Alternatívne palivá - LPG

Úvod

Zaťaženie životného prostredia výfukovými plynmi motorov je obrovské a prináša stále väčšie a väčšie problémy. Svet očakáva zlepšenie nielen v súvislosti s tvorbou emisií vo výfukových plynoch, ale aj v prevádzkových látok či zníženie zaťaženia životného prostredia po ukončení životnosti vozidla (recyklácia). Na rozšírenie alternatívnych palív výrazným spôsobom vplývajú nielen ich ekologické a technické ukazovatele, ale aj dostupnosť. Je veľmi dôležité aby sa palivu mohli dostať ľudia na celom svete a aby sa s vozidlami na takýto pohon mohlo jazdiť aj mimo hraníc jednotlivých štátov. Každé vozidlo počas svojej životnosti určitým spôsobom zaťažuje životné prostredie. Či už vo forme výfukových plynov, v dôsledku netesností medzi piestovou skupinou, alebo únikmi pár paliva mazacieho oleja a iných prevádzkových látok do ovzdušia. Najväčšiu časť predstavujú výfukové plyny ktoré tvoria približne 68% exhalátov. Podľa International Panel On Climate Change je potrebné znížiť celkovú produkciu CO2 až o 60%. Tento prvok totiž výrazne zvyšuje skleníkový efekt. Tejto požiadavke vynikajúco vyhovujú automobily s na zemný plyn (CNG), ktoré produkujú až o 25% menej CO2. Odborníci sa zhodujú, že jedným z najperspektívnejších palív 21. storočia bude zemný plyn.


1. Súčasnosť a budúcnosť alternatívnych palív


V súčasnosti sa alternatívne palivá používajú palivá nahradzujúce konvenčné automobilové benzíny a motorové nafty. Medzi ne patria aj palivá rozširujúce spektrum konvenčných palív o environmentálne priaznivé formulácie. V roku 1992 sa redefinoval ( Comprehensive National Energy Policy Act USA ) Termin alternatívne palivo vzťahuje na ľubovolné palivo neropného pôvodu. Pomerne širokú interpretáciu pojmu alternatívne palivá treba začať už s prípadmi, konečné palivá používajú v alternatívnych formách. Tak je to aj v súčasnosti, keď do úvahy prichádza niekoľko náhradných a reformulovaných palív (Tabuľka 1)




3. Alternatívne palivá – Vývoj


Požiadavka neustáleho znižovania emisií CO2 pri súčasnom znižovaní produkcie ostatných toxických látok by podľa odborníkov mala viesť k postupnému vytlačeniu palív ne báze uhlíka. Vývoj teda pôjde dvoma hlavnými smermi. Prvý bude reprezentovať motory spaľujúce alternatívne palivá, kým druhý sa bude uberať k využívaniu elektromotorov.

Zákonodarcovia dokonca majú už premyslené aj označovanie niekoľkých kategórií vozidiel podľa množstva emisií, ktoré produkujú. Prvou skupinou sú vozidlá kategórie ULEV (Ultra Low Emission Vehicles), teda vozidlá s extrémne nízkymi emisiami ktoré budú využívať alternatívne palivá. Druhou veľkou skupinou sú vozidlá ZEV (Zero Emission Vehicles). Ako ich názov naznačuje, ich prevádzkou sa netvoria žiadne škodliviny, využívajú pohon elektromotorom.


3.1. Pohon elektromotorom


Alternatívou spaľovacím motorom má byť elektromotor. Žiaľ, zatiaľ sa však nepodarilo vyvinúť žiadny veľkokapacitný zásobník elektrickej energie, ktorý by bol schopný uspokojiť nároky motoristov. Možným riešením zdrojov elektrickej energie sa zdá byť použitie vodíkových článkov. Výroba vodíkových článkov je dnes veľmi náročná.


