Czym jest CNG? Jak działa? Wszystko, co musisz wiedzieć o najmodniejszym paliwie

Spośród wszystkich paliw wykorzystywanych do dostarczania energii napędzającej samochód, gaz ziemny do napędu pojazdów jest chyba najmniej znany, mimo że to ten sam gaz, którego wielu Hiszpanów używa do ogrzewania domów i gotowania. Bardzo czyste paliwo, które spośród wszystkich kopalnych źródeł energii jest zdecydowanie tym, które stwarza najmniejsze problemy dla środowiska, a zwłaszcza dla powietrza, którym oddychamy.

Gaz ziemny do pojazdów, zarówno w postaci gazowej (sprężony gaz ziemny CNG), jak i ciekłej (skroplony gaz ziemny – LNG), to kopalne paliwo pochodzące ze złóż, które nie muszą być powiązane z produktami ropopochodnymi. Jest to kopalne źródło energii, które wywiera najmniejszy negatywny wpływ na środowisko, a według najnowszych danych świat dysponuje zasobami gazu ziemnego wystarczającymi na pokrycie światowego zapotrzebowania przez 537 lat. Same zasoby występujące w Europie pozwoliłyby pokryć zapotrzebowanie przez 161 lat. Co najlepsze, wciąż pozostaje wiele zasobów do odkrycia i jeszcze więcej do uruchomienia wydobycia.

Według różnych prognoz szacuje się, że w perspektywie średnioterminowej od 25 do 50 procent silników diesla zostanie zastąpionych silnikami zasilanymi gazem ziemnym. Obecnie spośród ponad 70 000 miejskich autobusów kursujących w głównych miastach Europy prawie 13 procent (ponad 9 000) już korzysta z CNG, a spośród 20 000 śmieciarek ponad 15 procent (około 3 000) również go używa. Wszystko to przynosi nie tylko korzyści w zakresie redukcji emisji, ale także hałasu, ponieważ pojazdy napędzane gazem ziemnym pracują znacznie ciszej niż konwencjonalne silniki wysokoprężne, które zastępują. Gaz ziemny do pojazdów jest obecnie wykorzystywany przez ponad 20 milionów pojazdów na całym świecie: samochody osobowe, furgonetki, ciężarówki, autobusy, wózki widłowe, pociągi i statki poruszają się, wykorzystując gaz ziemny jako źródło energii napędowej.

Dyrektywy wspólnotowe są w tej kwestii jednoznaczne. We wszystkich dotyczących transportu wskazuje się państwom członkowskim Unii, że do 2020 roku na głównych trasach w każdym kraju powinny funkcjonować stacje obsługi CNG rozmieszczone co 150 kilometrów, a LNG co 400 km. Pierwsze mają obsługiwać samochody osobowe i lekkie pojazdy, natomiast drugie są bardziej ukierunkowane na obsługę cięższych pojazdów transportowych. W Hiszpanii przewiduje się, że do 2020 roku będzie 300 stacji tankowania lub dystrybucji CNG lub LNG. Według najnowszych danych w naszym kraju działa już 57 stacji gazu ziemnego do pojazdów otwartych dla publiczności — które przed końcem tego roku powinny być prawie 100 — i porusza się 6 100 pojazdów wyposażonych w tę technologię.

Dzięki promocji wykorzystania alternatywnych źródeł energii w ogóle, a gazu ziemnego do pojazdów w szczególności, Unia Europejska nie tylko dąży do ograniczenia dużej zależności Europy od ropy naftowej, lecz także chce poprawić jakość powietrza, którym codziennie oddychamy w naszych miastach, a wraz z nim zdrowie obywateli, ponieważ gaz ziemny do pojazdów jest po energii elektrycznej najczystszym źródłem energii, które jest obecnie dostępne.

Różnice między CNG a LPG

Wielu ludzi myli gaz ziemny do pojazdów z LPG (gazami płynnymi ropopochodnymi), choć nie mają one ze sobą nic wspólnego. Gaz ziemny to metan, natomiast LPG, znany komercyjnie także jako autogas, to mieszanina gazów, przede wszystkim propanu i butanu. Gaz ziemny do pojazdów może występować zarówno w stanie gazowym (CNG) , jak i w stanie ciekłym (LNG), podczas gdy LPG jest zawsze oferowany w stanie ciekłym. To istotna różnica, zarówno pod względem emisji i zużycia, jak i bezpieczeństwa.

