Vlad Krasen
0 
3697
143
ngv Culture Car / Car Culture à ?? ®® Collection / Getty Images -Urmatorul
|
-Kermit Broasca a spus odată: „Nu este chiar atât de ușor să fie verde”. Deși nu s-a referit la mașini, observația sa pare deosebit de potrivită pentru industria auto azi: Proiectarea, dezvoltarea și comercializarea autovehiculelor „verzi” nu a fost o sarcină ușoară, motiv pentru care vehiculele pe benzină continuă să conducă drumul și combustibilii fosili. reprezintă încă aproape 75 la sută din consumul de energie din lume. Pe măsură ce prețurile benzinei cresc și se preocupă cu privire la emisiile dăunătoare, cu toate acestea, mașinile care circulă pe surse alternative de combustibil vor deveni tot mai importante. Un vehicul cu gaze naturale, sau NGV, este exemplul perfect al unei astfel de mașini - este eficient din punct de vedere al consumului de combustibil, ecologic și oferă un cost de proprietate relativ scăzut.
Galeria de imagini cu combustibil alternativ
David McNew / Getty Images
Un aparat de alimentare cu gaz natural, Phill, de FuelMaker, este conectat la un vehicul cu gaz natural Honda Civic NGV. Vezi imagini cu vehicule cu combustibil alternativ.
Acest articol va explica ideea de bază a NGV-urilor, va analiza provocările unice de proiectare implicate și va examina avantajele și avantajele acestei tehnologii..
Descoperire Unii cercetători speculează că oamenii care trăiesc în Orientul Mijlociu au descoperit această proprietate a gazului natural între 6000 și 2000 î.Hr., când loviturile de trăsnet au aprins gazul natural care se scurge din pământ. Chinezii au ars gaze naturale încă din 211 î.Hr. pentru a usca sarea de rocă găsită în roca calcaroasă. De asemenea, au forat primele puțuri de gaz natural cunoscute, folosind stâlpi de bambus și biți primitivi, dar au putut doar să atingă adâncimi de 500 de metri. -Cuvântul „gaz” este un termen confuz, deoarece este folosit pentru a descrie multe substanțe diferite care sunt similare, dar nu exact aceleași. De exemplu, „gazul” pe care l-ați pus în mașină este benzina, o componentă a țițeiului sau a petrolului. Petrolul este un amestec lichid întunecat și lipicios de compuși format sub pământ de degradarea animalelor marine antice.
Gazul natural provine și din degradarea organismelor antice, dar ia în mod natural o formă gazoasă în locul unei forme lichide. Gazul natural apare frecvent în asociere cu petrolul brut. Este derivat atât din plante terestre, cât și din materie organică acvatică și se formează deasupra sau sub depozitele de petrol. Este deseori dizolvat în țiței la presiunile mari existente într-un rezervor. Există, de asemenea, rezervoare de gaze naturale, cunoscute sub numele de gaz ne asociate, care conțin doar gaz și fără petrol.
 |
Gazul natural este format în principal din metan și alte gaze hidrocarburi. Hidrocarburile sunt compuși organici compuși numai din elementele carbon și hidrogen. Hidrocarburile din gazul natural se numesc hidrocarburi saturate, deoarece conțin hidrogen și carbon legate între ele prin legături unice. După cum arată diagramele, metanul este cel mai simplu hidrocarburi saturate.
 |
La fel ca benzina, gazul natural este combustibil, ceea ce înseamnă că poate fi utilizat într-un motor cu combustie precum benzina. Dar mașinile care ar putea arde gaz natural nu au apărut pe scena până în anii ’30.
Extragem gaz natural prins în rezervoarele subterane prin forarea puțurilor în pământ. Un puț modern, echipat cu burghie cu diamant, poate găuri până la adâncimi care se apropie de 25.000 de metri.
