Phillip Hopkins
0 
1031
175
ngv Kultura samochodów / Kultura samochodów Ă ?? ® Collection / Getty Images -Dalej
|
-Żaba Kermit powiedział kiedyś: „Nie jest łatwo być zielonym”. Chociaż nie odnosił się do samochodów, jego obserwacja wydaje się szczególnie odpowiednia dla dzisiejszego przemysłu samochodowego: projektowanie, rozwój i sprzedaż „zielonych” samochodów nie było łatwym zadaniem, dlatego pojazdy napędzane benzyną nadal rządzą drogami, a paliwa kopalne nadal stanowią prawie 75 procent światowego zużycia energii. Jednak wraz ze wzrostem cen benzyny i obawą o szkodliwe emisje, samochody napędzane alternatywnymi źródłami paliwa będą zyskiwać na znaczeniu. Doskonałym przykładem takiego samochodu jest pojazd na gaz ziemny, czyli NGV - jest on oszczędny, przyjazny dla środowiska i oferuje stosunkowo niski koszt posiadania..
Galeria zdjęć pojazdu na paliwo alternatywne
David McNew / Getty Images
Domowe urządzenie do tankowania gazu ziemnego, Phill, firmy FuelMaker, jest podłączone do Hondy Civic NGV - pojazdu na gaz ziemny. Zobacz zdjęcia pojazdów napędzanych paliwami alternatywnymi.
W tym artykule wyjaśnimy podstawową ideę pojazdów NGV, przyjrzymy się unikalnym wyzwaniom projektowym oraz zbadamy zalety i korzyści tej technologii.
Odkrycie Niektórzy uczeni spekulują, że ludzie mieszkający na Bliskim Wschodzie odkryli tę właściwość gazu ziemnego między 6000 a 2000 rpne, kiedy uderzenie pioruna spowodowało, że gaz ziemny wyciekł z ziemi. Chińczycy spalili gaz ziemny już w 211 rpne, aby wysuszyć sól kamienną znajdującą się w wapieniach. Wywiercili również pierwsze znane odwierty gazu ziemnego, używając bambusowych tyczek i prymitywnych wierteł, ale byli w stanie osiągnąć głębokość zaledwie 500 stóp. -Słowo „gaz” jest terminem mylącym, ponieważ jest używane do opisania wielu różnych substancji, które są podobne, ale nie dokładnie takie same. Na przykład „gaz”, który dodajesz do samochodu, to benzyna, jeden ze składników ropy naftowej lub ropa naftowa. Ropa naftowa to ciemna, lepka, płynna mieszanina związków powstałych pod ziemią w wyniku rozkładu starożytnych zwierząt morskich.
Gaz ziemny również pochodzi z rozpadu starożytnych organizmów, ale naturalnie przyjmuje postać gazową zamiast ciekłej. Gaz ziemny występuje powszechnie w połączeniu z ropą naftową. Pochodzi zarówno z roślin lądowych, jak i wodnej materii organicznej i tworzy się powyżej lub poniżej złóż ropy naftowej. Często rozpuszcza się w ropie naftowej pod wysokim ciśnieniem panującym w złożu. Istnieją również zbiorniki gazu ziemnego, zwanego gazem niezasocjowanym, które zawierają tylko gaz, a nie zawierają ropy.
 |
Gaz ziemny składa się głównie z metanu i innych gazów węglowodorowych. Węglowodory to związki organiczne złożone wyłącznie z pierwiastków węgla i wodoru. Węglowodory w gazie ziemnym nazywane są węglowodorami nasyconymi, ponieważ zawierają wodór i węgiel połączone ze sobą pojedynczymi wiązaniami. Jak pokazują wykresy, metan jest najprostszym węglowodorem nasyconym.
 |
Podobnie jak benzyna, gaz ziemny jest palny, co oznacza, że można go stosować w silniku spalinowym, takim jak benzyna. Ale samochody, które mogły spalać gaz ziemny, pojawiły się na scenie dopiero w latach trzydziestych XX wieku.
Wydobywamy gaz ziemny uwięziony w podziemnych zbiornikach poprzez wiercenie otworów w ziemi. Nowoczesna studnia, wyposażona w diamentowe wiertła, umożliwia wiercenie na głębokość dochodzącą do 25 000 stóp.
