Assessment of the potential of using CNG to power up passenger cars in Poland

• Autorzy: Kryzia Dominik , Pepłowska Monika

Identyfikatory

DOI

10.33223/epj/176767

Warianty tytułu

PL

Ocena potencjału wykorzystania CNG do zasilania samochodów osobowych w Polsce

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article presents the results of an assessment of the potential for the use of CNG in Poland as a fuel for passenger cars powered by an internal combustion engine fuelled by petrol or diesel. The basis for assessing the potential was an analysis of the economic efficiency of converting a passenger car fuelled by petrol or diesel to a dual-fuel vehicle by installing a CNG system. On the basis of available literature data, the vehicle structure was characterised using the following criteria: vehicle age, engine capacity, car-segment, type of fuel used and unladen vehicle mass. The average fuel consumption (petrol or diesel) of the vehicle before conversion was determined on the basis of specially developed statistical models. The conversion and operating costs of a vehicle fuelled with conventional fuel and with CNG (after vehicle conversion) were estimated on the basis of a stochastic simulation model using probability density distributions of vehicle parameters and the Monte Carlo method. The vehicle parameters were estimated so that the obtained set of vehicles reflected the actual structure of passenger cars in Poland. The estimated costs of vehicle conversion (purchase and installation of a CNG system) and its subsequent operating costs made it possible to assess the economic efficiency of the car conversion process. The potential use of CNG as a fuel for combustion cars was estimated by comparing the operating costs of a vehicle before conversion and the operating costs of a vehicle after conversion, taking into account the costs of conversion. Analogous calculations were carried out for the conversion of a vehicle to run on LPG, i.e. the most important competitor to CNG. At the current CNG fuel price of over 9.50 PLN/m3, the installation of a CNG system in passenger cars in Poland is not economically viable. Taking into account current fuel prices, the installation of a CNG system will start to be economically efficient for a small number of vehicles when the CNG price is 4 PLN/m3 lower than the current price. Conversion most often has a positive economic effect when it takes place in cars with a petrol-fuelled engine characterised by high fuel consumption and an average annual mileage of more than 20,000 kilometres.

PL

Artykuł prezentuje wyniki oceny potencjału wykorzystania CNG w Polsce jako paliwa do zasilania samochodów osobowych napędzanych silnikiem spalinowym zasilanym beznyną lub olejem napędowym. Podstawą do oceny potencjału była analiza efektywności ekonomicznej konwersji samochodu osobowego zasilanego benzyną lub olejem napędowym na pojazd dwupaliwowy polegający na montażu instalcji CNG. Na podstawie dostępnych danych literaturowych scharakteryzowano strukturę pojazdów za pomocą następujących kryteriów: wiek pojazdu, pojemność silnika, autosegment, rodzaj stosowanego paliwa, masa własna. Średnie zużycie paliwa (benzyny lub oleju napędowego) przez pojazd przed konwersją zostało określone na podstawie specjalnie opracowanych modeli statystycznych. Koszty konwersji i eksploatacji pojazdu zasilanego paliwem konwencjonalnym oraz instalacja CNG (po konwersji pojazdu) oszacowano na podstawie stochastycznego modelu symulacyjnego wykorzystującego rozkłady gęstości prawdopodobieństwa parametrów pojazdów oraz metodę Monte Carlo. Parametry pojazdów estymowano tak, aby otrzymany zbiór pojazdów odzwierciedlał rzeczywistą strukturę samochodów osobowych w Polsce. Oszacowane koszty konwersji pojazdu (zakup i montaż instalacji CNG) oraz jego późniejszej koszty eksploatacji umożliwiły ocenę efektywności ekonomicznej procesu konwersji samochodu. Potencjał wykorzystania CNG jako paliwa dla samochodów spalinowych został oszacowany poprzez porównanie kosztów eksploatacji pojazdu przed konwersją i kosztów eksploatacji pojazdu po konwersji z uwzględnieniem kosztów jej przeprowadzenia. Analogiczne obliczenia prrzeprowadzono dla wariantu konwersji pojazdu na napęd zasilany LPG to jest paliwa będącego najważniejszym konkurentem dla CNG.

