Sprężony i skroplony gaz ziemny jako alternatywa dla paliw ropopochodnych wykorzystywanych w transporcie

• Autorzy: Paweł Dorosz

Warianty tytułu

Compressed and Liquefied Natural Gas as an Alternative for Petroleum Derived Fuels Used in Transport

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

Transport drogowy oraz morski oparty jest głównie na wykorzystaniu paliw ropopochodnych, tj. ropie naftowej, benzynie oraz LPG (Liquefied Petroleum Gas). Światowe zasoby ropy naftowej stale się kurczą i przewiduje się, ze wystarczą na kilkadziesiąt lat. Ponadto stale zwiększające się obostrzenia dotyczące emisji spalin powodują, że silniki są coraz bardziej skomplikowane, co przekłada się na wyższy koszt oraz niższą niezawodność. Dlatego też zauważalny jest trend w celu poszukiwania alternatywnych paliw do zasilania pojazdów. Obecnie można wyróżnić trzy kierunki rozwoju technologii: zasilanie energią elektryczną, wodorem lub gazem ziemnym. Ze względu na fakt niskiej pojemności baterii, co przekłada się na niski zasięg pojazdów i poważne trudności z magazynowaniem wodoru oraz niską efektywność termodynamiczną ogniw, najbardziej perspektywicznym kierunkiem wydaje się zasilanie pojazdów gazem ziemnym. Zasoby gazu ziemnego są znacznie większe w porównaniu do ropy naftowej. Ponadto spalanie gazu ziemnego praktycznie eliminuje emisję szkodliwych dla zdrowia tlenków azotu, siarki oraz cząstek stałych. Jest on również paliwem powszechnie dostępnym, ze względu na znaczne pokrycie terytorium Polski rurociągami. Jednakże ze względu na niską gęstość energii gazu ziemnego w warunkach otoczenia, wymaga on specjalnego przechowywania - może być magazynowany jako gaz sprężony do ciśnienia ponad 200 barów (CNG - Compressed Natural Gas) lub w postaci skroplonej (LNG - Liquefied Natural Gas). Pozwala to na zwiększenie gęstości energii do poziomów porównywalnych od oleju napędowego i benzyny. Dodatkowym zagadnieniem jest możliwość wykorzystania chłodu pochodzącego z odparowania LNG do celów klimatyzacyjnych lub chłodniczych. Jest to jednak uzasadnione w przypadku transportu ciężkiego, gdzie strumień gazu jest relatywnie wysoki.(abstrakt oryginalny)

EN

The road and maritime transport is mainly based on the petroleum fuels as diesel, gasoline and LPG (Liquefied Petroleum Gas). Due to their harmful effect on health and the shrinking resources, new fuels are sought. At present we can observe three main directions: vehicles powered by electricity, hydrogen and natural gas. In the case of electricity, problems are still present with the capacity of the batteries and, hence, the low range of the vehicles. The use of the hydrogen is difficult due to storage problems and the low thermodynamic efficiency of the fuel cells. That is why natural gas can be the best alternative fuel and be a good way to reduce pollution such as: nitrogen oxides, sulfur oxides and solid particles. Moreover, natural gas is easily available by the gas pipelines. However, natural gas under ambient conditions is characterized by low energy density. That is the reason why it must be stored as gas pressurized over 200 bar (CNG - Compressed Natural Gas) or as the liquid gas (LNG - Liquefied Natural Gas). This kind of storage allows the energy density to be increased to the level comparable with diesel or petroleum. An additional aspect may be cold energy recovery from the evaporating LNG. The cool can be used in air conditioning or in refrigeration. That solution is especially interesting in heavy transport, where the streams of liquid gas are relatively high.(original abstract)

Słowa kluczowe

PL

Gaz ziemny; Paliwa alternatywne; Transport drogowy; Transport morski

EN

Natural gas; Alternative fuels; Road transport; Sea transport

• Czasopismo: Polityka Energetyczna
• Rocznik: 2018
• Tom: 21
• Numer: z. 1
• Strony: 85-97

