Co to jest LPG?

Mieszanina gazów ropopochodnych (LPG- skrót angielskojęzycznej nazwy Liquefied Petroleum Gas) jest obecnie najczęściej wykorzystywana do napędu silników pojazdów samochodowych. W temperaturze otoczenia mieszaninę tych gazów można magazynować w stanie skroplonym pod stosunkowo niskim ciśnieniem, od 0,2 do 0,1 MPa.

Paliwo to odznacza się dużą odpornością na spalanie stukowe, umożliwiając jego spalanie również w silnikach z zapłonem iskrowym o podwyższonych stopniach sprężania. Teoretyczna liczba oktanowa jest równa 90-110, jest więc wyższa lub równa liczbie oktanowej stosowanych obecnie paliw benzynowych. Gaz ten nie wymaga, zatem stosowania toksycznych dodatków antydetonacyjnych. Wartość opałowa skroplonej mieszaniny propanu i butanu jest równa 46 MJ/kg przy gęstości 0,557 kg/dm3, podczas gdy benzyny 43,9 MJ/kg.

Mieszaninę gazów ropopochodnych pozyskuje się w procesie rafinacji ropy naftowej oraz podczas wydobywania gazu ziemnego. Mieszanina ta znajduje bardzo szerokie zastosowanie w przemyśle, rolnictwie, chemii jak i gospodarstwach domowych. Służy ona do napędzania pojazdów samochodowych różnych typów (osobowych, ciężarowych, autobusów), jak i innych maszyn i urządzeń napędzanych silnikami spalinowymi. Do przechowywania tej mieszaniny w samochodach służą zbiorniki ciśnieniowe, spełniające funkcję zbiornika paliwa. Przebiegowe zużycie mieszaniny gazów ropopochodnych (LPG), wyrażone w kg/100 km jest porównywalne ze zużyciem benzyny, natomiast zużycie wyrażone w dm3/100 km jest dla LPG o około 10-15% większe niż dla benzyny.

Gaz ziemny w samochodzie: CNG i LNG

Oznaczenia CNG i LNG to skróty nazw angielskich, odpowiednio Compressed Natural Gas (pol. sprężony gaz ziemny) i Liquefied Natural Gas (pol. ciekły gaz ziemny). Głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan – jego zawartość waha się od 90 do 98% (objętościowo). Gaz ziemny jest nie tylko wydobywany z wielu źródeł na świecie. Coraz częściej pozyskuje się go z biogazu poprzez wykorzystanie innowacyjnych technologii uzdatniania. Jest traktowany wtedy jako paliwo odnawialne i nazywa się go biometanem. Dla celów motoryzacyjnych stosuje się go zarówno w postaci sprężonej, jak i skroplonej.
CNG to gaz sprężony do ciśnienia 20-25 MPa. Może być wykorzystywany do napędu pojazdów zarówno z silnikami z zapłonem iskrowym, jak i samoczynnym. Samochody zasilane sprężonym gazem są najczęściej spotykane w Argentynie, Brazylii i Pakistanie. W Europie zdecydowanie najwięcej stacji CNG znajduje się we Włoszech; na drugim miejscu w tej klasyfikacji są Niemcy. Z uwagi na to, że głównym składnikiem CNG jest metan, jest on paliwem ekologicznym. Jego stosowanie przyczynia się do obniżenia emisji spalin oraz groźnych tlenków azotu. Spalanie metanu przebiega wolniej niż benzyny i oleju napędowego, co wpływa na cichszą pracę silnika.
LNG to gaz ziemny w ciekłym stanie skupienia, czyli w temperaturze poniżej -162°C. W procesie skraplania jego objętość zmniejsza się 630 razy, dzięki czemu wzrasta gęstość energii ciekłego gazu. LNG jest bardzo czystym paliwem o liczbie oktanowej wynoszącej 130. Wykorzystywany jest głównie do zasilania transportu ciężkiego. Jego stosowanie jest uzasadnione zarówno ekonomicznie (koszty jego transportu i magazynowania są niższe niż sprężonego gazu ziemnego), jak i ekologicznie – podczas jego spalania do atmosfery emitowanych jest o wiele mniej zanieczyszczeń niż w przypadku paliw kopalnych.

Do przechowywania skroplonego gazu ziemnego w samochodzie wykorzystywane są zbiorniki kriogeniczne z izolacją termiczną, najczęściej pianowo-proszkową. Objętość tych pojemników wynosi od 70 do 300 dm3, ciśnienie zmagazynowanego gazu nie przekracza 1,5 MPa. W warunkach tych okres przechowywania skroplonego gazu ziemnego może wynosić nawet od trzech do czterech dni, praktycznie bez strat wskutek odparowania. Wykorzystanie LPG zamiast CNG poprawia znacznie gęstość zmagazynowanej energii w objętości oraz wpływa na znaczne zmniejszenie masy zbiornika. Przechowywanie sprężonego gazu sprężonego w butlach ciśnieniowych ze względu na ich dużą masę oraz objętość, ogranicza możliwość ich stosowania do samochodów dostawczych, ciężarowych i autobusów. Masa butli krajowej o objętości 80 dm3 wynosi obecnie około 80 kg, umożliwiając zmagazynowanie około 16 m3 gazu ziemnego sprężonego do ciśnienia 20 MPa.

W samochodach umieszcza się zazwyczaj od 4 do 6 butli, co pozwala na zmagazynowanie od 60 do 90 m3 gazu ziemnego. Ta objętość, w zależności od warunków eksploatacyjnych zapewnia przebieg od 200 do 300 km. Stosowane obecnie technologie wytwarzania butli kompozytowych pozwalają na znaczne zmniejszenie ich masy (masa butli o objętości 80 dm3 nie przekracza 30 kg), jednak dalej pozostaje problem objętości, którą wypełniają butle. Wartość opałowa gazu ziemnego w zależności jego składu równa jest około 35,6 MJ/m3. Stąd też zużycie gazu ziemnego wyrażane w m3 jest nieco mniejsze niż benzyny, wyrażone w dm3 na 100 km. Liczba oktanowa gazu ziemnego jest równa 105-110, a więc charakteryzuje się on znaczna odpornością na spalanie stukowe.

Zakres palności gazu ziemnego jest bardzo szeroki, umożliwiając jego spalanie przy współczynniku nadmiaru powietrza w zakresie od 0,6 do 1,9. Możliwe jest tym samym uzyskanie stabilnej pracy silnika na mieszankach ubogich, co pozytywnie wpływa na jego ekonomiczność.
Zarówno skroplona mieszanina gazów ropopochodnych, jak i gaz ziemny są pełnowartościowymi paliwami silnikowymi. Gaz ziemny nie wymaga żadnej dodatkowej obróbki technologicznej, również i silniki zasilane gazem ziemnym nie wymagają zasadniczych zmian, w porównaniu z oryginalna wersją.