- Strategické – nahrazení části ropných produktů (nafta, benzín, LPG) jinými alternativními palivy, které nepodléhají prudké cenové volatilitě. Jedním z nich je i zemní plyn, ve stlačené formě (CNG) a kapalné (LNG)
- Ekologie – přínos zemního plynu pro životní prostředí je, že zemní plyn je z více než 95% tvořen nejjednodušším uhlovodíkem – metanem. Motory spalující zemní plyn tak vykazují vysokou redukci škodlivin vypouštěných do ovzduší, žádné prachové částice
- Cenové důvody – palivové náklady na pohon CNG jsou přibližně o 30 – 40% nižší
Předností LNG technologie je velká kompaktnost zkapalněného zemního plynu. Zemní plyn zkapalní za tlaku 1 bar při teplotě -161° C. Jeden normální m3 zemního plynu zabírá po zkapalnění objem 1,7 litru. To umožňuje ekonomickou přepravu paliva k plnící stanici a také umístění velkého množství plynu v kapalném stavu v nádržích vozidla.
Zkapalněný zemní plyn se převáží v superizolovaných dvouplášťových nádobách při poměrně nízkých tlacích (do 10bar). Návěsová cisterna pojme kolem 22 tun zkapalněného zemního plynu, 40´ISO kontejner kolem 16 tun. Obvykle se volí maximální konstrukční tlaky nádob 4 až 7 bar pro přepravní cisterny, 12,5 bar pro skladování a 16 bar pro vozidlové nádrže. Skutečné provozní tlaky jsou kolem 1 baru při přepravě a u vozidlových nádrží pak podle potřeby motoru 3 až 10 bar. Kompaktnost paliva umožňuje nízkou hmotnost a malý objem nádrží, což má příznivý dopad na užitkové vlastnosti vozidla i na zvětšení jeho dojezdu.
Další velkou předností LNG technologie je nezávislost čerpacích stanic na rozvodu potrubního plynu. Tyto stanice mohou stát kdekoliv. Čerpací stanice LNG se vyznačují jednoduchou konstrukcí, tichým chodem, nízkými investičními náklady, nepatrnou energetickou náročností na samotné stanici a nízkými náklady na její údržbu oproti srovnatelným CNG stanicím.
Princip technologie plnících stanic LNG
Doprava LNG silničními cisternami na plničku je analogická s klasickými palivy. LNG je na stanicích skladován ve dvouplášťových vakuově izolovaných zásobnících, které mají u běžných velikostí plnících stanic objem v desítkách m3 (typicky 60 – 70m3). V průběhu skladování nedochází k žádným ztrátám plynu, neboť odpar kapaliny je více než kompenzován zvětšujícím se objemem pro páru a při plnění zásobníku kondenzují páry v doplňované kapalině.
Funkce čerpacích stanic je obdobná jako u běžných kapalných paliv. LNG je ze zásobníku čerpáno pomocí ponorného čerpadla umístěného v samostatné izolované nádrži blízko LNG zásobníku, přes výdejní stojan do dvouplášťové superizolované vozidlové nádrže. Čerpadla LNG mají oproti kompresorům nepatrné náklady na údržbu a značně menší četnost a trvání odstávek. Výdejní stojan LNG může plnit nádrž vozidla průtokem až 190 l / minutu (to odpovídá 122 Sm3 plynu/min), tedy asi 3x rychleji než průměrný rychloplnící stojan CNG.
Zařízení na palubě LNG vozidel
Palivo je ve vozidle uskladněno v superizolovaných nádržích, konstruovaných pro nízkou teplotu LNG. Nádrže LNG se mohou umístit pod podlahou autobusu nebo na zádi nad motorem či na střeše autobusu. U tahačů jsou nádrže umístěny na boku šasi stejně jako běžné naftové nádrže. Provozní tlak v nádrži se udržuje pomocí regulátoru na konstantní hodnotě podle typu motoru obvykle někde mezi 3 až 10 bar.
LCNG technologie
Zkapalněný zemní plyn je možno využít také pro tankování CNG vozidel pomocí tak zvaného LCNG systému. Jedná se o výrobu stlačeného plynu kompresí LNG v kapalném stavu a následným odpařením a ohřátím při vysokém tlaku. Princip těchto plnících stanic je následující :
Na začátku procesu je nízkotlaké LNG při teplotě cca -160°C. Po průchodu čerpadlem má kapalina stlačená na 300 bar okolo -145°C (výkon čerpadla 15 litrů za minutu odpovídá dvěma relativně velkým kompresorům CNG při 13x menší spotřebě energie.)
Další ohřev probíhá okolním vzduchem při konstantním tlaku v trubkách vzduchového odpařovače bez vynaložení energie. Protože tlak je nadkritický, kapalina se mění v plyn a ohřívá na teplotu blízkou okolí souvislou změnou bez fázového přechodu, tedy bez bublinkového varu. Dále je plyn (nyní již CNG) veden přes dávkovač odorantu (odorizér) buďto do tlakového zásobníku stanice nebo přímo do automobilové nádrže CNG.
