Wprowadzenie na polski rynek nowego modelu Iveco napędzanego sprężonym gazem ziemnym jest widocznym sygnałem spodziewanego wyraźnego rozwoju branży CNG.
Potwierdzali to również przedstawiciele Gazowni Warszawskiej mówiąc o planach na najbliższy rok w zakresie rozbudowy infrastruktury do napełniania zbiorników pojazdów zasilanych CNG. Niedługo zostaną zbudowane stacje sprężania gazu w Radomiu, Łodzi (przy przedsiębiorstwie PKS) oraz druga stacja w Warszawie związana z koniecznością zamknięcia istniejącego obecnie obiektu z uwagi na zużycie eksploatacyjne. Budowa tych stacji jest jednym z etapów działania Polskiego Górnictwa Naftowego i Gazownictwa mającego na celu promowanie paliwa gazowego w zakresie napędów trakcyjnych.
Niepewna sytuacja na bliskim wschodzie związana z dostawami ropy naftowej i produktów pochodnych (dotyczy także LPG, który powstaje w procesie jej przeróbki) oraz ograniczone jej zasoby (określane na ok. 50 lat), zmniejszające się coraz szybciej w związku z dynamicznym wzrostem liczby samochodów, powodują, że państwa myślące poważnie o swoich zasobach energetycznych zajmują się pozyskiwaniem nowych alternatywnych – nie ropopochodnych źródeł energii. Nasze wejście do Unii Europejskiej i prowadzona tam polityka energetyczna może nam w tym pomóc poprzez fundusze unijne.
Paliwem, które uniezależnia rynek paliw silnikowych od ropy naftowej jest bezsprzecznie gaz ziemny (udokumentowane zasoby uwzględniające jego obecne zużycie oceniane są na 70 lat). Jednak w ostatnich latach odkryto na dnie oceanów i w obszarach wiecznej zmarzliny ogromne zasoby tzw. hydratów, których głównym składnikiem jest metan uwięziony w krystalicznej strukturze wody w postaci stałej. Zasoby tych źródeł energii przewyższają dwukrotnie zasoby wszystkich paliw kopalnych łącznie. Dlatego gaz ziemny wydaje się obecnie najbliższą perspektywą dla motoryzacji. Oprócz tego jest on jednym z najbardziej ekologicznych paliw. Zapewnia redukcję emisji CO2 o 25%, węglowodorów o prawie 90%, tlenków azotu o 50% przy praktycznie wyeliminowanym zjawisku dymienia (cząstki stałe) i emisji SO2. Dzięki stosowaniu tego paliwa możliwe jest osiąganie bardzo niskich emisji zanieczyszczeń i spełnienie norm Euro4 i 5 bez stosowania dodatkowych urządzeń (tak jak ma to miejsce w silnikach ZS). Ponadto koszty eksploatacji pojazdów obniżają się nawet o około 70%. Polityka transportowa Unii Europejskiej jest także nastawiona na rozwój branży paliw alternatywnych jako paliw silnikowych i przewiduje 23% ich udział w ogólnej sprzedaży paliw silnikowych w roku 2020. Tutaj właśnie upatruje się możliwości rozwoju tej branży w Polsce.
Węglowodorowe gazy ziemne powstały w procesie przemian organicznych, podobnie jak ropa naftowa. Odkąd zaczęto dostrzegać zagrożenia dla środowiska naturalnego, związane ze spalaniem produktów ropopochodnych, stale rośnie wykorzystanie gazu ziemnego na świecie. Oprócz zalet ekologiczno-ekonomicznych napędy CNG są określane jako pomost technologiczny do wprowadzenia w przyszłości napędów wodorowych.
Na świecie jeździ około 2,3 mln samochodów zasilanych CNG i tendencja ta jest zdecydowanie zwyżkowa. Szczególnie dynamiczny rozwój tej branży w ostatnich latach nastąpił w Stanach Zjednoczonych, Niemczech, Japonii i Francji. Jest to związane z docenianiem korzyści ekologicznych, które są wspomagane ze strony państwa przez programy rządowe i władze lokalne (ulgi, dotacje itp.).
