایتالیا اولین کشوری است که از سوخت گاز طبیعی در بخش حمل و نقل استفاده کرده است.

تاریخچه استفاده از سوخت گاز طبیعی

گاز طبیعی ˛ گازی است بی رنگ ˛ بی بو و بی اثر که قسمت عمده آن را متان تشکیل می دهد. علاوه

بر متان که تقریبا 80 تا 98 درصد مولی ترکیب گاز طبیعی را تشکل می دهد ˛ هیتروکربن های

دیگری نظیر اتان بین 1 تا 8 درصد مولی ˛ پروتان تا 2 درصد مولی ˛ بوتان و پنتان کمتر از 1

درصد مولی نیز در ترکیب آن یافت می شوند. همچنین مواردی مانند نیتروژن و دی اکسید کربن نیز

ممکن است در گاز طبیعی وجود داشته باشند. این سوخت به دو صورت گاز طبیعی فشرده CNG

و گاز طبیعی مایع شده LNG مورد استفاده قرار می گیرد. در سوخت CNG ˛ گاز طبیعی تا فشارهای

بالای 250 bar متراکم می شود ˛ این در حالی است که برای تبدیل این سوخت به حالت مایع ˛

فشارهای بسیار بالاتری مورد نیاز است.

مزایای گاز طبیعی نسبت به سوخت های دیگر

استفاده از گاز طبیعی در کشورهای مختلف جهان و به خصوص در ایران ˛ با توجه به ذخایر گاز

طبیعی این کشورها ˛ گسترش استفاده از گاز طبیعی و همچنین کاهش میزان آلاینده ها دارای دلایل

موجه اقتصادی و زیست محیطی است که در ادامه به آن پرداخته می شود.

وجود ذخایر عظیم گاز طبیعی

امروزه در کشورهای مختلف جهان وجود ذخایر عظیمی از گاز طبیعی به اثبات رسیده است. در

کشور ایران نیز این ذخایر بالغ بر 23 تیرلیون متر مکعب بر آورده می شود که در میان سایر

کشورهای جهان پس از کشور روسیه در جایگاه دوم قرار دارد. این ذخایر می توانند تا 100 سال

آینده نیازهای کشور را برآورده سازند. وجو این منابع عظیم و مطمئن به همراه وجود زیر ساخت های

لازم از نظر دسترسی به سیستم لوله کشی گاز طبیعی در بیشتر مناطق کشور و مهمتر از همه پایین

بودن قیمت تمام شده این سوخت باعث شده تا اهمیت استفاده از این سوخت بیش از پیش آشکارگردد.

کاهش میزان آلاینده ها

خودروها یکی از منابع اصلی تولید آلاینده های هوا ( نظیر CO˛ CO2  ˛ تزکیبات NOx و غیره ) و

 نیز ایجاد اثرات ثانویه آلودگی نظیر اثر گلخانه ای می باشند. با توجه به اثرات بسیار مخرب آلودگی

زیست محیطی بر سلامت بشر ˛ اغلب کشورهای دنیا به مسئله آلودگی هوای ناشی از سوخت خودروها

و همچنین اعمال استلنداردهای آلودگی بر خودروهای تولیدی ˛ توجه خاصی مبذول داشته اند. استفاده

صحیح از گاز طبیعی بعنوان سوخت خودرو می تواند باعث کاهش آلاینده های تولیدی توسط خودروها

گردد. کاهش میزان آلاینده ها هنگام مصرف صحیح سوخت CNG سبب شده تا این سوخت بعنوان یک

سوخت پاک شناخته شود.