اين نوع سوخت نسبت به سوختهاي ياد شده سوخت «پاك» به حساب مي‌آيد و چون مانند سوختهاي ياد شده به محيط نمي‌ريزد ايمني بيشتري دارد، زيرا گاز طبيعي از هوا سبكتر است و هنگامي كه نشت كرده يا بيرون مي‌ريزد زود در هوا پراكنده شده و محيط را آلوده نمي‌كند.
چندي است كه مبحث استفاده از گاز طبيعي به عنوان سوخت در وسايل نقليه، به بحث روز كشورهاي خارجي و حتي ايران تبديل شده‌است.
آيا گاز طبيعي قادر خواهد بود تا روزي جاي بنزين و گازوئيل را بگيرد؟ ايا واقعاً صلاح است كه اين سوخت را جايگزين سوختهاي مايع بكنيم؟ گزارشي كه مطالعه خواهيد كرد، نقد كوتاهي است بر موضوع استفاده از گاز طبيعي يا همان CNGدر وسائط نقليه . گاز طبيعي چيست؟
گاز طبيعي يا متان، سبك ترين هيدروكربن موجود در زمين است.
فرمول شيميايي اين گاز CH۴ است بدين معنا كه هر ملكول متان از ۱ اتم كربن و چهار اتم هيدروژن تشكيل شده‌است. متان همانند نفت و ذغال سنگ يك سوخت فسيلي محسوب مي‌شود با اين تفاوت كه متان از تجزيه بدن موجودات زنده توسط باكتري‌هاي غير هوازي بوجود مي‌آيد.
متان به علت داشتن شكل گازي سريعاً با هوا تركيب شده و در صورت محترق شدن، با شعله آبي رنگي مي‌سوزد.
استفاده از متان در گرمايش ساختمان‌ها و كاربرد آن به عنوان سوخت در نيروگاه‌ها سال‌ها است كه ادامه دارد ولي شايد به جرات بتوان گفت كه استفاده از ان در صنعت حمل و نقل هيچگاه بصوت اصولي دنبال نشده‌است. دليل اين امر را مي‌توان در نفوذ سياسي و اقتصادي كمپاني‌هاي عظيم نفتي و سياست‌هاي اشتباه خودروسازان جستجو كرد.
* ولي جايگاه متان در كشور ما چگونه ارزيابي مي‌شود؟
ايران به لحاظ دارا بودن منابع غني گاز طبيعي در رتبه دوم (و به عقيده بسياري از كارشناسان در رتبه اول ) جهان قرار دارد و استفاده صحيح از منابع گاز طبيعي مي‌تواند به رشد و شكوفايي اقتصاد آن بينجامد.
متان و موتور اتومبيل: همه ما كمابيش داستان‌هاي ضد و نقيضي در مورد گاز سوز كردن خودروها و مزايا و معيب آن شنيده‌ايم ولي واقعيت ماجرا از چه قرار است؟ گاز طبيعي بهتر است يا بنزين؟ كداميك راندمان بالاتري دارد و كداميك آسيب كمتري به موتور اتومبيل مي‌رساند؟
مقايسه مولكولي متان و بنزين: همانگونه كه گفتيم هر ملكول متان از يك اتم كربن و چهار اتم هيدروژن تشكيل شده‌است. درمقابل هر ملكول بنزين با نام علمي "اكتان" از هشت اتم كربن و ۱۸ اتم هيدروژن تشكيل شده‌است.
متان بسيار سبك بوده و به سرعت با هوا تركيب مي‌شود در حالي كه براي تركيب بنزين با هوا بايد تدابيري چون ايجاد خلاء (اساس كار كاربراتور)، تزريق بنزين به درون منيفولد يا سيلندر (انژكتور) يا گرم كردن بنزين بينديشيم.