Extracție și prelucrare Cele mai multe godeuri moderne extrag atât petrol brut cât și gaz natural în același timp. O parte din gazul natural poate fi utilizat deoarece provine din fântână fără nici o rafinare, dar cea mai mare parte necesită prelucrare. Prelucrarea gazelor naturale constă în separarea tuturor hidrocarburilor și fluidelor de gazul natural "umed" până când este "uscată". Gazul natural uscat este metan pur, care este combustibilul la alegere pentru multe aplicații pentru consumatori, inclusiv pentru vehiculele cu gaz natural.De-a lungul secolului al XIX-lea, utilizarea gazelor naturale a rămas localizată, deoarece nu exista nicio modalitate de a transporta cantități mari de gaz pe distanțe lungi. În 1890, invenția unui cuplaj de conductă rezistent la scurgeri a făcut posibilă transportarea kilometrilor de gaz de la sursă. Îmbunătățirile tehnologiei conductelor au continuat pe parcursul următoarelor două decenii, până când transportul pe gaz pe distanțe lungi a devenit practic. Din 1927 până în 1931, muncitorii au construit peste 10 sisteme majore de transport a gazelor naturale în Statele Unite, ceea ce face din gazul natural o sursă de energie viabilă pentru multe aplicații. Lipsa de petrol de la sfârșitul anilor ’60 și începutul anilor ’70 a adus un interes reînnoit pentru gazele naturale ca sursă de combustibil, în special pentru automobile.
Astăzi, proprietarii de vehicule cu gaz natural își pot umple mașinile la una dintre cele 1.300 de stații de alimentare pe teritoriul Statelor Unite. Honda oferă, de asemenea, o pompă personală de gaz natural pentru persoanele care își achiziționează Civic-ul alimentat cu gaze naturale. Pompa folosește liniile de gaz natural existente ale unei locuințe și poate fi instalată între 500 și 1500 $.
În secțiunea următoare vom discuta despre modul în care sunt proiectate vehiculele cu gaze naturale.
Bio-gaz Gazul natural nu este singura sursă de metan. De asemenea, metanul poate fi obținut prin fermentarea materiei organice, cum ar fi gunoiul de grajd, în niveluri scăzute de oxigen. În astfel de condiții, bacteriile vor folosi substanțele nutritive din gunoi de grajd ca sursă de hrană și vor elibera metan și dioxid de carbon ca produse reziduale. Acest metan, cunoscut sub numele de bio-gaz, poate fi colectat și utilizat ca sursă de combustibil. Vehiculele cu gaze naturale folosesc aceleași principii de bază ca și vehiculele pe benzină. Cu alte cuvinte, combustibilul (gazul natural în acest caz) este amestecat cu aerul în cilindrul unui motor în patru timpi și apoi este aprins de o bujie pentru a muta un piston în sus și în jos. Deși există unele diferențe între gazul natural și benzina în ceea ce privește inflamabilitatea și temperaturile de aprindere (a se vedea graficul de mai jos), NGV-urile funcționează pe aceleași concepte fundamentale ca și vehiculele pe benzină.
| Proprietate | Gaz natural | Benzină | Motorină |
| Limite de inflamabilitate (% volum în aer) | 5-15 | 1.4-7.6 | 0.6-5.5 |
| Auto-aprindere Temperatura (°F) | 842 | 572 | 446 |
| Vârful Flacăra Temperatura (°F) | 3423 | 3591 | 3729 |
Cu toate acestea, sunt necesare unele modificări pentru a face ca un NGV să funcționeze eficient. Aceste modificări sunt în primul rând în rezervorul de stocare a combustibilului, motorul și șasiul.
Depozitarea combustibilului
Majoritatea NGV funcționează folosind gaz natural comprimat, astfel încât combustibilul să ocupe mai puțin spațiu. La o stație de alimentare cu combustibil, gazul este comprimat la 3.000-3.600 de kilograme pe inch pătrat înainte de a fi pompat în cilindri în formă de tub de înaltă presiune, care sunt atașați pe partea din spate, partea superioară sau pe partea inferioară a vehiculului. Rezervoarele de stocare ale NGV timpurii au fost voluminoase și au ocupat o mare parte din spațiul de încărcare al vehiculului, dar au fost dezvoltate butelii mai noi și mai ușoare. Numite sisteme integrate de stocare (ISS), acești cilindri cu totul compozit sunt conținuți într-o carcasă din fibră de sticlă și spumă absorbantă de impact pentru a le proteja în caz de accident. Cilindrii au, de asemenea, un diametru mai mic, astfel încât trei dintre ei pot fi adăpostiți împreună într-o dimensiune și formă asemănătoare cu un rezervor convențional de benzină.
