CNG stations – Over CNG en voertuigen op aardgas
Wat is aardgas?
Aardgas is een natuurlijke koolwaterstof die wordt gevormd door de ontbinding van miljoenen jaren oude levensvormen zoals bomen en dieren.
Het is vooral in ondergrondse reservoirs terug te vinden in de vorm van gasholtes of ingesloten in een substraat zoals zand of olie. Het wordt ofwel als bijproduct van olie gewonnen of echt als ruw gas.
Het hoofdbestanddeel van aardgas is methaan, dat gewoonlijk meer dan 90 procent van aardgas "geschikt voor pijpleidingen" uitmaakt. Andere koolwaterstoffen die we in kleine hoeveelheden terug kunnen vinden in aardgas zijn ethaan, propaan en butaan.
De grootste hoeveelheid van het aardgas dat in het VK wordt verbruikt, wordt momenteel gewonnen in de Noordzee. Gasstromen uit reservoirs bevatten aardgas, vloeistoffen en andere stoffen. Het moet dus verwerkt worden om het gas van de vloeistoffen te scheiden en vervuilers te verwijderen. Eerst wordt het gas gescheiden van vrije vloeistoffen zoals ruwe olie, koolwaterstofcondensaat, water en meegevoerde vaste deeltjes. Dit gas wordt dan verder verwerkt om aan de specifieke vereisten te voldoen. Een ontwateringinstallatie beheert de waterinhoud, een gasverwerkende installatie verwijdert bepaalde koolwaterstofelementen en een sweeteninginstallatie verwijdert waterstofsulfide en andere zwavelelementen die mogelijk aanwezig zijn. Aardgas is geurloos. Daarom worden er geurmiddelen aan toegevoegd zodat het die bekende ‘gas’reuk krijgt.
Wat is CNG?
CNG staat voor Compressed Natural Gas (gecomprimeerd aardgas) en is de afkorting die we gebruiken voor methaan of aardgas dat samengeperst werd onder een hogere druk (meestal 250 bar). Aardgas blijft gedurende dit volledige proces van drukverhoging zijn gasvorm behouden.
Om de hoeveelheid opgeslagen gas binnen een bepaald volume (bijvoorbeeld een brandstoftank) te maximaliseren, wordt het gas onder een heel hoge druk gebracht en bewaard in speciale gascilinders.
Het gas wordt onder hoge druk samengeperst met zuigercompressoren.
Wat zijn NGV’s?
NGV staat voor Natural Gas Vehicle (voertuigen op aardgas). Dit zijn standaardvoertuigen die omgebouwd werden zodat ze op CNG kunnen rijden.
Er zijn drie soorten NGV’s: Dedicated, bi-fuel en dual-fuel Dedicated voertuigen rijden alleen op aardgas. Bi-fuel voertuigen rijden op CNG maar kunnen ook benzine als reservebrandstof gebruiken. De motor kan op beide brandstoffen werken maar niet tegelijk. De compressieverhouding van de motor moet dus altijd geschikt blijven voor benzine. Dit soort motor wordt momenteel bijna uitsluitend gebruikt in voertuigen van minder dan 3,5 ton. Dual-fuel motoren zijn afgeleiden van dieselmotoren. Er wordt een kleine hoeveelheid diesel ingespoten voor de ontsteking. De hoofdbrandstof is aardgas, gemengd met de inkomende lucht. Dual-fuel motoren worden automatisch ontstoken door compressie en hebben geen bougies nodig.
 Vorkheftruck op CNG - Qantas vrachtdepot Australië |
Het gecomprimeerde aardgas wordt in het voertuig opgeslagen in cilinders die in de koffer, het onderstel of op het voertuig worden geïnstalleerd. Het aardgas wordt naar de motor gevoerd via een drukregelaar (meestal in het motorcompartiment) waar de druk wordt verlaagd. In motoren met carburateur, wordt de brandstof naar de carburateur gebracht (via een speciaal brandstof/luchtmengsysteem) aan ca. atmosferische druk via een speciaal ontworpen aardgasmenger waar ze gemengd wordt met lucht. In voertuigen met brandstofinjectie, komt het aardgas deze injectoren binnen aan relatief lage druk (tot ca. 6 bar, 90-100 psi). In beide gevallen stroomt het aardgas vervolgens naar de verbrandingskamer van de motor waar het ontstoken wordt om de energie vrij te maken die nodig is om met het voertuig te rijden. Speciale elektromagnetische kleppen zorgen ervoor dat er geen gas in de motor komt wanneer die uitgeschakeld is. |
 Vuilniswagen van Onynx op CNG – Parijs, Frankrijk |
In bi-fuelvoertuigen kan er overgeschakeld worden van aardgas naar benzine via een brandstofschakelaar. (In sommige systemen gebeurt deze overschakeling automatisch wanneer het aardgas op is.) Het dashboard wordt uitgerust met een afzonderlijke of in de gewone meter ingewerkte brandstofmeter zodat de bestuurder kan zien hoeveel aardgas de brandstoftanks nog bevatten.