Co do zasady pojazdy zasilane sprężonym gazem ziemnym (CNG) wyposażone są w silniki spalinowe z zapłonem iskrowym, choć istnieją także modele z silnikami dwupaliwowymi, które wykorzystują silniki diesla, zmieniając jedynie mechanizmy magazynowania i zasilania paliwem.

Ze względu na właściwości gazu ziemnego silnik zapewnia nieco mniejszą moc (o 12,7% mniej niż silnik benzynowy), ale umożliwia wprowadzenie zmian optymalizujących jego działanie. Tak więc aby uniknąć utraty mocy, można zwiększyć stopień sprężania dzięki doskonałemu zachowaniu gazu ziemnego pod względem odporności na spalanie stukowe (130 oktanów), dzięki czemu wzrasta skuteczne ciśnienie, a tym samym poprawia się sprawność. Pozwala to także przyspieszyć zapłon, poprawiając rozproszenie cykliczne. Ponadto utworzenie bardziej jednorodnej mieszanki prowadzi do pracy silnika z mniejszymi drganiami i, w konsekwencji, mniejszym hałasem i większą trwałością. Zużycie paliwa jest zatem niższe niż w przypadku benzyny, dzięki optymalnej pracy silnika przy niższych obrotach i wyższym stopniach obciążenia. To obniżenie obrotów wymaga zastosowania skrzyni biegów o mniejszym przełożeniu redukcyjnym.

Wydajny, bezpieczny i o niskiej emisji

W przeciwieństwie do LPG, CNG zawsze występuje w stanie gazowym, podczas gdy LPG, jak sama nazwa wskazuje, znajduje się w stanie ciekłym — podobnie jak LNG — do momentu, gdy po zetknięciu z atmosferą ponownie przechodzi w gaz. To bardzo ważne. CNG jest gazem bardzo lotnym, czyli łatwo rozprasza się w powietrzu, dlatego jego palność jest znacznie niższa niż w przypadku pozostałych paliw, będąc w rzeczywistości najniższą spośród wszystkich paliw obecnie oferowanych do użytku w samochodach. Oznacza to, że w razie wypadku samochód z olejem napędowym, benzyną, naftą lub LPG zapali się szybciej niż samochód z CNG.

Bardzo często słyszymy od przeciwników CNG o ryzyku wybuchu, jakie niesie ze sobą wożenie zbiornika z gazem na pokładzie. To mit. Jak już wspomniano, pojazd na gaz ziemny ma takie samo, a nawet mniejsze ryzyko zapłonu lub wybuchu niż konwencjonalny pojazd. Gdyby te informacje były prawdziwe, ile taksówek lub autobusów już by wybuchło lub spłonęło? Tego typu pojazdy od wielu lat jeżdżą z silnikami dwupaliwowymi CNG/benzyna i do tej pory nie odnotowano żadnych incydentów. Niektóre z nich robią to nawet od poprzedniego wieku.

CNG występuje w stanie gazowym, a aby przechowywać go w samochodzie, jest magazynowany pod wysokim ciśnieniem, ponieważ w przeciwnym razie energia, jaką dostarczałby w zbiorniku pojazdu, byłaby bardzo mała. Dla wyjaśnienia: metr sześcienny CNG pod względem energetycznym odpowiada 1,1 litra benzyny, natomiast kilogram CNG odpowiadałby 1,5 litra benzyny. W zbiorniku CNG samochodu można przechowywać do 15 kg tego gazu, choć ze względów bezpieczeństwa zazwyczaj magazynuje się tylko 11 kg.

CNG ma także istotne zalety w zakresie emisji, ponieważ jest paliwem, które powoduje najmniejszą liczbę zanieczyszczeń pod względem emisji, jak widać na załączonym wykresie.