 Imagine cu amabilitate Laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins |
Modificări ale motorului
Când motorul dintr-un NGV este pornit, gazul natural curge din buteliile de stocare într-o conductă de combustibil. În apropierea motorului, gazul natural intră într-un regulator pentru a reduce presiunea. Apoi, gazul se alimentează printr-un sistem de injecție cu combustibil gazos multipoint, care introduce combustibilul în butelii. Senzorii și calculatoarele reglează amestecul combustibil-aer astfel încât atunci când o bujie aprinde gazul, acesta arde eficient. Un motor cu gaze naturale include, de asemenea, aluminiu forjat, pistoane cu compresie ridicată, scaune de supapă de evacuare nichel-tungsten întărit și un convertor catalitic specific metanului.
 Fotografie cu amabilitate Laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins Un motor de gaz natural instalat |
Modificări ale șasiului
Unele modificări în suspensia unui NGV pot fi necesare pentru a crea spațiu pentru containerele de stocare a combustibilului. În partea din spate a vehiculului, o suspensie de braț semi-finală înlocuiește uneori suspensia cu legătură laterală care vine standard în multe mașini pe benzină. Acest lucru creează mai mult spațiu deschis în partea din spate, asigură totuși o rulare lină și confortabilă. NGV-urile elimină, de asemenea, anvelopa și cricul de rezervă, ceea ce permite un plan plat. Anvelopele „flat-flat”, cum ar fi anvelopele de mobilitate extinsă de la Goodyear Tire, sunt instalate pentru a compensa faptul că anvelopa și cricul de rezervă lipsesc.
 Fotografie cu amabilitate Laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins |
Diferențe de realimentare
Alimentarea unui vehicul cu gaz natural poate fi, de asemenea, puțin diferită. Punctul de alimentare se găsește, de obicei, în partea din față a vehiculului, deși în unele NGV-uri, cum ar fi Honda Civic GX, punctul de alimentare se află în spate. Un NGV poate fi alimentat la o pompă „cu umplere rapidă” cam în același timp în care este nevoie pentru a alimenta orice vehicul cu motorină sau pe benzină. În mod alternativ, un NGV poate fi alimentat în cinci până la opt ore folosind o metodă de „umplere lentă”. Stațiile de alimentare cu domiciliu oferite de Honda sunt de o varietate lentă, necesitând proprietarii de mașini să-și alimenteze vehiculele peste noapte.
În continuare vom discuta despre ce avantaje au vehiculele cu gaze naturale față de vehiculele pe benzină, precum și dezavantajele.
Cel mai mare avantaj al VNG este că reduc emisiile dăunătoare mediului. vehiculele cu gaze naturale pot atinge până la o reducere de 93 la sută a emisiilor de monoxid de carbon, o reducere de 33 la sută a emisiilor diferiților oxizi de azot și o reducere de 50 la sută a hidrocarburilor reactive în comparație cu vehiculele pe benzină. NGVs, de asemenea, rata mai mare în emisiile de particule 10 (PM10). Particulele PM10 transportă și depozitează materiale toxice prin aer. NGV-urile care operează în aplicații diesel pot reduce emisiile de PM10 cu un factor de 10.