Przy krajowym rynku LPG na poziomie miliona samochodów dysponujemy zapleczem warsztatowym, które jest w stanie dokonywać adaptacji samochodów na zasilanie sprężonym gazem ziemnym. Nie stanowi to większego problemu. Instalacje różnią się w zasadzie tylko armaturą przystosowaną do wyż-szych ciśnień. Przygotowanie samych warsztatów też nie wymaga specjalnych nakładów. Ponadto większość firm samochodowych ma w swojej ofercie samochody przystosowane fabrycznie do zasilania CNG.
Największym problemem jest w Polsce brak infrastruktury do szybkiego tankowania pojazdów. Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo zakłada rozbudowę sieci stacji tankowania gazem ziemnym. Ma w tym pomóc współpraca z przedsiębiorstwami komunikacji miejskiej i służb miejskich, które są dużym konsumentem paliw ropopochodnych (oleju napędowego). Przejście takich firm na zasilanie gazem ziemnym pozwoliłoby na zmniejszenie emisji szkodliwych składników spalin, jak również zwiększenie opłacalności przewozów i usług ze względu na ograniczenie kosztów paliwa. Dostawy gazu do stacji sprężania także nie są obciążeniem dla środowiska, nie wykorzystują rozwiązań transportu lądowego. Ponadto silniki zasilane gazem ziemnym (tak jak wszystkie z zapłonem iskrowym) charakteryzują się zmniejszeniem poziomu emitowanego hałasu. Stacje zbudowane na terenie takich przedsiębiorstw mogą być udostępniane dla klientów zewnętrznych, dzięki czemu rynek CNG ma szansę się rozwijać. Plany PGNiG przewidują dostosowanie do zasilania sprężonym gazem ziemnym 25% taboru miejskich przedsiębiorstw komunikacyjnych w okresie 10 lat, co pozwoli na 2% udział CNG w ogólnej liczbie paliw silnikowych (sprzedaż 500 mln Nm3). Liczba stacji tankowania ma do tego czasu osiągnąć około 30 obiektów. Planuje się, że rozwój sieci dystrybucji CNG jako paliwa silnikowego pochłonie w latach 2004 – 2008 około 55 mln zł. Obecnie w kraju stacje ogólnodostępne działają w 7 miastach (Warszawa, Radom, Przemyśl – 2 stacje, Kraków, Wrocław – 2 stacje, Zgorzelec, Trójmiasto – oddana w 2004 r.). Istnieje również 11 obiektów wewnętrznych (zakładowych) zaopatrujących w paliwo środki transportu wewnętrznego (wózki widłowe).
Tradycja używania w Polsce gazu ziemnego jako paliwa silnikowego jest bardzo długa. Szacunki mówią o użytkowaniu w kraju około 2 do 3 tys. pojazdów w latach 50. ubiegłego stulecia przy 17 działających stacjach sprężania. Obecnie liczbę pojazdów określa się na ponad 140 – są to głównie autobusy miejskie eksploatowane w Przemyślu, Rzeszowie, Inowrocławiu.
Rozwój branży CNG jest również związany z projektem Blue Corridor zainicjowanym przez rosyjską Fundację Vernadskiego w 2000 roku i zakładającą możliwość przejazdu pojazdem zasilanym CNG od Helsinek przez Moskwę, Warszawę, Berlin, Paryż aż do Madrytu, a co za tym idzie konieczność budowy stacji sprężania CNG wzdłuż planowanej autostrady A2.