Wydobycie i przeróbka Większość nowoczesnych odwiertów prowadzi jednocześnie wydobycie ropy naftowej i gazu ziemnego. Część gazu ziemnego może być wykorzystywana, ponieważ pochodzi ze studni bez rafinacji, ale większość wymaga przetworzenia. Przetwarzanie gazu ziemnego polega na oddzielaniu wszystkich różnych węglowodorów i płynów od „mokrego” gazu ziemnego do „wyschnięcia”. Suchy gaz ziemny to czysty metan, który jest paliwem z wyboru w wielu zastosowaniach konsumenckich, w tym w pojazdach na gaz ziemny.Przez cały XIX wiek wykorzystanie gazu ziemnego pozostawało zlokalizowane, ponieważ nie było możliwości transportu dużych ilości gazu na duże odległości. W 1890 r. Wynalezienie szczelnego złącza rurociągu umożliwiło transport gazu na kilometry od źródła. Udoskonalenia w technologii rurociągów trwały przez następne dwie dekady, aż do praktycznego przesyłania gazu na duże odległości. Od 1927 do 1931 roku robotnicy zbudowali ponad 10 głównych systemów przesyłu gazu ziemnego w Stanach Zjednoczonych, dzięki czemu gaz ziemny stał się opłacalnym źródłem energii do wielu zastosowań. Niedobory ropy naftowej w późnych latach sześćdziesiątych i wczesnych siedemdziesiątych XX w. Spowodowały ponowne zainteresowanie gazem ziemnym jako paliwem, zwłaszcza w samochodach..
Dziś właściciele pojazdów na gaz ziemny mogą zatankować swoje samochody na jednej z 1300 stacji paliw zlokalizowanych w Stanach Zjednoczonych. Honda oferuje również osobistą pompę gazu ziemnego osobom, które kupią swojego Civica napędzanego gazem ziemnym. Pompa wykorzystuje istniejące w domu linie gazu ziemnego i może być zainstalowana za 500 do 1500 USD.
W następnej sekcji omówimy, jak projektowane są pojazdy na gaz ziemny.
Biogaz Gaz ziemny nie jest jedynym źródłem metanu. Metan można również uzyskać przez fermentację materii organicznej, takiej jak obornik, przy niskim poziomie tlenu. W takich warunkach bakterie będą wykorzystywać składniki odżywcze zawarte w oborniku jako źródło pożywienia i będą uwalniać metan i dwutlenek węgla jako produkty odpadowe. Ten metan, znany jako biogaz, można zbierać i wykorzystywać jako źródło paliwa. Pojazdy na gaz ziemny kierują się tymi samymi podstawowymi zasadami, co pojazdy napędzane benzyną. Innymi słowy, paliwo (w tym przypadku gaz ziemny) jest mieszane z powietrzem w cylindrze silnika czterosuwowego, a następnie zapalane przez świecę zapłonową, aby poruszać tłokiem w górę iw dół. Chociaż istnieją pewne różnice między gazem ziemnym a benzyną pod względem palności i temperatur zapłonu (patrz wykres poniżej), same pojazdy NGV działają na tych samych fundamentalnych zasadach, co pojazdy napędzane benzyną.
| własność | Gazu ziemnego | Benzyna | Diesel |
| Granice palności (% objętości w powietrzu) | 5-15 | 1,4-7,6 | 0,6-5,5 |
| Samozapłon Temperatura (°FA) | 842 | 572 | 446 |
| Szczytowy płomień Temperatura (°FA) | 3423 | 3591 | 3729 |
Mimo to konieczne są pewne modyfikacje, aby NGV działało wydajnie. Zmiany te dotyczą przede wszystkim zbiornika paliwa, silnika i podwozia.
Magazynowanie paliwa
Większość pojazdów NGV działa na sprężony gaz ziemny, więc paliwo zajmuje mniej miejsca. Na stacji benzynowej gaz jest sprężany do 3000-3600 funtów na cal kwadratowy, zanim zostanie wpompowany do wysokociśnieniowych cylindrów w kształcie rur, które są przymocowane z tyłu, u góry lub do podwozia pojazdu. Zbiorniki magazynowe wczesnych pojazdów NGV były nieporęczne i zajmowały większość przestrzeni ładunkowej pojazdu, ale opracowano nowsze, lżejsze butle. Nazywane zintegrowanymi systemami przechowywania (ISS), te całkowicie kompozytowe butle są zawarte w skorupie z włókna szklanego i piance pochłaniającej uderzenia, aby chronić je w razie wypadku. Cylindry mają również mniejszą średnicę, dzięki czemu trzy z nich można zmieścić razem w rozmiarze i kształcie przypominającym konwencjonalny zbiornik benzyny.
