Automobilové palivo: zemní plyn

Podle Evropské strategie pro nízko emisní mobilitu produkuje odvětví dopravy bezmála jednu čtvrtinu evropských emisí skleníkových plynů a je hlavním zdrojem znečištění ovzduší ve městech. Ke snížení emisí může přispět i přechod na některá alternativní paliva, například zemní plyn. Díky palivářským vlastnostem je to perspektivní alternativa k benzinu a naftě.

Výtah z článku, který vyjde v časopise Energie 21 č. 6/2017.

Širší využití zemního plynu jako automobilového paliva v ČR je v souladu s Národním akčním plánem čisté mobility (NAP ČM) pro období 2015–2018 s výhledem do roku 2030 i se Státní energetickou koncepcí ČR a má podporu ve směrnici Evropského parlamentu a Rady 2014/94/EU o zavádění infrastruktury pro alternativní paliva.

Zemní plyn může být uložen na vozidle buď jako stlačený (CNG = Compressed Natural Gas), nebo zkapalněný (LNG = Liquefied Natural Gas).

Hlavní složkou zemního plynu je metan, jeho obsah v plynu z různých míst těžby je v rozmezí od 80 do 99 %. Do ČR je přiváděn ruský plyn s obsahem přibližně 97 až 98 % obj. metanu, norský plyn obsahuje přibližně 85 % obj. metanu. Dalšími složkami zemního plynu jsou vyšší uhlovodíky, dusík a oxid uhličitý a stopově další plyny.

Zemní plyn je vhodným palivem zejména pro zážehové motory. Jak je patrno z tabulky, má vysokou výhřevnost a vysokou odolnost proti klepání – oktanové číslo měřené výzkumnou metodou přibližně 125. Při jeho spalování vzniká méně skleníkových plynů než při spalování benzínu. Stechiometrickým spálením 1 kg benzinu vzniká 3,13 kg oxidu uhličitého, spálením 1 kg nafty vzniká 3,21 kg oxidu uhličitého a spálením 1 kg zemního plynu pouze 2,75 kg oxidu uhličitého.

Vozidlové zážehové motory na zemní plyn spalují zpravidla stechiometrickou palivovou směs a pomocí třísložkového katalyzátoru se snižují plynné výfukové škodliviny oxid uhelnatý, uhlovodíky a oxidy dusíku.

Zemní plyn může být použit i pro vznětové motory, kdy se pod vysokým tlakem vefukuje přímo do válců motoru a zapaluje se vstřikem malé dávky nafty. Jedná se o vznětový pracovní oběh označovaný HPDI (High Pressure Direct Injection), u kterého se dosahuje vyšší celkové účinnosti motoru než u motoru zážehového.

Tab. – Průměrné parametry zemního plynu, automobilového benzínu a motorové nafty (ceny paliv u čerpacích stanic v ČR jsou z počátku listopadu 2017)

Parametr/palivo Zemní plyn Benzín BA 95 Motorová

nafta

Hustota kapaliny při 15 °C (kg/m3) 415 745 822
Hustota plynu při 15 °C (kg/m3) 0,69
Výhřevnost (MJ/kg) 49,4 42,7 42,5
Výhřevnost (kWh/kg) 13,72 11,86 11,80
Oktanové číslo (výzkumná metoda) 125 95
Cena paliva (Kč/kg) 24,6 40,67 35,64
Cena 1 kWh energie (Kč) 1,79 3,42 3,02
Spotřební daň (Kč/kg) 2,0 17,23 13,32
Spotřební daň za 1 kWh energie (Kč) 0,15 1,45 1,13

 

Hlavními přednostmi použití zemního plynu jako automobilového paliva v porovnání s benzínem a naftou jsou z obecného pohledu úspory ropy, téměř nulová tvorba pevných částic, již zmíněná mírně nižší produkce oxidu uhličitého a v důsledku nízké spotřební daně též jeho relativně nízká cena, viz cenové údaje v tabulce. Z hlediska vzniku a průběhu požáru při havárii vozidla je zemní plyn v porovnání s benzinem díky svým fyzikálním vlastnostem (zejména vysoká teplota zapálení, nižší měrná hmotnost než vzduch) poměrně bezpečným palivem.

Jako nevýhody paliva zemní plyn lze uvést zejména vyšší ceny vozidel s hmotnějšími palivovými nádržemi a v případě CNG kratší dojezd vozidel, v ČR řídkou síť plnicích stanic, delší dobu plnění nádrží a zákaz parkování vozidel v podzemních hromadných garážích a parkovacích domech. Vyšší jsou nároky na servis vozidel.

Výhodou CNG v porovnání s benzínem a naftou jeho nízké zatížení spotřební daní. Spotřební daň připadající na 1 kWh energie je u CNG 0,15 Kč, u benzinu 1,45 Kč a u nafty 1,13 Kč. Nízká spotřební daň je zafixována až do roku 2019 a není známo, jak se bude dále vyvíjet. Očekávání, že dojde ke zvýšení daně, již dnes nepříznivě ovlivňuje zájem o nákup vozidel na CNG.

Odhad budoucího počtu vozidel na CNG je v NAP ČM proveden ve čtyřech variantách scénářů závislých hlavně na chování státu a plynárenských společností. Optimistický scénář předpokládá pro využití CNG jako automobilového paliva mj. zachování nízké spotřební daně, nulovou silniční daň a výraznou finanční podporu infrastruktury a nákupu některých vozidel na CNG ze strany státu a dotacemi z Evropské unie.

(Článek byl napsán na Technické univerzitě v Liberci za institucionální podpory MŠMT ČR v roce 2017).

Doc. Ing. Josef Laurin, CSc., Technická univerzita v Liberci

Obrázky:

Škoda Octavia G-TEC má přeplňovaný motor 1,4 TSI o výkonu 81 kW. Foto archiv autora

CNG je na vozidlech přechovávaný v tlakových nádobách. Foto archiv autora

Zástupcem vozidel na LNG je například tahač Iveco Stralis NP 400 LNG/CNG. Foto archiv/Polish LNG Platform

 

 

 

 

 

 

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *