hirdetés
hirdetés

Gázóriások

Földgázüzemű nehézgépjárművek

A fölgázüzemű járműveknél kiemelt figyelmet kapnak a személyautók, kisteherautók és buszok, pedig a gázüzemű "nagyvasaknál" is fontos szempont a környezetbarát működés. 

hirdetés

A környezetbarát működés nem csak a szállítóeszközöknél, de a jóval nagyobb járműveknél is fontos szempont. Mai cikkünkben a gázüzemű nehézteherautókról, mozdonyokról és hajókról lesz szó, illetve utánajárunk annak is, hogy a szimpla környezettudatos gondolkodáson felül miért is ér(het)i meg, ha a nehézjárművek a hagyományos gázolaj helyett környezetbarát földgázzal üzemelnek.

Vegyes LNG-gázolaj üzemű Caterpillar bányadömper. A gép oldalán látszik a gáztartály. A teherautó 12 hengeres, 1800 lóerős dízelmotorja üzemelhet tisztán gázolajjal, vagy vegyes gázolaj-földgáz-üzemben, a befecskendezett üzemanyagkeverékben maximum 70 % lehet az LNG aránya
Vegyes LNG-gázolaj üzemű Caterpillar bányadömper. A gép oldalán látszik a gáztartály. A teherautó 12 hengeres, 1800 lóerős dízelmotorja üzemelhet tisztán gázolajjal, vagy vegyes gázolaj-földgáz-üzemben, a befecskendezett üzemanyagkeverékben maximum 70 % lehet az LNG aránya

LNG és CNG – ideális gázok?

A földgáz alapú motorhajtó anyagoknak alapvetően két típusa van elterjedőben manapság a világon; a nagy nyomáson tárolt, de gáz halmazállapotú sűrített földgáz (CNG) és a légkörinél kisebb nyomáson, igen alacsony hőmérsékleten (-160 Celsius-fokon), cseppfolyós állapotban tartott LNG. Vannak különleges gázüzemanyagok is, például az égési jellemzők javítása érdekében hidrogénnel kevert sűrített földgáz, a HCNG, illetve a porózus anyagokban, kötött állapotban tárolt abszorbált földgáz, az ANG, de mi most csak az első kettővel foglalkozunk (a közismertnek mondható autógáz, az LPG a közhiedelemmel ellentétben nem földgáz-, hanem kőolaj-származék).

A híres Tesla autógyár nyomán szintén a szerbhorvát feltaláló után elnevezett Nikola Motors vadonatúj LNG-tüzelésú gázturbina-elektromos vontatója. A kamiont egy 2000 (!) lóerős cseppfolyósföldgáz-tüzelésű kompakt gázturbina hajtja, de nem közvetlenül a kerekeket, hanem a modern hibridautókhoz hasonlóan generátorokon és villanymotorokon keresztül. A vontató hatalmas, 320 kWh-s akkumulátora elméletileg 1800 km-es hatótávolságot ígér
A híres Tesla autógyár nyomán szintén a szerbhorvát feltaláló után elnevezett Nikola Motors vadonatúj LNG-tüzelésú gázturbina-elektromos vontatója. A kamiont egy 2000 (!) lóerős cseppfolyósföldgáz-tüzelésű kompakt gázturbina hajtja, de nem közvetlenül a kerekeket, hanem a modern hibridautókhoz hasonlóan generátorokon és villanymotorokon keresztül. A vontató hatalmas, 320 kWh-s akkumulátora elméletileg 1800 km-es hatótávolságot ígér