Twórcy

autor

Paweł Dorosz

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• Acertoni, A. i Polonara, F. 2013. LNG as a vehicle fuel and the problem of supply: The Italian case study. Energy Policy t. 62, s. 503-512.
• Chorowski, M. 2007. Kriogenika - Podstawy i zastosowania. Wyd. MASTA.
• Coffman, M., Bernstein, P. i Wee, S. 2017. Electric vehicles revisited: a review of factors that affect adoption. Transport Reviews t. 37, z. 1, s. 79-93.
• Durbin, D.J. i Malardier-Jugroot, C. 2013. Review of hydrogen storage techniques for on board vehicle applications. International Journal of Hydrogen Energy t. 38, z. 34, s. 14595-14617.
• Dyrektywa Komisji 2006/76/WE z dnia 11 sierpnia 2003 r. zmieniająca dyrektywę Rady 70/220/EWG odnoszącą się do działań, jakie mają być podjęte w celu ograniczenia zanieczyszczania powietrza przez emisje z pojazdów silnikowych.
• Dyrektywa parlamentu europejskiego i Rady 96/69/EC z dnia 08 października 1996 r. zmieniająca dyrektywę 70/220/EWG w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do działań, jakie mają być podjęte w celu ograniczenia zanieczyszczania powietrza przez emisje z pojazdów silnikowych.
• Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/94/UE z dnia 22 października 2014 r. w sprawie rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych Tekst mający znaczenie dla EOG.
• Dyrektywa Rady 93/59/EWG z dnia 28 czerwca 1993 r. zmieniająca dyrektywę 70/220/EWG w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do działań, jakie mają być podjęte w celu ograniczenia zanieczyszczania powietrza przez emisje z pojazdów silnikowych.
• Dyrektywa Rady2000/80/EC z dnia 03 października 2000 r. zmieniająca dyrektywę 70/220/EWG w sprawie zbliżenia ustawodawstw Państw Członkowskich odnoszących się do działań, jakie mają być podjęte w celu ograniczenia zanieczyszczania powietrza przez emisje z pojazdów silnikowych.
• Farzaneh-Gord i in. 2011 - Farzaneh-Gord, M., Deymi-Dashtebayaz, M. i Rahbari, H. 2011. Studying effects of storage types on performance of CNG filling stations. Journal of Natural Gas Science and Engeenering t. 3, s. 334-340.
• Han, Ch. i Lim, Y. 2012. LNG Processing: From Liquefaction to Storage. Computer Aided Chemical Engineering t. 31, s. 99-106.
• Kanbur i in. 2017 - Kanbur, B., Xiang, L., Dubey, S., Choo, F. i Duan, F. 2017. Cold utilization systems of LNG: A review. Renewable and Sustainable Energy Review t. 79, s. 1171-1188.
• Kowalski, Ł. i Smerkowska, B. 2012. The use of natural gas in municipal transport: constraints, potential, prospects. The Archives of Automotive Engineering - Archiwum Motoryzacji t. 58, z. 4, s. 97-106.
• Król, E. i Flekiewicz, M. 1997. Gaz ziemny jako paliwo do napędu pojazdów samochodowych - doświadczenia i perspektywy. Nafta-Gaz t. 7-8, s. 327-331.
• Orzechowska, M. i Kryzia, D. 2014. Analiza SWOT wykorzystania gazu ziemnego w transporcie drogowym w Polsce. Polityka Energetyczna - Energy Policy Journal t. 17, z. 3, s. 321-332.
• Owczarzak, W. 2016. Autobusy napędzane CNG w Polsce. Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe t. 17, z. 6, s. 656-657.
• Parent i in. 2007 - Parent, M-E., Rousseau, M-C., Boffetta, P., Cohen, A. i Siemiatycki, J. 2007. Exposure to Diesel and Gasoline Engine Emissions and the Risk of Lung Cancer. American Journal of Epidemiology t. 165, z. 1, s. 53-62.
• Rozporządzenie Komisji (WE) nr 692/2008 z dnia 18 lipca 2008 wykonujące i zmieniające rozporządzenie (WE) nr 715/2007 Parlamentu Europejskiego i Rady w sprawie homologacji typu pojazdów silnikowych w odniesieniu do emisji zanieczyszczeń pochodzących z lekkich pojazdów pasażerskich i użytkowych (Euro 5 i Euro 6) oraz w sprawie dostępu do informacji dotyczących naprawy i utrzymania pojazdów.
• Sas, J. 2013. Natural gas as transportation fuel - an offer for mountainous resorts. Geomatics, Landmanagement and Landscape t. 4, s. 93-101.
• Sharafian i in. 2017 - Sharafian, A., Talebian, H., Blomerus, P., Herrera, O. i Merida, W. 2017. A review of liquefied natural gas refueling station designs. Renewable and Sustainable Energy Reviews t. 69, s. 503-513.
• Unni i in. 2017 - Unni, JK., Govindappa, P. i Das, LM. 2017. Development of hydrogen fuelled transport engine and field tests on vehicles. International Journal of Hydrogen Energy t. 42, z. 1, s. 643-651.
• Wołoszyn, R. 2003. Gaz ziemny jako paliwo do napędu pojazdów. Eksploatacja i niezawodność t. 3, s. 19-22.
• Zhou i in. 2015 - Zhou, Y., Wang, M., Hao, H., Johnson, L., Wang, H. i Hao, H. 2015. Plug-in electric vehicle market penetration and incentives: a global review. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change t. 20, z. 5, s. 777-795.