موتور گاز سوز و موتور بنزيني: براي اين كه بتوانيم از گاز طبيعي در اتومبيل‌ها استفاده كنيم ابتدا بايد آن را فشرده كنيم تا به حالت مايع در آيد. به همين علت اين نوع سوخت را CNG (Compressed Natural Gas) يا گاز طبيعي فشرده مي‌نامند. گاز طبيعي داراي عدد اكتان بالاي ۱۰۰ است يعني از بهترين و مرغوب ترين بنزين هم راندمان بالاتري دارد.
اكتان بالا يعني قابليت ايجاد تراكم بيشتر و تراكم بيشتر يعني تو.ان فوق العاده و مصرف سوخت كمتر.
يك موتور گاز سوز نسبت به يك موتور بنزيني با حجم و تعداد سيلندر مشابه، قدرت بيشتري دارد ودر مقابل سوخت كمتري مصرف مي‌كند ولي چرا مرتباً شكايت و گلايه رانندگان تاكسي كه ماشين خود را گاز سوز كرده‌اند به گوش مي‌رسد؟ چرا بسياري معتقدند كه اتومبيل گاز سوز در مقايسه با اتومبيل بنزيني توان كمتر و استهلاك بالاتري دارد؟
بايد توجه داشت كه موتور اتومبيلي چون پيكان خود يك موتو كهنه با استهلاك بالاست و از ابتداي امر به عنوان يك موتور گاز سوز طراحي نشده‌است.
موتور سمند كه در واقع موتور پژو است و بسياري ديگر از اتومبيل‌هايي كه ما اقدام به گاز سوز كردن آن‌ها مي‌كنيم همين مشخصه را دارا هستند.
گاز سوز كردن يك اتومبيل كاري تخصصي است و بايد با توجه به اصول مهندسي و مكانيكي صحيح انجام پذيرد ولي بهترين راه براي نيل به يك راندمان بالا همانا طراحي موتور از بدو امر به عنوان يك موتور گاز سوز است.
گاز طبيعي بصورت خالص و بدون افزودن هر گونه ماده‌اي سوزانده مي‌شود در حالي كه بنزين با چندين نوع ماده افزودني مخلوط مي‌شود تا هم فراريت آن افزايش يابد و هم باعث كاركرد نرم تر قطعاتي چون سوپاپ‌ها بشود.
از جمله اين مواد افزودني كه همگي سرطان زا و كشنده هستند مي‌توان به تترا اتيل سرب (در بنزين‌هاي سرب دار) و بنزين (كه باعث سرطان كبد مي‌شود) اشاره كرد.
خوشبختانه استفاده از اين مواد منسوخ و در بسياري از كشورها ممنوع شده‌است ولي موادي كه جايگزين بنزين و تترا اتيل سرب شده‌اند كماكان مضر و بيماري زا هستند. دليل كاركرد خشك اتومبيل‌هاي گاز سوز همين است ولي بايد يك نكته را در نظر داشت.
زماني كه موتور اتومبيل سرد است، بنزين بر روي ديواره سيلندرها تقطير مي‌شود و به پايين يعني به سمت كاتل روغن سرازير مي‌شود. اين مقدار اگر چه بسيار نا چيز و غير قابل اندازه گيري است ولي در دراز مدت باعث خراب شدن روغن و از بين رفتن خاصيت روانكاري روغن مي‌شود در حالي كه گاز طبيعي حتي در دماي ۱۰ درجه زير صفر هم تقطير نمي‌شود و حتي اگر در مجاورت روغن قرار گيرد باعث خراب شدن آن نخواهد شد.
كاركرد خشك موتورهاي گاز سوز بيشتر يك ذهنيت اشتباه است چرا كه روغن موتور اتومبيل‌هاي گاز سوز ديرتر خراب مي‌شود. با اين حال استفاده از مكمل‌هاي روغن براي كاهش اصطحلاك جداره سيلندرها پيشنهاد مي‌شود.