Koszt paliwa

Cena jest jednym z głównych czynników różnicujących gaz ziemny do pojazdów a benzynę. Jednym z czynników o największym wpływie na cenę obu paliw jest podatek akcyzowy od węglowodorów obciążający stosowanie paliw, który w przypadku gazu ziemnego jest znacznie bardziej łagodny ze strony administracji niż w przypadku tradycyjnych paliw. Dla gazu ziemnego ten podatek wynosi około 0,05 euro za kilogram CNG, podczas gdy w przypadku benzyny podatek od węglowodorów waha się od 0,40 euro nałożonych na każdy litr benzyny bezołowiowej 95 do 0,43 €/litr, którym obciążona jest benzyna bezołowiowa 98. Gaz ziemny do pojazdów kosztuje około 0,93 €/litr, podczas gdy cena litra benzyny waha się od 1,15 do 1,58 euro/litr. Samochód klasy średniej zużywa około 3,5 kilograma CNG na 100 kilometrów jazdy. Ponieważ każdy kilogram kosztuje 0,93 euro, daje to przybliżony koszt paliwa wynoszący 3,25 euro.

W przypadku samochodu o żywotności 200 000 kilometrów oszczędność na paliwie przy CNG wyniosłaby 1 800 euro rocznie w porównaniu z dieslem, 5 560 euro rocznie w porównaniu z silnikiem benzynowym oraz 1 160 euro rocznie w porównaniu z LPG. Różnica jest znacząca.

Dopłaty do zakupu

Bycie czystym źródłem energii pomaga. Zakup pojazdów wykorzystujących gaz ziemny do pojazdów jako źródło energii napędowej jest dotowany różnymi rodzajami pomocy przez różne organy administracji publicznej. Instytut Dywersyfikacji i Oszczędności Energii (IDAE) przewiduje różne rodzaje pomocy dla sektora transportu przy odnawianiu pojazdów, wśród których są zarówno dopłaty dla użytkowników, jak i dla firm zainteresowanych tworzeniem stacji ładowania. Te dopłaty są określone w planach MOVEA (Plan wspierania mobilności z pojazdami na alternatywne źródła energii), którego głównym celem jest zachęcanie do zakupu pojazdów na paliwa alternatywne, przeznaczając na ten cel budżet w wysokości 16,6 mln euro.

W ten sposób samochody osobowe zasilane gazem ziemnym w ramach MOVEA 2016 otrzymywały dopłatę w wysokości 3 000 euro od rządu, 700 euro dodatkowo, jeśli zezłomowało się stary pojazd, oraz kolejne 1 000 euro od dealera. Dla furgonetek i lekkich pojazdów użytkowych dopłaty wynosiły od 3 500 do 6 500 euro, a dla autobusów i ciężarówek od 11 000 do 21 000 euro.

Takie były kwoty przewidziane w ostatnim planie MOVEA, który obowiązywał do wyczerpania środków na niego przeznaczonych. Po MOVEA nastąpił plan MOVALT, przeznaczony specjalnie do promowania sprzedaży pojazdów na alternatywne źródła energii z podobnymi, a nawet wyższymi dopłatami niż w MOVEA, wynoszącymi od 500 do 19 000 euro. Początkowo plan ten dysponował budżetem w wysokości 35 mln euro. Obecnie czekamy na zatwierdzenie budżetu państwa, aby poznać ostateczną wysokość środków na nowe plany na 2018 rok, choć wszystko wskazuje na to, że nowy MOVALT będzie dysponował łączną kwotą 50 mln euro.

Ponadto dopłaty te nie wykluczają korzystania z tych, które niektóre administracje regionalne i lokalne oferują uzupełniająco do pomocy udzielanej przez rząd i producentów samochodów. W zależności od wspólnoty autonomicznej i gminy oferuje się dodatkowe zniżki cenowe, a także zwolnienia z opłat za parkowanie na powierzchni lub możliwość wjazdu do stref ograniczonego ruchu w okresach zanieczyszczenia powietrza.

Inną zaletą pojazdów na gaz ziemny jest możliwość obniżenia o 20 procent wartości samochodu w podatku dochodowym od osób fizycznych w przypadku pojazdów użytkowych, które są energooszczędne lub mogą korzystać z paliw alternatywnych, takich jak CNG, i spełniają ograniczenia emisji Euro 6.

Na koniec warto przypomnieć, że ponieważ większość pojazdów zasilanych CNG jako paliwem ma bardzo niskie emisje, te, które nie przekraczają 120 g/km emisji CO§h267Lanciah268§, będą zwolnione z podatku rejestracyjnego.