3.2. Plynné palivá


V súčasnosti sa najprijateľnejšími a najrozšírenejšími zdajú plynné palivá. Ich veľkou výhodou je že na ich spaľovanie nepotrebujeme veľké úpravy ani vozidla ani samotného motora. Stačí doplniť zásobník na plyn a podľa charakteru pôvodného a nového (upraveného) motora vykonať mierne zásahy v palivovom systéme zapaľovania. Použitie plynných palív prináša so sebou podstatné zníženie tvorby pevných častíc a dymivosti motora, zníženie produkcie CO2, zníženie hlučnosti motora, zvýši sa však množstvo výparov z palivového systému. V zásade existujú dva hlavné dôvody, ktoré podporujú záujem o vozidlá s pohonom na plynné palivá. Prvým je znížiť v závislosť tej ktorej krajiny na rope, kým druhý sleduje zníženie exhalátov v ovzduší. Aj na niektorých našich mestských autobusoch pristúpili dopravné podniky k prestavbe autobusov zo vznetovými motormi na pohon plynným palivom. Ďaleko pred nami sú však také štáty ako napríklad Argentína, Japonsko, Austrália, Taliansko či Holandsko. Dôležitou otázkou pri prestavbe vozidla je, na aké palivo ho konvertovať, resp. na aké palivo máme motor optimalizovať. Ako najvýhodnejšie sa zdajú stlačený zemný plyn (CNG – Compresed Natural Gas), skvapalnený zemný plyn (LNG – Liquified Natural Gas) a propán – bután (LPG). 3.2.1. Zemný plyn – CNG


Pre užívateľov sú najpresvedčivejším argumentom nízke prevádzkové náklady. Výhodou zemného plynu je že sa ťaží ako surovina a bez vážnejšej úpravy sa dá použiť ako palivo. Preto jeho jednotková cena (cena za meter kubický) vychádza zhruba o dve tretiny lacnejšie ako nafty či benzínu. Spotreba zemného plynu v porovnaní s tradičnými palivami je síce o málo vyššia, vzhľadom na jeho cenu však vychádza ekonomicky výhodnejšie. Odborníci prisudzujú sľubnú budúcnosť zemnému plynu.

Je dostupný, v porovnaní s benzínom vykazuje vyššie oktánové číslo a menšie znečistenie ovzdušia. Spaľovaním zemného plynu vzniká v porovnaní s benzínom o 40% menšie množstvo kysličníka uhoľnatého a o 20% menej oxidov dusíka. A čo je podstatné dochádza k zníženiu množstva karcinogénych látok vo výfukových plynoch, ako sú biely šedý a čierny dym, akroleiny, aldehydy či aerosoly. Spaľovanie zemného plynu sa pozitívne prejaví aj na hlučnosti, ktorá je cca o 4 – 12 decibelov nižšia a ako u bežných palív. Má však aj nevýhodu. Vzhľadom na to, že pri normálnej teplote je v plynnom skupenstve, má malú energickú hustotu. Preto musí byť na použitie v motorových stlačený, čo kladie zvýšené nároky na nádrže a okolité zariadenia. Predpokladom širšieho využívania zemného plynu ako paliva pre motorové vozidlá je vybudovanie plniacich staníc stlačeného zemného plynu. Zemný plyn je však výhodnejší aj z hľadiska znečisťovania ovzdušia. V porovnaní so zážihovými či vznetovými motormi produkujú motory spaľujúce zemný plyn asi desať krát menej plynných škodlivých látok. V prípade pevných častíc sú to dokonca nemerateľné hodnoty. Znamená to nižšie zaťaženie životného prostredia a v konečnom dôsledku aj nižšie náklady na jeho obnovu a menšiu chorobnosť (dýchacie a alergické problémy) v regióne, vyplývajúcu zo zdravšieho prostredia. Vďaka legislatívnym úpravám sa výrazne zvýšila aj bezpečnosť palivového systému, čo tak tiež prispelo ku komercionalizácii pohonu na plyn. 3.2.1.1. Prestavba vozidiel na zemný plyn sa oplatí


Jedným z najdôležitejších rozvojových programov SPP a.s., je pohon automobilov na stlačený zemný plyn – CNG. Tento zámer je v súlade so svetovým a európskym trendom v rozvoji alternatívnych pohonov motorových vozidiel. SPP vypracoval aj prepočet návratnosti investícií pre zákazníka – užívateľa (tabuľka 2).