در خصوص كند شدن ماشين‌هاي گاز سوز و كاهش قدرت موتورها، همانطور كه گفتيم عدد اكتان متان بسيار بالا است و براي احتراق صحيح و حصول راندمان كافي از آن بايد هواي بيشتري به موتور رساند و البته بايد كمي هم موتور را دستكاري كرد. موتوري كه گازسوز مي‌شود در واقع ريتارد مي‌شود. به همين علت احساس مي‌كنيم كه موتور كند شده‌است.
* يك موتور گاز سوز و توربو تا ۲ برابر موتورهاي بنزيني قدرت دارد ولي مصرف سوخت آن كمتر از موتور بنزيني
مهمترين مسئله‌اي كه باعث شده تا دولت ايران به فكر گاز سوز كردن خودروها بيفتديكي آلودگي هوا و ديگري كاهش واردات بنزين و جلوگيري از خروج ارز از كشور است. اتومبيل‌هاي گاز سوز، اگر چنانچه موتور آن‌ها درست تنظيم شود، داراي مصرف بسيار كمي هستند و آلودگي آن‌ها به هيچ عنوان قابل مقايسه با اتومبيل‌هاي بنزيني نيست.
ميزان اكسيد ازت خارج شده از اگزوز اتومبيل‌هاي گاز سوز تا ۷۵ درصد كمتر از انواع مشابه بنزيني است. گاز طبيعي بر خلاف بنزين فاقد گوگرد است و دود حاصل از سوختن آن عاري از اكسيد گوگرد است.
ميزان مونو اكسيد كربن آن بسيار كمتر از سخت ترين استانداردهاي موجود در آمريكا و اروپاست. مقدار ذرات معلق نيز عملاً به صفر مي‌رسد.
بصورت خلاصه مي‌توان اينچنين نتيجه گيري كرد كه گاز سوز كردن تاكسي‌ها و اتوبوس‌هاي شهري چون تهران باعث كاهش آلودگي هوا تا ميزان ۴۰ درصد خواهد شد.
تاكنون تعدادي از اتوبوس‌ها و تعداد بيشتري از تاكسي‌ها و اتومبيل‌هاي سواري در ايران (بيشتر در تهران) گاز سوز شده‌اند ، ولي اين مقدار هنوز كافي نيست. مسئله ديگري كه ما را به تفكر وا مي‌دارد مصرف بنزين در كشور است.
متأسفانه ايران از نظر سرانه مصرف بنزين ركورد دار است. اين امر علاوه بر ايجاد آلودگي هوا باعث خروج مقادير هنگفتي ارز براي واردات بنزين از كشورهاي عربي مي‌شود. گاز سوز كردن تاكسي‌ها و اتوبوس‌هاي تهران علاوه بر كاهش آلودگي هوا، تا ۳۰ درصد از واردات بنزين خواهدكاست.
اعمال اين سياست در سراسر كشور نتايج بهتري نيز در پي خواهد داشت. بودجه‌اي كه به واردات بنزين اختصاص مي‌يابد چيزي در حدود سالانه ۲ ميليارد دلار است.
اگر همين ميزان بودجه را، تنها براي يك بار، صرف تاسيس ايستگاههاي سوخت رساني و گاز سوز كردن اتومبيل‌ها كنيم، براي هميشه مشكل كمبود بنزين كه به وارد كردن آن و خروج ارز منجر مي‌شود، و معضل آلودگي هوا را حل كرده‌ايم . به اميد روزي كه ديگر بوي زننده دود اگزوز اتومبيل‌ها و اتوبوس مشام ما را آزار ندهد.
* انواع سوختهاي گاز طبيعي
گاز طبيعي فشرده (CNG) گاز طبيعي فشرده (Compress Natural Gas) به عنوان يكي از سوختهاي جايگزين مورداستفاده قرار مي‌گيرد. تركيب عمده گاز طبيعي، متان (CH۴) مي‌باشد، معمولاً گاز طبيعي شامل ۸۵ الي ۹۵ درصد متان و باقي آن دي اكسيدكربن، نيتروژن و مقدار كمي اتان، پروپان و بوتان است.