Słowa kluczowe

EN

economic efficiency; Monte Carlo; LPG; CNG vehicle; alternative fuels

PL

efektywność ekonomiczna; Monte Carlo; LPG; CNG; ICE

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2023
• Tom: T. 26, z. 4
• Strony: 209--220
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kryzia Dominik

• Mineral and Energy Economy Research Institute of the Polish Academy of Sciences, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0639-3485

autor

Pepłowska Monika

• Mineral and Energy Economy Research Institute of the Polish Academy of Sciences, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9150-7525

Bibliografia

• Aslam et al. 2006 – Aslam, M.U., Masjuki, H.H., Kalam, M.A., Abdesselam, H., Mahlia, T.M.I. and Amalina, M.A. 2006. An experimental investigation of CNG as an alternative fuel for a retrofitted gasoline vehicle. Fuel 85.5-6, pp. 717–724.
• Autocentrum 2023. Autocentrum Independent automotive portal (Autocentrum Niezależny portal motoryzacyjny). [Online] www.autocentrum.pl/spalanie [Accessed: 2023-10-20] (in Polish).
• Burchart-Korol et al. 2020 – Burchart-Korol, D., Gazda-Grzywacz, M. and Zarebska, K. 2020. Research and Prospects for the Development of Alternative Fuels in the Transport Sector in Poland: A Review. Energies 13(11), 2988.
• CEPIK. Central Register of Vehicles and Drivers (Centralna Ewidencja Pojazdów i Kierowców). [Online] www.cepik.gov.pl [Accessed: 2023-10-20].
• Economides et al. 2006 – Economides, M.J., Kai Sun, K. and Subero, G. 2006. Compressed natural gas (CNG): an alternative to liquefied natural gas (LNG). SPE Production & Operations 21.02, pp. 318–324.
• Górniak et al. 2019 – Górniak, A., Midor, K. and Jan, K. 2019. Evaluation of the possibility of using methane from cng by potential motor vehicle users. [In:] Conference Quality Production Improvement– CQPI 1(1), pp. 583–589.
• Hesterberg et al. 2008 – Hesterberg, T.W., Lapin, C.A. and Bunn, W.B. 2008. A comparison of emissions from vehicles fueled with diesel or compressed natural gas. Environmental Science & Technology 42(17), pp. 6437–6445, DOI: 10.1021/es071718i.
• Khan et al. 2015 – Khan, M.I., Yasmin, T. and Shakoor, A. 2015. Technical overview of compressed natural gas (CNG) as a transportation fuel. Renewable and Sustainable Energy Reviews 51, pp. 785–797.
• Kousoulidou et al. 2008 – Kousoulidou, M., Ntziachristos, L., Mellios, G. and Samaras, Z. 2008. Road-transport emission projections to 2020 in European urban environments. Atmospheric Environment 42(32), pp. 7465–7475.
• Kryzia et al. 2015a – Kryzia, D., Kopacz, M. and Orzechowska, M. 2015. Estimation of carbon dioxide emissions and diesel fuel consumption in passenger cars (Szacowanie emisji ditlenku węgla i zużycia oleju napędowego w samochodach osobowych). Zeszyty Naukowe Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnych i Energią PAN 90 (in Polish).
• Kryzia et al. 2015b – Kryzia, D., Orzechowska, M. and Kopacz, M. 2015. Causes of seasonal changes in fuel consumption in internal combustion engines of passenger cars (Przyczyny sezonowych zmian zużycia paliwa w silnikach spalinowych samochodów osobowych). Logistics 4(3) (in Polish).
• Kryzia, D. and Pepłowska, M. 2019. The impact of measures aimed at reducing low-stack emission in Poland and on energy efficiency and the household emission of pollutants. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal 22(2), pp. 121–132, DOI: 10.33223/epj/109912.