Wat zijn CNG-stations?
CNG-station is de verzamelnaam die wordt gebruikt voor de volledige installatie die nodig is om een voertuig dat op gecomprimeerd aardgas rijdt, bij te vullen. Het bestaat hoofdzakelijk uit een gastoevoer, gascompressor, opslagcilinders, priority panel en dispenser.
CNG-stations bestaan in vele vormen en afmetingen maar ze bevatten allemaal deze basisonderdelen.
We kunnen de stations onderverdelen in twee hoofdgroepen, time fill (of slow fill) en fast fill.
Time fill stations gebruiken de compressor om het voertuig rechtstreeks te vullen gedurende een bepaalde periode, meestal wanneer het voertuig een nacht geparkeerd staat. Deze stations hebben dus geen dure elektronische dispensers nodig. Het nadeel is wel dat ze niet geschikt zijn voor gebruik in openbare of private tankstations.
Dit soort station is geschikt voor grote busstelplaatsen waar alle voertuigen 's nachts op dezelfde plaats geparkeerd worden.
Fast fill wordt meer gebruikt voor kleinere voertuigen zoals auto's en taxi's en is geschikt voor gewone benzinestations.
In deze stations wordt het gas geleverd via statische opslagcilinders waarin het gas bij hoge druk (250 bar) wordt bewaard. De gascompressoren houden het gas te allen tijde onder deze druk door wanneer nodig in- en uit te schakelen om het gas dat door het tanken verdwijnt, weer bij te vullen.
Deze opstelling is ideaal voor openbare tankstations of wanneer een fast fill nodig is en het voertuig niet geparkeerd kan worden in het tankstation.
Fast fill stations zijn vooral geschikt voor personenwagens, taxi's, bestelwagens, vuilniswagens en vrachtwagens maar eigenlijk kan elk voertuig op deze manier gevuld worden.
Veiligheid
CNG, dat altijd in gasvorm wordt gebruikt, is veiliger dan de traditionele vloeibare brandstoffen zoals benzine en diesel en dat omwille van de volgende redenen. Eerst en vooral zal het gas in het geval van een lek in de tank snel in stijgende lijn vervliegen terwijl, vloeibare brandstoffen een plas op de grond en zo een mogelijk brandgevaar creëren.
Vervolgens heeft CNG ook een veel hogere ontbrandingstemperatuur dan vloeibare brandstoffen (580 graden C tegenover 220 graden C voor benzine). Het brandgevaar is dus kleiner bij een gaslek.
Ten derde heeft CNG een kleiner ontstekingsgebied. Het ontvlamt alleen wanneer de concentratie in de lucht tussen 5 en 15% ligt (voor benzine is dat tussen 1 en 8%).
Aardgas is bovendien niet giftig of bijtend en vervuilt grondwater niet.
De verbranding van aardgas genereert ook geen noemenswaardige aldehydes of andere luchtvervuilers die wel terug te vinden zijn bij benzine en andere alternatieve brandstoffen.
Verder kunnen we ook nog vermelden dat de cilinders op de voertuigen en in de tankstations vervaardigd zijn uit een uiterst sterk materiaal en worden beschermd door overdrukventielen en andere veiligheidsystemen.
De cilinders worden aan strenge tests onderworpen m.b.t. brand, aanrijdingen, mechanische schade enz..
Ook het tanken is heel veilig omdat het hele systeem “verzegeld” is waardoor er geen lekken of morserij mogelijk zijn.
Alternatieve brandstoffen
Alternatieve brandstoffen voor transport worden al jarenlang onderzocht.
Het gaat hier niet om de nieuwe technologie maar wel om het feit dat men begint te beseffen dat de oliereserves op geraken en dat afhankelijkheid van olie ook andere gevolgen heeft op het vlak van de veiligheid, toelevering en prijzen.
De belangrijkste alternatieve brandstoffen zijn:
- Diesel met ultralaag zwavelgehalte- Deze diesel voldoet aan de Euro4 norm of de brandstofnorm voorgesteld door de Commonwealth voor invoering 4 in 2006. De Euro4 brandstofnormen werden gepubliceerd in richtlijn 98/70/EC van de European 5 Communities in 1998, en bepaalden dat het zwavelgehalte lager dan 50 ppm moet zijn. Deze heeft gewone diesel, die meer dan 1000 ppm heeft, al vervangen en zal de diesel met laag zwavelgehalte van minder dan 500 ppm die nu overal beschikbaar is, ook vervangen.<500 ppm.