در هنگام سوختگيري، سوخت توسط توزيع كننده‌ها به مخازن نصب شده بر روي خودرو متصل مي‌گردد و سوخت تحت فشار ۲۰۰bar تزريق مي‌گردد. از مزاياي استفاده از گاز طبيعي در مقايسه با بنزين مي‌توان به آلايندگي كمتر، عدد اكتان بالا (۱۳۰)، افزايش راندمان ۱۵ درصدي و فراواني و قيمت مناسب نام برد.
در مقابل، هزينه احداث ايستگاههاي سوختگيري، وجود محدوديت فضا در نصب مخازن سوختگيري بر روي خودرو، كاهش پيمايش خودرو و نياز به طراحي و تقويت بخشهاي متعددي از خودرو نظير شاسي، اكسل (بدليل افزايش وزن)، سيستم خنك كاري و غيره در خوروهاي تبديلي، از معايب استفاده از اين سوخت مي‌باشد.
گاز طبيعي مايع (LNG) (Liquid natural Gas) يا LNG يا گاز طبيعي مايع به عنوان يكي ديگر از سوختهاي جايگزين مي‌باشد.جهت توليد LNG، گاز طبيعي را تا دماي تقريبي ۲/۳۲۷- درجه فارنهايت يا ۱۶۴- در جه سيلسيوس سرد كرده و سپس به مايع تبديل مي‌كنند.
آب، دي اكسيد كربن، نيتروژن، اكسيژن و تركيبات سولفور از جمله اجزاي تشكيل دهنده گاز طبيعي هستند كه طي مراحل تبديل گاز به مايع، اكسيژن، دي اكسيد كربن، آب و تركيبات سولفور از آن جدا شده و مقدار متان موجود در LNG تقريباً به بيش از ۹۸٪ مي‌رسد كه در آن مقادير كمي اتان، پروپان و ساير هيدرو كربن‌هاي سنگين تر نيز وجود دارد.
در حالت گازي، انرژي گاز طبيعي فشرده (CNG) در حدود ۲۰۰ برابر گاز طبيعي غير فشرده‌است ولي در حالت مايع، انرژي گاز مايع طبيعي (LNG) در حدود ۶۰۰ برابر گاز طبيعي غير فشرده مي‌باشد، كه بدليل هزينه‌هاي تبديل گاز طبيعي به مايع و شرايط نگهداري آن، استفاده از گاز مذكور اقتصادي نمي‌باشد.
* تكنولوژي ساخت موتورهاي گازسوز
موتورهاي پايه گازسوز (OEM) موتورهاي گازسوز كارخانه‌اي اصطلاحاً به موتورهايي گفته مي‌شود كه بصورت اوليه و پايه گازسوز در كارخانه توليد مي‌شود و كليه قطعات موتور جهت اين نوع سوخت طراحي شده‌است، به اين معني كه تغييراتي مانند، تغيير نسبت تراكم، مقاوم سازي بلوك سيلندر، سرسيلندر، تغيير در ساختار سيستم سوخت رساني، سيستم جرقه، ميل بادامك، سيستم خنك كاري، روغن كاري، جانمايي موتور، مخازن، كيت گازسوز و ... به صورت اوليه و اصلي در هنگام توليد دركارخانه طراحي گرديده‌است.
در اين نوع موتورها به دليل توليد اوليه به صورت گازسوز مشكلات، افت توان، گشتاور، آلايندگي بالا، مشكل خنك كاري موتور و ... تا حدود بسيار زيادي مرتفع گشته‌است.
موتورهاي گازسوز تبديلي موتورهاي تبديلي به موتورهايي گفته مي‌شود كه سيستم از حالت اوليه و اصلي ديزل و يا اتو به سيستم گازسوز تبديل مي‌گردد.