Konserwacja

Terminy przewidziane przez producentów na prawidłową konserwację są bardzo podobne zarówno dla samochodów z tradycyjnym silnikiem spalinowym, jak i dla wyposażonych w silniki CNG, żeby nie powiedzieć, że są dokładnie takie same.

Należy jednak pamiętać, że przepisy europejskie regulujące te modele w regulaminie ECE R110 wymagają corocznego przeglądu zbiornika paliwa i co cztery lata przeglądu pozostałych przewodów gazowych, w celu sprawdzenia, czy nie występują wycieki gazu i czy zawory bezpieczeństwa działają prawidłowo. Pozostała część samochodu nie podlega takiemu ograniczeniu, ale zbiorniki magazynujące gaz na pokładzie, dla których określa się maksymalną żywotność 20 lat, po upływie której konieczna jest ich wymiana na nowe.

Cena

Pojazdy wyposażone w napędy zdolne do korzystania z CNG jako paliwa mają nieco wyższą cenę niż ich odpowiedniki benzynowe, choć w żadnym wypadku różnice nie są tak duże jak w przypadku pojazdów elektrycznych w porównaniu z odpowiednimi wersjami benzynowymi i wysokoprężnymi. Różnice te wynoszą około 2 000 do 2 500 euro. Dobra wiadomość jest taka, że te różnice można przynajmniej częściowo zrekompensować dzięki dopłatom zarówno ze strony administracji centralnej, jak i rządu. Ponadto promocje, jakie niektórzy producenci oferują dla swoich modeli z tą technologią, całkowicie wyrównują ich cenę do cen odpowiedników z silnikami diesla lub benzynowymi.

W każdym razie, aby zwrócić różnicę w cenie między pojazdem CNG a benzynowym, wystarczy wziąć pod uwagę oszczędności wynikające z niższego kosztu kilograma CNG w porównaniu z silnikiem benzynowym — kierowca pojazdu napędzanego gazem powinien przejechać około 82 000 km, co przy normalnym tempie użytkowania zajęłoby mu około czterech lat.

Zasięg i tankowanie

Wśród największych obaw osób zainteresowanych nowymi źródłami energii dla samochodów są dwie, które szczególnie się wyróżniają: zasięg modelu oraz ładowanie lub tankowanie. Pod tym względem samochody CNG są szczególnie korzystne, ponieważ ich tankowanie jest praktycznie takie samo jak w przypadku konwencjonalnego samochodu, a nawet moglibyśmy powiedzieć, że jest bezpieczniejsze i trwa tyle samo czasu. Wystarczy podłączyć „wąż dystrybutora” do naszego samochodu, a w zaledwie 2–3 minuty operacja jest zakończona. Wąż nie uruchamia się ręcznie, lecz należy przyłożyć kartę klienta, aby system sprawdził, czy jest prawidłowo zamocowany, i zatankował żądaną ilość gazu.

Dostawy są zagwarantowane. Hiszpania to kraj z największym w Europie doświadczeniem w transporcie i logistyce CNG, mimo że nie jest głównym konsumentem. Kraj dysponuje obecnie flotą 240 cystern w sieci dystrybucji, przewyższoną jedynie przez Chiny — 4 000 — i Japonię — 600. Ponadto, mimo niewielkiej liczby pojazdów CNG w Hiszpanii, istniejąca sieć stacji obsługi, choć skromna, jest wystarczająca, aby objąć główne kierunki w naszej sieci drogowej.

Obecnie działa 34 stacje obsługi otwarte dla ogółu społeczeństwa (jest ich więcej, ale są przeznaczone do użytku prywatnego w firmach) dla 4 400 samochodów osobowych i lekkich pojazdów użytkowych korzystających z tego paliwa w Hiszpanii, a przewiduje się, że do 2020 roku, gdy liczba pojazdów CNG osiągnie 17 200 sztuk, będzie ich łącznie 85. Z tych 20 jest już w budowie, a kolejne 31 jest w fazie projektowej. Jak widać, tym razem zarówno firmy, jak i administracje dobrze odrobiły lekcje i wspólnie pracują nad rozwojem i wdrożeniem tego paliwa w naszym kraju, które bez wątpienia będzie miało jeszcze szybsze wprowadzenie niż benzyna bezołowiowa, która zaskoczyła wiele regionów kraju.