A földgáznak – noha a közlekedésben motorhajtó anyagként betöltött szerepe egyelőre még még nem jelentős, előrejelzések szerint a 2020-as évek elejére válhat azzá – számos előnye van az olajhoz, a cseppfolyós PB-gázhoz (LPG-hez) képest, ha motorok meghajtásáról van szó. A folyékony földgáz – tisztasága és összetétele miatt – sokkal tökéletesebben ég, mint a benzin vagy a gázolaj; mivel 90 %-ban tiszta metánt tartalmaz (kisebb részben található benne etán, propán és bután, illetve minimális mennyiségben nitrogén). Mivel jórészt alacsony széntartalmú szénhidrogénekből áll, az földgázüzemű gépek szilárdrészecske-kibocsátása szinte 0-nak tekinthető, az üzemanyag gyakorlatilag szén-dioxiddá és tiszta vízzé ég el. Az LNG esetében a cseppfolyós halmazállapotnak további előnyei vannak, ugyanis jóval nagyobb a sűrűsége, tehát az adott térfogatra vetített (volumetrikus) energiatartalma, mint a gáz halmazállapotban tárolt CNG-nek. A két üzemanyag tömegre vetített fűtőértéke (50 MJ/kg, átszámítva kb. 14 kWh/kg) megegyezik, azonban az LNG-nek a folyékony halmazállapotnak köszönhetően több mint kétszer akkora a sűrűsége, mint a CNG-nek (LNG: 450 kg/m3, CNG: 190 kg/m3), azaz ugyanakkora helyen ennyivel több energia tárolható el a folyékony földgázban (a két adatból kiszámítható, hogy az LNG-nek 22,5 MJ/liter a térfogatra vetített energiatartalma, ami nagyjából kétharmada a gázolajénak). Ez igen nagy előnyt jelent olyan üzemanyagoknál, ahol a különleges tulajdonságok miatt a tartályt nem lehet a hagyományos tüzelőanyagoknál megszokott amorf alakúra tervezni, csak a helyigényes gömb, henger és tórusz („fánk”) formák jöhetnek szóba.

Egy új üzemanyagnál a fenntarthatóság mellett persze a legfontosabb kérdés az, hogy mennyibe kerül. E cikk írásakor Ausztráliában átlagosan 1,2 dollár/liter áron mérték a gázolajat, és 50 centért az LNG-t – azaz a gázolaj átszámítva 250 Ft/l-be került, a cseppfolyós gáz literéért pedig 110 forintot kértek. Elvonatkoztatva a hatalmas különbségektől, amelyek az itthoni és az ausztráliai üzemanyagárak között vannak, látható, hogy az LNG sokkal olcsóbb, mint a gázolaj, még a két üzemanyag energiatartalma közötti különbségeket beleszámítva is; míg a gázolaj fajlagos energiaköltsége 28 Ft/kWh, az LNG-é mindössze 18 Ft/kWh-ra jön ki; (természetesen ez csak a déli kontinensen árult üzemanyagokra igaz, más országokban lehetnek eltérések).

Modern LNG-töltőállomás Amerikában
Modern LNG-töltőállomás Amerikában

A CNG és az LNG közös hátránya, hogy a sűrűségük még sűrítés/cseppfolyosítás ellenére is elmarad a benzinétől és a gázolajétól (750-800 kg/m3), emiatt egyrészt nagyobb fogyasztással, azaz hatótáv-csökkenéssel kell számolni, másrészt pedig a már említett probléma (nyomásálló, hőszigetelt tartályokban tárolhatók csak) is fennáll. A két hátrány “eredőjeként” adott jármű esetén ugyanakkora hatótávhoz többször akkora helyet kell kialakítani az LNG vagy a CNG esetében, azaz olyan járműveknél, ahol a helykínálat kiemelten fontos (kiskategóriás személyautók, motorkerékpárok) egyelőre nem valós alternatíva. Nagyobb szállítóeszközöknél, ahol a nagy tartályok elhelyezése nem akkora probléma, a jövőben komoly népszerűségre számíthat a cseppfolyósgáz-üzem, mivel már most világosan látszik, hogy a dízelmotorok károsanyag-kibocsátásán érdemben javítani csak óriási pluszköltséggel lehet. A már most is csak igen drágán fejleszthető dízel befecskendező-rendszerek (és ezzel együtt a dízelmotorok) ára egy idő után elérheti azt a szintet, hogy a költséges nyomásálló/hőszigetelt gáztartályok ellenére is megéri majd gázzal közlekedni. Ez az átállás főleg a nagy fogyasztású, nagy elegytömeget mozgató járműveknél érheti meg majd különösen (kamionok, mozdonyok, teherszállító hajók), ahol megfelelő körülmények (például olcsó, helyben hozzáférhető gázforrások) esetén már a jelenlegi helyzetben is kedvezőbb földgázt használni.