در اين موتورها بدليل طراحي اوليه بر اساس سيكل ديزل و يا اتو، نمي‌توان از سوخت گاز طبيعي استفاده نمود. لذا بدين منظور مي‌بايست تغييراتي در ساختار سيستم سوخت، سيستم خنك كاري و ... ايجاد گردد. با وجود تغييرات ايجاد شده در موتور و ساير قسمت‌هاي خودرو، بدليل اينكه ساختار اصلي و طراحي موتور همانند حالت اوليه مي‌باشد.
لذا كارايي سيستم گازسوز تا حدي كاهش يافته، بطوريكه توان و گشتاور خودرو دچار افت ۱۵ تا ۲۰ درصدي گشته و آلاينده‌هاي خودرو به حد مطلوب نمي‌رسد و در اثر افزايش وزن خودرو به دليل اضافه شدن تجهيزات كيت گازسوز، مصرف سوخت خودرو در حالت بنزيني نيز افزايش مي‌يابد.
* انواع موتورهاي گاز طبيعي فشرده
موتورهاي دوگانه سوز (Bi Fuel) موتورهاي دوگانه سوز داراي دو سيستم جداگانه سوخت رساني بنزيني و گاز طبيعي مي‌باشد كه بصورت اختياري امكان استفاده از يك سوخت را دارا مي‌باشند.
بدين شكل كه راننده در صورت تمايل به استفاده از هر يك از سوخت‌ها با فشار كليد انتخابگر (Fuel select switch)، نوع سوخت مورد نظر خود را انتخاب كرده و موتور به كمك تجهيزات كيت گازسوز با سوخت مورد نظر كار خواهد كرد.
در حال حاضر خودروهاي دو گانه سوز موجود در كشور از نوع تبديلي مي‌باشد. در اين قبيل خودروها طراحي اوليه خودرو براي استفاده از بنزين صورت گرفته‌است در نتيجه امكان بهره گيري از عدد اكتان و ضريب تراكم بالاي گاز مقدور نمي‌باشد و غالباً موتور اين خودروها با كاهش ۱۵٪ توان مواجه مي‌گردند.
مصرف گاز معادل بنزين خودروهاي گازسوز در هر كيلومتر مسافت، تقريباً معادل سوخت اين خودروها در حالت بنزين سوز بوده و مسافت پيمايش خودرو بستگي به مشخصات خودرو، تعداد، حجم و نوع مخازن مورد استفاده دارد.
*مقايسه سوخت بنزين و گاز طبيعي از نظر زيست محيطي
گاز CNG ، گازي به مراتب تميزتر نسبت به سوخت بنزين از نظرآلاينده هاي خروجي اگـزوز بـوده است. مـيزان آلاينده هاي خروجي از اگزوز كه اندازه گيري شده نشان مي دهد CNG سوختي به مراتب سالمتر از بنزين است.
مقايسه سالمتر بودن گاز CNG نسبت به بنزين از اين ديدگاه حائز اهميت است كه بواسطه حوادث مرگبار به وجود آمده ناشي ازآلودگي، جان انسانهاي زيادي گرفته شده است.
به عنوان نمونه از حادثه دره ميور بلژيك در سال 1930 نام برد كه بواسطه تجمع آلودگي هاي ناشي ازكارخانجات در يك روز 40 نفر بواسطه آلودگي ناشي از مه شديد كه اين شهر را در بر گرفته بود جان خود را از دست داده و يا در سال 1952 در شهر لندن تجمع آلودگي هاي واقع شده بر روي شهر لندن باعث از دست رفتن جان 4000 نفر گرديد ، اشاره نمود و همين عوامل باعث شد تا توجه جهاني نسبت به سمت حفاظت محيط زيست و مسائل ناشي از جلب شده بر روي شهر لندن باعث از دست رفتن با آلودگي هوا و حفاظت محيط زيست بسته و مقررات خاصي در رابطه با انتشار آلاينده ها به خصوص در زمينه خودروها وضع گردد.