- Biodiesel & biogas – Biodiesel is de algemene naam voor brandstoffen die wordt verkregen door de om-estering van plantaardige olie. Zo verkrijgt men een brandstof met heel gelijkaardige ontbrandingseigenschappen als die van diesel maar met een lagere viscositeit. Wanneer er over biodiesel gesproken wordt, bedoelt men meestal raapzaadolie methylisocyanaat (RME), de belangrijkste biodiesel in Europa. In de Verenigde staten is de belangrijkste bron voor dit soort brandstof, veresterde sojaolie, oftewel sojadiesel.
- Vloeibaar aardgas – LNG is ook aardgas maar in vloeibare vorm. Methaan wordt vloeibaar bij -161 graden C. Het wordt meestal gekoeld tot -180 graden C om het vloeibaar te maken. Om het vloeibaar te houden, moet het bewaard worden in door vacuüm geïsoleerde cryogene vaten.
- Liquefied Petroleum Gas - LPG bestaat voornamelijk uit propaan, propyleen, butaan en buteen, in verschillende verhoudingen, afhankelijk van de plaats van herkomst. Het zijn gassen met een normale temperatuur en druk maar ze kunnen gemakkelijk vloeibaar gemaakt worden om te bewaren door de druk te verhogen tot ongeveer 8 atmosfeer of door de temperatuur te verlagen.
- Waterstof – Waterstof is het chemische element met de kleinste moleculaire massa en kan niet als vrij element gevonden worden op aarde. Omwille van haar sterke reactiviteit, is ze altijd gebonden aan andere moleculen. Daarom moet waterstof voor de automobielindustrie kunstmatig gevormd worden. Voertuigen kunnen zuivere waterstof verbranden in een interne verbrandingsmotor of ze gebruiken in een brandstofcel om een elektrische motor aan te drijven. De optie met de brandstofcel wordt meestal verkozen op lange termijn omdat ze, hoewel ze complexere aanpassingen aan het bestaande voertuig vraagt, efficiënter en dus ook zuiniger is.
- Elektriciteit – Er zijn al veel elektrische voertuigen zoals vorkheftrucks, melkwagens, kleinere personenwagens enz. De meeste elektrische voertuigen hebben als nadeel dat ze snel herladen moeten worden waardoor deze optie beperkt is tot vervoer in de stad. Hybridevoertuigen zoals elektrisch/gas zullen de reikwijdte van deze voertuigen in de toekomst helpen verbeteren.
Milieu
 |
Er zijn veel redenen waarom investeren in alternatieve brandstoffen een goed idee is. De belangrijkste zijn: het milieu, economische redenen, zakelijke redenen en de technologische evolutie. Voertuigen op aardgas kunnen het volgende beperken of elimineren:
|
De vermindering van de schadelijke emissies kan aanzienlijk zijn:
- Kooldioxide – 22-24% minder dan benzine, 10% minder dan diesel
- Koolmonoxide – 76% minder dan benzine, CNG & diesel beide laag
- Stikstofoxide – 83% minder dan benzine, 80% minder dan diesel
- Koolwaterstof – 88% minder dan benzine, 80% minder dan diesel
- Benzeen – 99% minder dan benzine, 97% minder dan diesel
- Lood – 100% minder dan benzine, niet van toepassing bij diesel
- Deeltjes – niet van toepassing voor benzine – volledig geëlimineerd t.o.v. diesel
- Zwavel – bijna 100% minder tegenover benzine, bijna 100% minder tegenover diesel
Aardgas brandt trager dan benzine of diesel wat voor minder slijtage zorgt en de levensduur van de motor dus verlengt.
Het bevat geen lood waardoor de bougies er niet mee vervuild worden en ze 2 tot 3 keer langer meegaan.
Grote CNG-stations rechtvaardigen de kosten van de leidingen.
Beter gebruik van energiebronnen– nationale steun voor NGV’s omwille van kostenbesparingen en de vervanging van olie door inheemse brandstof.
Gecomprimeerd aardgas kost tussen de 30% en 60% minder dan conventionele brandstoffen.
Beveiliging van de toevoer – Een land dat afhangt van ingevoerde olie kan zich ietwat beschermen in het geval van een oliecrisis door over te schakelen op inheems aardgas voor transport.