Bizonyos értelemben már napjainkban is megéri a dízelüzemet gázüzemmel helyettesíteni és/vagy kiegészíteni. Léteznek ugyanis olyan dízelmotorok, amelyek képesek a vegyes gázolaj + földgáz üzemre is. A két tüzelőanyag égési jellemzők tekintetében jól kiegészíti egymást; a gázolaj tökéletlen égését a gázbefecskendezéssel lehet javítani, a földgáz alacsonyabb energiatartalmát és túl magas gyulladási hőmérsékletét pedig a gázolaj csökkenti le (amely miatt a CNG-üzemű buszok és kamionok motorjai az Otto-motorokhoz hasonlóan szikragyújtással működnek – ettől még nem benzinmotorok, égésterükben ugyanúgy a gyorsjárású dízelmotorokra jellemző Sabathé-körfolyamat zajlik, csak a magas gyulladási hőmérsékletű CNG-t gyújtják be gyertyával). A tény, hogy a földgázüzem olcsóbb a gázolajosnál, már csak hab a tortán.

Nehéz, nehezebb, legnehezebb

Míg idehaza épp csak elkezdtek terjedni a CNG-üzemű nehézjárművek (buszok, városi teherautók), a világ más részein komoly hagyománya van a környezetbarát üzemanyagnak. Amerikában például a napjainkban már több száz olyan töltőállomás van, ahol a kamionok gázolaj mellett cseppfolyós földgázt is tankolhatnak (ez persze a kontinensnyi országban nem jelent túl sűrű hálózatot, de az LNG-kutak gyakoriság ugrásszerűen növekszik, mióta az USA az elmúlt években komoly gázhatalommá vált). Az LNG-tüzelésű kamionok elterjedését segíti az amerikaiak sajátságos hozzáállása a dízelmotorokhoz. Míg a személyautók és a könnyű tehearutók között viszonylag kevés dízelmotoros változat akad odaát, az amerikai áruszállítás szinte teljes egészében a gázolajtüzelésű járművekre épül. A szállítás kiemelten nagy százaléka zajlik közutakon, de a vasúti teherszállítás gyakorlatilag az egésze is nem villamosított vonalakon zajlik. Emiatt – főleg a hatalmas városokban – komoly problémát jelent a dízelek által okozott koromszennyezés, amelyet a következő évtized végére, azaz 2030-ra a töredékére akarnak visszaszorítani az Egyesült Államokban. A csökkentést részben a vonalak villamosításával (és akkumulátoros járművek alkalmazásával), részben pedig a dízelmozdonyok földgáztüzelésűvé alakításával szeretnék elérni. Ez a trend nyomokban már napjainkban is fellelhető, nem egy olyan képet lehet találni a megfelelő fórumokon, ahol egy vagy több óriási amerikai dízelmozdony egy több tízezer literes LNG-tartálykocsival van összekapcsolva, és azt a gőzmozdonyokhoz hasonlóan szerkocsiként használva, koromkibocsátás nélkül, földgáztüzeléssel üzemel.

Közös LNG-szerkocsiból üzemelő dízelmozdonyok Kanadában
Közös LNG-szerkocsiból üzemelő dízelmozdonyok Kanadában

A másik gáznagyhatalom, Oroszország is közlekedtet gázüzemű vasúti járműveket, amire több oka is van. Egyrészt a gáz ott könnyen, kis költséggel előállítható, másrészt pedig a hatalmas országban az óriási távolságok miatt még jobban megéri az olcsóbb gáztüzelés alkalmazása. A transzszibériai vasúton zajló nagy elegytömegű teherforgalom körülményei sok tekintetben a tengeri áruszállításra emlékeztetnek (nagy távolság, kevés megállás), így az oroszoknak igen különleges, LNG-tüzelésű gázturbinás mozdonyaik is vannak. A több mint 11 ezer lóerős, 12 tengelyes, kétszekciós (csuklós) gépszörnyetegek akár 16 ezer tonnás tehervonatokat is képesek továbbítani. E mozdonyok további különlegessége a modulszerűen cserélhető gáztartály, amelyet kiürülésekor nem megtankolnak, hanem a sima PB-gázpalackokhoz hasonlóan egy teli tartályra cserélnek „tankoláskor” (az LNG-tankolás az alacsony hőmérsékletek és a hatalmas mennyiségek miatt ugyanis időigényes, bonyolult és veszélyes, ha nem megfelelő telephelyen végzik).

