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 vyšel 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