Vehiculele cu gaze naturale oferă, de asemenea, aceste avantaje:
| NGV-uri Build vs. Cumpărare pot fi construite de la zero pentru a include îmbunătățiri de design descrise mai sus. Un nou vehicul cu gaze naturale costă între 4.000 și 8.000 de dolari mai mult decât un vehicul pe benzină comparabil. De asemenea, este posibil să modificați vehiculele convenționale pe benzină care să funcționeze cu gaz natural. De asemenea, acest lucru poate fi scump, modificările costând de obicei între 3.000 și 5.000 USD. Vehiculele care circulă exclusiv pe gaz natural sunt cunoscute sub denumirea de VGV „dedicate”. Vehiculele care pot funcționa atât pe gaz natural, cât și pe benzină sunt cunoscute sub numele de vehicule „bi-combustibil”. În vehiculele bi-combustibil, șoferul poate trece în siguranță de la un combustibil la altul în timp ce conduce. |
- NGV-urile sunt mai sigure. Rezervoarele de stocare a combustibilului pe un NGV sunt mai groase și mai puternice decât rezervoarele pe benzină sau diesel. Nu a existat o ruptură a rezervorului de combustibil NGV în mai mult de doi ani în Statele Unite.
- Costurile cu gazul natural sunt mai mici decât benzina. În medie, gazul natural costă cu o treime mai puțin decât benzina la pompă.
- Gazul natural este convenabil și abundent. În Statele Unite există o infrastructură de conducte bine pusă la punct pentru a furniza gaze naturale aproape în fiecare zonă urbană și în majoritatea zonelor suburbane. Există mai mult de 1.300 de stații de alimentare cu combustibil NGV în Statele Unite și sunt adăugate mai multe în fiecare zi.
- Prețurile gazelor naturale au prezentat o stabilitate semnificativă comparativ cu prețurile petrolului. Istoric, prețurile gazelor naturale au prezentat o stabilitate semnificativă a prețurilor în comparație cu prețurile combustibililor pe bază de petrol. Această stabilitate face mai ușoară planificarea precisă a costurilor pe termen lung.
- NGV-urile au costuri de întreținere mai mici. Deoarece gazul natural arde atât de curat, rezultă o uzură mai mică a motorului și prelungește timpul dintre modificări și schimbări de ulei.
Dezavantaje
Una dintre cele mai mari plângeri cu privire la VNB este că nu sunt la fel de spațioase ca mașinile pe benzină. Acest lucru se datorează faptului că NGV-urile trebuie să renunțe la spațiul prețios al încărcăturii și portbagajului pentru a găzdui cilindrii de stocare a combustibilului. Nu numai că, aceste butelii pot fi costisitoare de proiectat și construit - un factor care contribuie la costurile globale mai mari ale unui vehicul cu gaz natural în comparație cu o mașină pe benzină.
 Fotografie cu amabilitate Laboratorul de fizică aplicată al Universității Johns Hopkins Traversă din spate cu buteliile de combustibil |
Un alt dezavantaj este gama limitată de conducere a VNG, care este de obicei aproximativ jumătate din cea a unui vehicul pe benzină. De exemplu, gazul natural Honda Civic, Civic GX, poate merge până la 220 de mile fără realimentare. Un Civic tipic pe benzină poate parcurge aproximativ 350 de mile fără realimentare. În cazul în care un NGV dedicat rămase fără combustibil pe șosea, ar trebui remorcat până la locuința proprietarului sau la o stație locală de alimentare cu gaze naturale, care ar putea fi mai greu de găsit decât o benzinărie „obișnuită”..
În cele din urmă, trebuie menționat că gazul natural, precum benzina, este un combustibil fosil și nu poate fi considerat o resursă regenerabilă. În timp ce rezervele de gaz natural din Statele Unite sunt încă considerabile, acestea nu sunt inepuizabile. Unii prognozează că rămân suficiente rezerve de gaze naturale pentru a dura încă 67,1 ani, presupunând că nivelul de producție din 2003 continuă.
În ciuda unora dintre avantajele oferite de VNV, acestea sunt încă relativ puțin frecvente. Potrivit Coaliției pentru gaze naturale, în prezent există 130.000 VNV pe drum în Statele Unite în ziua de azi și peste 2,5 milioane la nivel mondial. Pentru a pune acest aspect în perspectivă, luați în considerare că în 2001 erau 142,5 milioane de vehicule înmatriculate - ceea ce înseamnă că vehiculele pe benzină depășesc VGG aproape 1.100 la unul în Statele Unite. Și totuși, peste 40 de producători diferiți, incluzând Ford, General Motors, Toyota și Volvo, produc în prezent NGV-uri.