Základní výhodou LCNG stanice je její zásobování zkapalněným zemním plynem. Ten může být přivezen kamkoli, kam se lze dostat po silnici s plnicí cisternou nebo s nádržovým ISO kontejnerem, a potom beze ztrát přečerpat do zásobníku stanice.
LCNG stanice mohou tedy působit jako významný prvek doplnění sítě plnicích stanic CNG. Zda bude pro plnění vozidel vhodnější vybudovat plnicí stanici CNG nebo LCNG tedy záleží jak na dostupnosti potrubí v zamýšlené lokalitě a na možnosti získání LNG, tak i na cenových relacích. Každý projekt vyžaduje individuální porovnání. Pro stejný plnicí výkon jsou náklady na výstavbu plnicí stanice LCNG o 20 až 40% nižší než u CNG (v závislosti na velikosti stanice). V tom však nejsou započteny náklady na výstavbu eventuální potrubní přípojky ke kompresoru v případě klasické CNG stanice; pak mohou být investiční náklady LCNG stanice ještě výrazněji nižší.
Technika využití LNG je dlouhodobě ověřená co do spolehlivosti a efektivnosti nejen v dopravě, ale i u odpařovacích stanic LNG pro energetické účely.
V současné době se provozuje nebo staví nejvíce plnících stanic LNG nebo v kombinaci s LCNG v západní Evropě, především v zemích Beneluxu, Velké Británii nebo Španělsku, kde také jezdí nejvíce LNG vozidel (zhruba 700). Celkem již je v provozu v těchto zemích kolem osmdesáti LNG/LCNG plíních stanic a nové vzniknou i letos i v dalších letech. První projekty se realizují ve Francii, Portugalsku, Itálii, ale také např. v Polsku, kde je od začátku letošního roku plně v provozu lehce přemístitelná skidová, plně automatická LNG plnící stanice, kterou jsme dodali do města Olsztyn. Tam každý večer plní 11 LNG autobusů. Pracujeme na dalším projektu, tentokrát velké LNG/LCNG plnící stanice do Varšavy, kde se bude plnit 35 LNG autobusů dopravního podniku města Varšavy, spolu s dalšími CNG vozidly s plánem dalšího výrazného rozšíření vozového LNG parku. Tato stanice bude mít skladovací kapacitu 120m3 LNG, 3 výdejní stojany pro LNG a 2 výdejní stojany pro CNG, a bude v současnosti největší v Evropě. V Polsku dále probíhají tendery pro další LNG/LCNG plnící stanice v dalších městech a věříme, že i tam budeme dodávat naši plnící technologii.
V naší zemi a na Slovensku se o LNG jako palivu pro vozidla aktivně hovoří již několik let. Na naši firmu se s nejrůznějšími dotazy ohledně LNG neustále obrací různé firmy z oboru dopravy, dodavatelů energií a dalších odvětví a my jim poskytujeme poradenství a snažíme se posadit různé hráče k jednomu stolu tak, aby se konečně začalo s výstavbou LNG/LCNG plnících stanic i u nás tak, aby to mělo smysl, a bylo to pro všechny zúčastněné nějakým způsobem přínosné. Očekáváme, že se první stanice v české republice bude stavět na sklonku letošního/začátkem příštího roku a bude to dobrá ukázka toho, že LNG nebo CNG jako palivo pro vozidla má význam a místo na trhu.
Kromě využití v dopravě se LNG využívá také v průmyslových aplikacích, kdy typicky nahrazuje dražší nebo méně ekologické energie/paliva (např. topný olej, LPG apod.) buď jako hlavní nebo jako záložní zdroj energie. Nebo se LNG používá v místech, kde není k dispozici připojení na plynové potrubí. LNG se v takových případech opět skladuje ve dvouplášťových zásobnících, stejně jako u plnících stanic. Ze zásobníků se odebírá v kapalné formě, odpařuje v drtivé většině ve vzduchem ohřívaných odpařovačích, pak se odorizuje, případně dohřívá na potřebnou výstupní teplotu a redukuje se jeho tlak na výstupu ze stanice podle potřeby aplikace. Typickým příkladem, kde takové průmyslové odpařovací stanice stojí, jsou např. slévárny/pece, výrobny suchých krmiv, výrobny asfaltu, porcelánky, zásobení větších kogeneračních jednotek a generátorů elektrické energie, výtopny atd. Naše firma dodala již více než 100 takových instalací po Evropě, převážně do Skandinávie, dále do Francie, Itálie, Polska nebo Španělska. V současnosti jednáme o prvních projektech také v České republice.
Autor: Jan Kurel LNG Systems Sales Manager pro Evropu a Middle East firma Chart Ferox, a.s., Děčín