3.3. LPG (Liquified Petroleum Gas) – vlastnosti


3.3.1. Vlastnosti skvapalneného plynu


LPG je skvapalnená zmes propánu a butánu a ďalších prímesí. Je bez farby, chuti a zápachu preto sa doň pridáva odorizant (látka z výraznou vôňou), aby ho naše zmislové orgány zaregistrovali. Nie je jedovatý, je však nedýchateľný a má mierne toxický účinok. V plynnom skupenstve je ťažší ako vzduch a v kvapalnom zasa ľahší ako voda. Preto je dôležité si uvedomiť že pri úniku bude vždy sadať na najnižšie miesta, odkiaľ vytlačí vzduch a v nevetraných priestoroch sa tam udrží veľmi dlhú dobu. LPG vzniká pri spracovaní ropnej suroviny. Jeho vlastnosti sú veľmi podobné benzínu a to ho predurčuje na pohon motorových vozidiel.

Je to palivo s veľmi priaznivými vlastnosťami, s oktánovým vzájomným pomerom propánu a butánu.




3.3.2. Výhody a nevýhody LPG


Výhody:
1. Za každý kilometer jazdy úspora približne 1.50 Sk
2. Predĺženie životnosti motora vášho auta
3. Ochrana životného prostredia
4. Možnosť jazdy na benzín aj plyn – predĺženie dojazdu vozidla
5. Dlhšia životnosť motorového oleja
6. Zamedzenie odcudzenia pohonných látok (LPG)
7. Možnosť prepnutia na benzín kedykoľvek počas jazdy
8. Montáž aj na splátky
9. Lepší chod motora
10. Čerpacie stanice aj v okolitých krajinách

Nevýhody:
1. Cena LPG stále stúpa
2. Nižší výkon motora
3. Vyššie počiatočné náklady na montáž LPG
4. Malé množstvo čerpacích staníc na Slovensku
5. Zbytočná byrokracia pri vybavovaní potrebných dokumentov

Plynové zariadenia LPG sú vysoko bezpečné. Významný je ich enviromentálny efekt, keď hodnoty emisií znečisťujúcich látok vo výfukových plynoch klesnú až na polovicu. Ocenia to najmä ľudia ktorým záleží na čistote životného prostredia, ale aj tý, ktorý často cestujú do krajín resp. miest kde sú zvýšené požiadavky na emisie znečisťujúcich látok. Pri spaľovaní LPG v spaľovacom priestore nenastáva karbonizácia, čím sa životnosť motora i mazacích náplní podstatne predlžuje. Pre používateľa je rozhodujúci efekt ekonomický, natoľko v priemere ušetrí viac ako 50% nákladov pohonnej látky čo sa prejaví pri dvojnásobnom dojazde. I keď počiatočná investícia môže zdať vysoká, keď vezmeme do úvahy, že daná investícia sa vráti v priemere za 9 mesiacov, zákazníka by nemala táto investícia odradiť. I z ekologického hľadiska je prestavba vozidla na plynový pohon pozitívna. O rozšíreností názoru, že plynofykácia vozidla sa oplatí svedčí aj narastajúce množstvo montáži.


3.3.3. LPG boduje nižšou cenou


Hlavným motívom na využívanie LPG je jeho nižšia cena. V USA jazdí len niečo cez 350-tisíc vozidiel. Väčšinou ide o podnikové vozidlá, taxíky a školské autobusy. V západnej Európe je pohon na LPG čoraz rozšírenejší. V krajinách kde je benzín drahší, s pohonom LPG v roku 2000 jazdilo 2,5 milióna vozidiel. V samej EÚ v roku 1999 podľa údajov európskej komisie na LPG a stlačený zemný plyn (CNG) jazdilo 1,8 milióna osobných aut, čo však predstavovalo len vyše jedno percento vtedajšieho vozidlového parku. Ten obsluhovalo vyše 7500 čerpacích staníc. Najviac LPG v doprave využívajú v Kórejskej republike, Japonsku, Austrálii a Turecku. V rámci EÚ najväčší rozmach zaznamenal v Holandsku, kde tvoril až desatinu spotreby pohonných hmôt v krajine.