 Foto cu amabilitate Honda Aparatul de alimentare cu domiciliu Phill |
În timp ce vehicule precum Civic GX și E 200 NGT sunt disponibile doar pe piețe foarte limitate (primele în anumite state occidentale, cele din urmă în Europa), NGV-urile vor deveni mai disponibile pentru consumatori în următoarele două decenii, în special pe măsură ce prețul petrolului continuă să crească. Când se va întâmpla asta, a fi verde va fi puțin mai ușor.
Pentru mai multe informații despre vehiculele cu gaze naturale și subiecte conexe, consultați linkurile de pe pagina următoare.
| Flote NGV Flotele cu consum mare de combustibil care parcurg mulți kilometri în fiecare zi folosesc gaz natural de ani buni. Acestea ar include flote de taxiuri, autobuze de tranzit și școli, navete aeroport, vehicule de construcție, camioane de gunoi, camioane de livrare și vehicule de lucrări publice. De ce sunt flotele potrivite în special gazelor naturale? În primul rând, volumul mai mare de vehicule face mai economic transformarea vehiculelor sau achiziționarea lor directă. Dar, mai important, vehiculele flotei sunt întreținute central, ceea ce face ca procesul de realimentare să fie convenabil și de încredere. Multe camioane cu autobuz lungă și autobuze circulă cu o formă diferită de gaz natural numit gaz natural lichefiat sau GNL. GNL este produs prin refrigerarea gazului natural la -260 ° F, condensându-l într-un lichid. Forma lichidă este mult mai densă și are astfel mai multă energie potențială pentru spațiul pe care îl ocupă. Asta înseamnă că mai multă energie poate fi stocată în aceeași cantitate de spațiu pe o mașină sau camion. |
Mulțumesc Mulțumesc Jeff Beckman pentru asistența sa cu acest articol.
Articole similare
- Cum funcționează mașinile hibride
- Cum funcționează mașinile electrice
- Cum funcționează prețurile gazelor
- Cum funcționează forajul cu ulei
- Cum funcționează rafinarea uleiului
Mai multe legături grozave
- Site-ul educațional al Asociației de aprovizionare cu gaze naturale
- Coaliția vehiculelor cu gaze naturale
- Universitatea Johns Hopkins Laborator de fizică aplicată
- Site-ul Honda Civic GX
- Vehicule cu gaz natural - Pacific Gas & Electric Company
surse
- Dickson, T.R. Introducere în chimie, ediția a VII-a. New York: John Wiley &
Sons, Inc. - Durbin, D. „Honda oferă primul vehicul cu gaz natural și acasă
stație de alimentare, "The Detroit News. 22 aprilie 2005.
http://www.detnews.com/2005/autosinsider/0504/22/autos-159034.htm - Encyclopedia Britannica 2005, s.v. "gaz natural." CD-ROM, 2005.
- GermanCarFans.com.
http://www.germancarfans.com/news.cfm/newsid/2050207.006 - Site-ul Honda Civic GX
http://automobiles.honda.com/models/model_overview.asp?ModelName=Civic+GX&bhcp=1 - Universitatea Johns Hopkins Laborator de fizică aplicată.
http://www.jhuapl.edu/programs/trans/ANGV.htm - Lumea siguranței gazelor naturale.
http://www.ngridsafetyworld.com/ngsw/more/vehicles.html - Asociația de aprovizionare cu gaze naturale.
http://www.naturalgas.org/ - Vehicule cu gaze naturale. Compania Pacific Gas & Electric.
http://www.pge.com/about_us/environment/natural_gas_vehicles/ - Coaliția vehiculelor cu gaze naturale. http://www.ngvc.org/ngv/ngvc.nsf
- Forumul vehiculelor cu gaze naturale. http://www.ngv.org/ngv/ngvorg01.nsf
- Parfit, M. „Puterea viitorului”, National Geographic. August 2005, pp.
2-31. - Wright, Michael și Mukul Patel, eds. 2000. Științific american: Cum
lucrurile funcționează astăzi. New York: Crown Publishers.