GT1-001 pályaszámú cseppfolyósföldgáz-tüzelésű orosz gázturbina-elektromos tehermozdony. Az óriási, több mint 300 tonnás, 12 tengelyes, 11 ezer lóerős mozdony a legerősebb, nem külső forrásból táplált vasúti jármű a világon. Teljesítményét csak néhány villanymozdony és nagysebességű villamos motorvonat szárnyalja túl
GT1-001 pályaszámú cseppfolyósföldgáz-tüzelésű orosz gázturbina-elektromos tehermozdony. Az óriási, több mint 300 tonnás, 12 tengelyes, 11 ezer lóerős mozdony a legerősebb, nem külső forrásból táplált vasúti jármű a világon. Teljesítményét csak néhány villanymozdony és nagysebességű villamos motorvonat szárnyalja túl

Repültek/úsztak még

Repülőgépeknél a rossz helykihasználás és a kedvezőtlen volumetrikus hatásfok (túl sok üzemanyag kell ugyanakkora távolság megtételéhez, ami nem fér el a gépben) miatt eddig nem nagyon sikerült megvetnie a lábát a gáztüzelésnek, annak ellenére sem, hogy a repülésnek a szállítási teljesítményéhez képest elég nagy a szénlábnyoma (a hajózáshoz és a vasúthoz képest többszörös), hiszen a repülőgépek nagy része – ha nem is dízelmotorral megy – a gázolajhoz hasonló összetételű kerozint éget el. Az elmúlt évtizedekben azért volt próbálkozás a földgázüzemű repülőgépek kifejlesztésére (pl. 1988-ban a Tupoljev Tu-154-ből készült el egy CNG-vel és sűrített hidrogénnel is működőképes példány), de egyelőre csak kisméretű, hobbicélra alkalmas magánrepülőgépeknél látszik sikeresnek ez az elképzelés.

Aviat Husky CNG200hp, vegyes CNG-benzin üzemű kisrepülőgép
Aviat Husky CNG200hp, vegyes CNG-benzin üzemű kisrepülőgép

Nagyobb jövője lehet a földgáz-, azon belül is az LNG-meghajtásnak a hajózás területén. Számos olyan hajó létezik, amely a nagyon szennyező nehézolaj és gázolaj helyett földgázt használ dízelmotorjaiban vagy gázturbináiban. A gáztüzelésű hajóknak akkor lehet majd igazán komoly létjogosultsága, ha a már most is aggasztó méreteket öltő kikötői környezetszennyezés miatt egyes kelet-ázsiai városok tényleg beváltják fenyegetéseiket, és a korszerűtlen dízelmotorokkal felszerelt hajókat kitiltják a kikötőkből, hajózási útvonalakról. A nagy távolságú és –tömegű vízi teherszállítás mellett a kishajó-forgalomban kaphat még szerepet a földgáz. Számos olyan tenger- és folyóparti nagyváros, amelynél a helyi tömegközlekedésben számottevő szerepe van a helyi hajójáratoknak, jelezte, hogy a földgázmotoros hajókkal szeretné környezetbarátabbá tenni az utasszállítást (néhány éve Budapesten is felmerült, hogy a régi BKV-hajókat a jövőben LNG-üzemű gyorshajójáratokkal váltsák le).

Egy vegy LNG-gázolaj üzemre képes konténerhajó terve. A fedélzeten két tartályban összesen közel kétmillió liter folyéony földgázt tárolnának, és hajtanák meg vele a vegyes üzemű hajódízeleket
Egy vegy LNG-gázolaj üzemre képes konténerhajó terve. A fedélzeten két tartályban összesen közel kétmillió liter folyéony földgázt tárolnának, és hajtanák meg vele a vegyes üzemű hajódízeleket

Veit András
a szerző cikkei

hirdetés
Ha hozzá kíván szólni, jelentkezzen be!
 
hirdetés
hirdetés
hirdetés

Kiadónk társoldalai

hirdetés