• Lorenc, A. 2012. Methodology for forecasting actual fuel consumption (Metodyka prognozowania rzeczywistego zużycia paliwa). Technical Journal. Mechanics 109(7-M), pp. 135–145 (in Polish).
• Łyko et al. 2014 – Łyko, P., Śliwka, M. and Pomykała, R. 2014. Application of CNG and biomethane in transport – good practices from selected European Union countries (Zastosowanie CNG i biometanu w transporcie – dobre praktyki z wybranych krajów Unii Europejskiej). Logistyka 4(6), pp. 4628–4632 (in Polish).
• Majchrzak, et al. 2021 – Majchrzak, K., Olczak, P., Matuszewska, D. and Wdowin, M. 2021. Economic and environmental assessment of the use of electric cars in Poland. Polityka energetyczna – Energy Policy Journal 24(1), pp. 153–168, doi: 10.33223/epj/130209.
• Orzechowska, M. and Kryzia, D. 2014. SWOT analysis of the use of natural gas in road transport in Poland (Analiza SWOT wykorzystania gazu ziemnego w transporcie drogowym w Polsce). Energy Policy Journal 17(3) (in Polish).
• Orzechowska, M. and Kryzia, D. 2015. Estimation of the future demand for natural gas in road transport in Poland. 5th International Youth Conference on Energy (IYCE), Pisa, Italy, pp. 1–5, doi: 10.1109/ IYCE.2015.7360815.
• Orzechowska et al. 2016 – Orzechowska, M., Kryzia, D., Kopacz, M. and Roś, P. 2016. Energy security in the road transport sector in Poland (Bezpieczeństwo energetyczne w sektorze transportu drogowego w Polsce). Energia i Paliwa 2015, Kraków: Wydawnictwo Studenckiego Towarzystwa Naukowego, (in Polish).
• Orzechowska et al. 2014 – Orzechowska, M., Szurlej, A. and Filip, M. 2014. Economic and environmental aspects of using CNG in urban public transport – based on the experience of MPK Rzeszów, Logistyka 4.
• Osorio-Tejada et al. 2017 – Osorio-Tejada, J.L., Llera-Sastresa, E. and Scarpellini, S. 2017. Liquefied natural gas: Could it be a reliable option for road freight transport in the EU? Renewable and Sustainable Energy Reviews 71, pp. 785–795.
• Pepłowska, M. and Kryzia, D. 2016. The assessment model of energy security in the road transport sector in Poland. Humanities and Social Sciences 21(23) (2/2016).
• Pepłowska, M. 2021. Coal supply prospects in Poland and Selected European Union Countries. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 37(3), pp. 31–52, DOI: 10.24425/gsm.2021.138657.
• Połom, M. and Wiśniewski, P. 2021. Implementing electromobility in public transport in Poland in 1990– –2020. A review of experiences and evaluation of the current development directions. Sustainability 13(7), 4009.
• Resin, P. 2012. Modelling and simulation of fuel consumption and exhaust emissions in urban traffic (Modelowanie i symulacja zużycia paliwa i emisji spalin w ruchu miejskim). Master’s thesis. Adam Mickiewicz University in Poznań. [Online] http://min.wmi.amu.edu.pl/wp-content/uploads/2015/01/Praca_magisterska_informatyka.pdf [Accessed: 2023-10-20] (in Polish).
• Siłka, W. 1994. Theory of car movement, energy intensity of movement and fuel consumption. Higher School of Engineering in Opole, Opole.
• Ubysz, A. 2008. Forecasting the fuel consumption of a passenger car in real traffic (Prognozowanie zużycia paliwa w samochodzie osobowym w ruchu rzeczywistym). Technical Journal. Mechanics 105(6-M), pp. 209–217 (in Polish).
• Wróblewski et al. 2021 – Wróblewski, P., Drożdż, W., Lewicki, W. and Dowejko, J. 2021. Total cost of ownership and its potential consequences for the development of the hydrogen fuel cell powered vehicle market in Poland. Energies 14(8), 2131.