 Zdjęcie dzięki uprzejmości Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory |
Modyfikacje silnika
Po uruchomieniu silnika w NGV gaz ziemny przepływa z cylindrów do przewodu paliwowego. W pobliżu silnika gaz ziemny wchodzi do regulatora w celu obniżenia ciśnienia. Następnie gaz przepływa przez wielopunktowy układ wtrysku paliwa gazowego, który wprowadza paliwo do cylindrów. Czujniki i komputery regulują mieszankę paliwowo-powietrzną tak, aby świeca zapłonowa zapaliła gaz efektywnie spalając. Silnik na gaz ziemny zawiera również kute aluminium, tłoki o wysokim stopniu sprężania, hartowane gniazda zaworów wydechowych z niklu i wolframu oraz katalizator dostosowany do metanu.
 Zdjęcie dzięki uprzejmości Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory Zainstalowany silnik na gaz ziemny |
Modyfikacje podwozia
Konieczne mogą być pewne modyfikacje zawieszenia NGV, aby stworzyć miejsce na pojemniki do przechowywania paliwa. W tylnej części pojazdu zawieszenie wahaczy poprzecznych czasami zastępuje zawieszenie z wahaczami poprzecznymi, które jest standardem w wielu samochodach z silnikami benzynowymi. Tworzy to więcej otwartej przestrzeni w tylnym podwoziu, ale nadal zapewnia płynną i wygodną jazdę. Pojazdy NGV usuwają również koło zapasowe i podnośnik, co pozwala na płaski plan piętra. Opony typu „run flat”, takie jak Extended Mobility Tires firmy Goodyear Tire, są instalowane w celu skompensowania braku koła zapasowego i podnośnika.
 Zdjęcie dzięki uprzejmości Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory |
Różnice w tankowaniu
Trochę inaczej może być też tankowanie pojazdu na gaz ziemny. Miejsce tankowania zwykle znajduje się z przodu pojazdu, chociaż w niektórych NGV, takich jak Honda Civic GX, punkt tankowania znajduje się z tyłu. NGV można zatankować za pomocą pompy „szybkiego napełniania” w mniej więcej tym samym czasie, jaki jest potrzebny do tankowania dowolnego pojazdu napędzanego benzyną lub olejem napędowym. Alternatywnie, NGV można zatankować w ciągu pięciu do ośmiu godzin, stosując metodę „powolnego napełniania”. Domowe stacje benzynowe oferowane przez Hondę to stacje wolno napełniające się, wymagające od właścicieli samochodów tankowania pojazdów przez noc.
Następnie omówimy, jakie zalety mają pojazdy napędzane gazem ziemnym w stosunku do pojazdów napędzanych benzyną, a także wady.
Największą zaletą pojazdów NGV jest to, że zmniejszają one szkodliwe dla środowiska emisje. Pojazdy na gaz ziemny mogą osiągnąć nawet 93% redukcję emisji tlenku węgla, 33% redukcję emisji różnych tlenków azotu i 50% redukcję reaktywnych węglowodorów w porównaniu z pojazdami benzynowymi. NGV wykazują również wyższe emisje cząstek stałych 10 (PM10). Cząsteczki PM10 transportują i osadzają toksyczne materiały w powietrzu. NGV działające w silnikach wysokoprężnych mogą zmniejszyć emisje PM10 dziesięciokrotnie.