V Holandsku je pozícia LPG natoľko silná že nie je považované za alternatívne, ale tradičné palivo. Ponúkajú ho všetky tamojšie čerpacie stanice. Veľmi populárne autá s týmto pohonom sú tiež v Taliansku, Belgicku a vo Fínsku. Lídrom v strednej Európe je Poľsko. V Austrálii LPG prekvitá vďaka oslobodeniu od dane. Dane ako motivácia na rozšírenie LPG nestačia. Viaceré vlády preto vzhľadom na nižšiu ekologickú záťaž prevádzky automobilov s LPG pohonom zaviedli špeciálne programy na podporu používania tohto druhu paliva.


4. Porovnanie LPG a CNG


Stlačený zemný plyn a propán – bután sú z hľadiska množstva emisií vznikajúcich ich spaľovaním porovnateľné. Avšak vzhľadom na kvapalný stav propán – butánu je jeho skladovanie omnoho jednoduchšie ako skladovanie stlačeného zemného plynu, ktorý si vyžaduje vysokotlakovú nádrž. Ak by sme chceli dosiahnuť rovnaký dojazd ako majú vozidlá so vznetovým motorom, pre pohon na stlačený zemný plyn by sme potrebovali pri tlaku 200 barov (20 MPa) zhruba šesťnásobne väčšiu nádrž ako bola pôvodná nádrž na naftu. Na propán – butánové palivo by nám postačovala zhruba dvojnásobná veľkosť pôvodnej nádrže. Nádrže na skvapalnený, zemný plyn potrebujú zhruba 2,5 násobný objem palivovej nádrže ako bola pôvodná. Z toho teda najlepšie vychádza propán – butánové palivo. Výška finančných nákladov na výstavbu plniacich staníc. V prípade staníc na plnenie propán – butánu tvoria tieto náklady zhruba o tretinu až pätinu nákladov potrebných na výstavbu plniacej stanice na zemný plyn. Kvapalný propán – bután sa dá jednoducho a ekonomicky dopravovať aj cisternovými vozidlami. Na dôvažok, skladovanie propán – butánu je jednoduchšie ako zemného plynu CNG. Aj z toho hľadiska teda vychádza lepšie propán – bután. Tabuľka 1 Prehľad súčastných alternatívnych palív
-------------------------------------------------------------------------------
Náhrada za automobilové benzíny a nafty

Zemný plyn:
stlačený zemný plyn (CNG)
skvapalnený zemný plyn (LNG)
propán – bután (LPG)

Kyslíkové palivá:
alkoholy (metanol , etanol)
étery (MTBE , ETBE)

Vodík

Rastlinné oleje a živočíšne tuky

Elektrický, resp.

hybridný pohon
-------------------------------------------------------------------------------

Tabuľka 2 prepočet návratnosti nákladov na prestavbu
-------------------------------------------------------------------------------
Cena 1l benzínu 28,90 Sk s DPH
Cena 1 m3 CNG 9,40 Sk s DPH
Spotreba na 100 km 8 l benzínu alebo 8 m3 CNG
Úspora na 1 km cca 1,60 Sk
Návratnosť vynaložených prostriedkov je pri najazdení cca 39 000 km.

Vozidlo Škoda Octavia 1,6 s jednou tlakovou nádobou
Cena prestavby 49 900 Sk bez DPH, 61 377 Sk s DPH
------------------------------------------------------------------------------
Cena 1l nafty 22 Sk bez DPH
Cena 1 m3 CNG 8,55 Sk bez DPH
Spotreba na 100 km 35 l nafty
Spotreba na 100 km 42 m3 CNG
Úspora na 1 km cca 4,10 Sk
Návratnosť vynaložených prostriedkov je pri najazdení cca 233 000 km.

Autobus Karosa B 732 s novým plynovým motorom na CNG
Cena prestavby 960 390 Sk bez DPH
-------------------------------------------------------------------------------.

Zdroje:

Profi auto -