Obecnie firmy dostarczające gaz ziemny pracują nad uzyskaniem zezwoleń i homologacji, które pozwolą na instalację punktów tankowania w domu użytkownika poprzez zamontowanie urządzenia wielkości kotła podłączonego do sieci gazu ziemnego. Dzięki temu garaże, zarówno wspólnotowe, jak i prywatne, mogłyby mieć punkty ładowania, w których użytkownicy mogliby łatwo tankować swoje samochody.

Zalety CNG

• Znaczne ograniczenie emisji, zwłaszcza najbardziej szkodliwych (CO2, NOx, CO, HC, SO2) i praktycznie zerowa emisja szkodliwych cząstek stałych (PM10).
• Znaczne oszczędności energii, a tym samym mniejsze zużycie paliwa.
• Ponieważ działa przy mniejszej liczbie obrotów niż silnik benzynowy i generuje mniej drgań oraz odpadów, silniki CNG są trwalsze.
• Dzięki mniejszej emisji zanieczyszczeń konserwacja jest również tańsza. Wymiany oleju są rzadsze, a cały układ wydechowy i odprowadzania spalin ulega mniejszemu zużyciu.
• Gaz ziemny ma o 50% niższą akcyzę na węglowodory. Jego niska cena umożliwia szybką amortyzację ewentualnych różnic w cenie zakupu pojazdu (zwłaszcza w samochodach flotowych, których użytkowanie jest bardziej intensywne).
• Do możliwych dopłat rządowych przy zakupie nowego samochodu (Plan PIVE) pojazdy CNG dodają inne zachęty podatkowe i dopłaty, takie jak przewidziane w planie MOVEA (do 3 700 euro w przypadku samochodu osobowego), 20% ulgi w świadczeniach rzeczowych w PIT itd.
• Pojazdy CNG są nawet bezpieczniejsze niż konwencjonalne, ponieważ w kontakcie z atmosferą sprężony gaz ziemny ma mniejsze możliwości zapłonu i detonacji niż benzyna.

Silniki CNG emitują mniej hałasu podczas pracy i drgań

• niż silniki benzynowe, a zwłaszcza wysokoprężne.
  

System tankowania CNG jest bardziej wydajny

• niż w przypadku tradycyjnych paliw. Eliminuje się straty przez odparowanie paliwa, które występują w wężach, ponieważ są one całkowicie szczelne.
  

Zasoby gazu ziemnego są obfitsze niż zasoby ropy naftowej

• (zagwarantowana dostawa na około 160 lat w Europie). Silniki mogą działać zarówno na biogazie, jak i biometanie, a dzięki systemowi bifuel można także używać CNG w silnikach benzynowych. Ta ostatnia opcja jest obecnie najbardziej popularna w Europie.
  

Wady CNG

Magazynowanie w stanie gazowym wymaga pojemników o większej objętości
• , co zmusza do wykorzystania, zwłaszcza w samochodach przystosowanych, części przestrzeni przeznaczonej na bagażnik do ich umieszczenia. W przypadku wyboru magazynowania w stanie ciekłym odbije się to na zasięgu pojazdu.
  Ze względu na wysokie ciśnienie w zbiornikach magazynujących zbiorniki i ich przewody wymagają

przejścia specjalnych badań co roku

• , aby sprawdzić ich prawidłowy stan. Badania te są obowiązkowe w przypadku pojazdów przystosowanych do użytku z gazem ziemnym. Jeśli samochód jest fabrycznie CNG, czyli wyjeżdża z fabryki jako taki, przeglądy wykonuje się zgodnie z planem zalecanym przez producenta i w terminach przeglądów technicznych, takich samych jak w przypadku konwencjonalnego samochodu.
  

Stosowanie CNG może powodować problemy z katalizatorem trójfunkcyjnym

• . Niższa temperatura spalin powodowana przez gaz ziemny w porównaniu z benzyną może sprawić, że temperatura pracy katalizatora trójfunkcyjnego będzie niewystarczająca, przyspieszając jego starzenie.
  

Infrastruktura zaopatrzenia w tego typu paliwa w Hiszpanii nadal jest niewystarczająca.

• W całym kraju są zaledwie 42 punkty tankowania CNG.
• Nieco wyższa cena pojazdu (+-2500 euro) w porównaniu z odpowiednikiem benzynowym lub wysokoprężnym

Samochody osobowe CNG już w sprzedaży