Pojazdy na gaz ziemny oferują również następujące korzyści:
| Buduj a kupuj NGV można budować od podstaw, uwzględniając ulepszenia projektowe opisane powyżej. Całkowicie nowy pojazd na gaz ziemny kosztuje od 4000 do 8000 USD więcej niż porównywalny samochód benzynowy. Możliwe jest również zmodyfikowanie konwencjonalnych pojazdów benzynowych do zasilania gazem ziemnym. To również może być kosztowne, ponieważ modyfikacje kosztują zazwyczaj od 3000 do 5000 USD. Pojazdy napędzane wyłącznie gazem ziemnym nazywane są „dedykowanymi” NGV. Pojazdy, które mogą być zasilane zarówno gazem ziemnym, jak i benzyną, nazywane są pojazdami „dwupaliwowymi”. W pojazdach dwupaliwowych kierowca może bezpiecznie przełączać się z jednego paliwa na drugie podczas jazdy. |
- NGV są bezpieczniejsze. Zbiorniki paliwa w NGV są grubsze i mocniejsze niż zbiorniki na benzynę lub olej napędowy. Od ponad dwóch lat w Stanach Zjednoczonych nie było pęknięcia zbiornika paliwa NGV.
- Koszty gazu ziemnego są niższe niż benzyny. Średnio gaz ziemny kosztuje jedną trzecią mniej niż benzyna na stacjach benzynowych.
- Gaz ziemny jest wygodny i obfity. W Stanach Zjednoczonych istnieje dobrze rozwinięta infrastruktura rurociągów, która dostarcza gaz ziemny do prawie każdego obszaru miejskiego i większości obszarów podmiejskich. W Stanach Zjednoczonych jest ponad 1300 stacji paliw NGV, a każdego dnia przybywa ich więcej.
- Ceny gazu ziemnego wykazują znaczną stabilność w porównaniu z cenami ropy. Historycznie rzecz biorąc, ceny gazu ziemnego wykazywały znaczną stabilność cen w porównaniu z cenami paliw ropopochodnych. Ta stabilność ułatwia dokładne planowanie kosztów długoterminowych.
- NGV mają niższe koszty utrzymania. Ponieważ gaz ziemny spala się tak czysto, powoduje mniejsze zużycie silnika i wydłuża czas między regulacjami a wymianą oleju.
Niedogodności
Jedną z największych skarg na pojazdy NGV jest to, że nie są tak pojemne jak samochody benzynowe. Dzieje się tak, ponieważ pojazdy NGV muszą zrezygnować z cennego ładunku i przestrzeni bagażowej, aby pomieścić butle do przechowywania paliwa. Co więcej, zaprojektowanie i zbudowanie tych butli może być kosztowne - co jest czynnikiem przyczyniającym się do wyższych kosztów całkowitych pojazdu na gaz ziemny w porównaniu z samochodem z silnikiem benzynowym.
 Zdjęcie dzięki uprzejmości Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory Tylne podwozie z cylindrami paliwowymi |
Inną wadą jest ograniczony zasięg jazdy pojazdów NGV, który jest zwykle o połowę mniejszy niż w przypadku pojazdu z silnikiem benzynowym. Na przykład Civic GX Hondy na gaz ziemny może przejechać do 220 mil bez tankowania. Typowy Civic z silnikiem benzynowym może przejechać około 350 mil bez tankowania. Gdyby dedykowanemu NGV zabrakło paliwa na drodze, należałoby go odholować do domu właściciela lub do lokalnej stacji tankowania gazu ziemnego, co może być trudniejsze do znalezienia niż „zwykła” stacja benzynowa.
Na koniec należy zauważyć, że gaz ziemny, podobnie jak benzyna, jest paliwem kopalnym i nie można go uznać za zasób odnawialny. Chociaż rezerwy gazu ziemnego w Stanach Zjednoczonych są nadal znaczne, nie są one niewyczerpane. Niektórzy przewidują, że pozostało wystarczających zasobów gazu ziemnego na kolejne 67,1 lat, zakładając kontynuację wydobycia z 2003 roku.
Pomimo niektórych zalet oferowanych przez NGV, nadal są one stosunkowo rzadkie. Według Natural Gas Coalition obecnie po drogach w Stanach Zjednoczonych jeździ 130 000 pojazdów NGV, a na całym świecie ponad 2,5 miliona. Aby spojrzeć na to z perspektywy, weźmy pod uwagę, że w 2001 roku zarejestrowano 142,5 miliona pojazdów - co oznacza, że liczba pojazdów napędzanych gazem przewyższa liczbę pojazdów NGV prawie 1100 do jednego w Stanach Zjednoczonych. A jednak ponad 40 różnych producentów, w tym Ford, General Motors, Toyota i Volvo, produkuje obecnie pojazdy NGV.
 Zdjęcie dzięki uprzejmości Hondy Domowe urządzenie do tankowania firmy Phill |
Podczas gdy pojazdy takie jak Civic GX i E 200 NGT są dostępne tylko na bardzo ograniczonych rynkach (pierwsze w niektórych zachodnich stanach, drugie w Europie), oczekuje się, że pojazdy NGV staną się bardziej dostępne dla konsumentów w ciągu najbliższych dwóch dekad, zwłaszcza ponieważ cena ropy nadal rośnie. Kiedy to się stanie, bycie zielonym będzie trochę łatwiejsze.
Aby uzyskać więcej informacji na temat pojazdów na gaz ziemny i powiązanych tematów, skorzystaj z łączy na następnej stronie.
| Floty NGV Silne paliwowo floty, które codziennie podróżują wiele mil, od lat wykorzystują gaz ziemny. Obejmuje to floty taksówek, autobusy tranzytowe i szkolne, autobusy lotniskowe, pojazdy budowlane, śmieciarki, samochody dostawcze i pojazdy do robót publicznych. Dlaczego floty są szczególnie przystosowane do gazu ziemnego? Po pierwsze, większa liczba pojazdów sprawia, że konwersja pojazdów lub ich bezpośredni zakup jest bardziej ekonomiczna. Ale co ważniejsze, pojazdy floty są centralnie konserwowane, dzięki czemu proces tankowania jest wygodny i niezawodny. Wiele długodystansowych ciężarówek i autobusów jeździ na innym gazie ziemnym, zwanym skroplonym gazem ziemnym lub LNG. LNG jest wytwarzany przez schłodzenie gazu ziemnego do -260 ° F, skraplanie go w ciecz. Forma płynna jest znacznie bardziej gęsta, a zatem ma więcej energii potencjalnej w stosunku do zajmowanej przestrzeni. Oznacza to, że więcej energii można przechowywać w tej samej ilości miejsca w samochodzie lub ciężarówce. |
Dziękuję Dziękuję Jeff Beckman za pomoc przy tworzeniu tego artykułu.
Powiązane artykuły
- Jak działają samochody hybrydowe
- Jak działają samochody elektryczne
- Jak działają ceny gazu
- Jak działa wiercenie ropy
- Jak działa rafinacja ropy naftowej
Więcej świetnych linków
- Strona edukacyjna Stowarzyszenia Dostawców Gazu Ziemnego
- Koalicja na rzecz pojazdów na gaz ziemny
- Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johna Hopkinsa
- Witryna internetowa Hondy Civic GX
- Pojazdy na gaz ziemny - Pacific Gas & Electric Company
Źródła
- Dickson, T.R. Wprowadzenie do chemii, 7th ed. Nowy Jork: John Wiley &
Sons, Inc.. - Durbin, D. "Honda oferuje pierwszy pojazd na gaz ziemny oraz dom w sprzedaży detalicznej
stacja paliw "The Detroit News. 22 kwietnia 2005 r.
http://www.detnews.com/2005/autosinsider/0504/22/autos-159034.htm - Encyclopedia Britannica 2005, s.v. "gazu ziemnego." CD-ROM, 2005.
- GermanCarFans.com.
http://www.germancarfans.com/news.cfm/newsid/2050207.006 - Witryna internetowa Hondy Civic GX
http://automobiles.honda.com/models/model_overview.asp?ModelName=Civic+GX&bhcp=1 - Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johna Hopkinsa.
http://www.jhuapl.edu/programs/trans/ANGV.htm - Świat bezpieczeństwa gazu ziemnego.
http://www.ngridsafetyworld.com/ngsw/more/vehicles.html - Strona edukacyjna Stowarzyszenia Dostawców Gazu Naturalnego.
http://www.naturalgas.org/ - Pojazdy na gaz ziemny. Pacific Gas & Electric Company.
http://www.pge.com/about_us/environment/natural_gas_vehicles/ - Koalicja na rzecz pojazdów na gaz ziemny. http://www.ngvc.org/ngv/ngvc.nsf
- Forum pojazdów na gaz ziemny. http://www.ngv.org/ngv/ngvorg01.nsf
- Parfit, M. „Powering the Future”, National Geographic. Sierpień 2005, s.
2-31. - Wright, Michael i Mukul Patel, wyd. 2000. Scientific American: Jak
to działa dzisiaj. Nowy Jork: Crown Publishers.