Firma Iveco jest również bardzo zainteresowana promocją sprężonego gazu ziemnego jako paliwa silnikowego. Jest ona producentem tego rodzaju pojazdów od wielu lat, ostatnią spektakularną dostawą pojazdów napędzanych CNG było dostarczenie 400 autobusów do obsługi igrzysk olimpijskich w Atenach. Najmniejszym w gamie pojazdów napędzanych sprężonym gazem ziemnym jest Iveco Daily. Pierwsza prezentacja tego modelu na polskim rynku miała miejsce na warszawskich targach Warsaw Motor Show pod koniec ubiegłego roku. Wtedy pojazd przechodził jeszcze badania homologacyjne. W pierwszych dniach lutego bieżącego roku nastąpiło oficjalne przekazanie pierwszych Daily z napędem gazowym dla Gazowni Warszawskiej. Dostarczone przez Iveco furgony zostały zabudowane przez firmę AMZ KUTNO jako pojazdy pogotowia gazowego z rozbudowanym o 4 fotele w drugim rzędzie przedziałem pasażerskim. Dostęp do nich jest możliwy przez odsuwane drzwi boczne. Przedział ładowni został wyposażony w sklejkową podłogę. Wyposażenie poszczególnych samochodów będzie dobrane w zależności od konkretnego zastosowania. Uroczyste przekazanie było również okazją do zaprezentowania autobusu zbudowanego także w Kutnie na bazie gazowego furgonu. Pojazd ten przechodzi obecnie badania w ITS będące częścią procesu homologacyjnego.
Omawiany model Iveco jest napędzany silnikiem z zapłonem iskrowym o pojemności skokowej 2,8 dm3, który konstrukcyjnie bazuje na silniku ZS o takiej samej pojemności skokowej. W stosunku do bliźniaczego diesla jest on odprężony (zmniejszony stopień sprężania) oraz wyposażony w układy: zasilania gazem ziemnym oraz zapłonowy. Silnik jest zasilany przez sekwencyjny układ wtrysku gazu ziemnego (metanu) opracowany przez firmę Tartarini pod handlową nazwą Metafuel. Obecnie opracowywaniem i produkcją systemów zasilania gazowego do fabrycznego montażu zajmuje się firma Metatron, która wydzieliła się ze struktur Tartarini. Układ zasilania metanem korzysta ze standardowych czujników umieszczonych na silniku: czujnik ciśnienia w kolektorze dolotowym, czujnik położenia przepustnicy, czujnik tlenu (sonda lambda) w układzie wylotowym silnika, czujnik prędkości obrotowej, czujnik położenia wału korbowego silnika. Na podstawie odczytów tych czujników, podobnie jak w typowym silniku benzynowym jest dobierana dawka (czas otwarcia wtryskiwacza) i moment wtrysku. Paliwo jest podawane do wtryskiwaczy umieszczonych w poszczególnych kanałach dolotowych silnika w pobliżu zaworów dolotowych. Silnik jest wolnossący i uzyskuje moc 78 kW (106 KM) przy 3800 obr./min. oraz maksymalny moment obrotowy 220 Nm przy 2200 obr./min.
Sprężony do 20 MPa gaz ziemny jest magazynowany w 5 lub 6 grubościennych butlach stalowych o pojemności “wodnej” 220 lub 302 dm3, pozwalając na sprężenie do 70 m3 metanu. Zasięg samochodu przy tej pojemności zbiorników paliwa wynosi około 400 km. Tutaj pojawia się chyba jedyny mankament zasilania gazem ziemnym, czyli ograniczenie ładowności pojazdu, która wynika z konieczności stosowania ciężkich stalowych zbiorników. W tym modelu masa własna pojazdu zwiększa się maksymalnie około 300 kg (dotyczy egzemplarzy o największej DMC) w stosunku do samochodu z napędem dieslowskim. Jednak coraz częstsze stosowanie zbiorników kompozytowych z pewnością wyeliminuje tę niedogodność w najbliżej przyszłości. Ze względu na występujące w butlach ciśnienie są one wyposażone w wiele zabezpieczeń mających na celu zapewnienie ich bezpiecznej pracy. Przede wszystkim mają one specjalne osłony chroniące je od spodu – zbiorniki są mocowane do ramy pojazdu. W ten sposób chroni się je przed uszkodzeniami mechanicznymi, a także przed wpływami warunków atmosferycznych i warunków na drodze np. sól w czasie zimy. Butle są wykonane z wysokowytrzymałej stali i poddawane u producenta hydraulicznej próbie wytrzymałościowej przy ciśnieniu 30 MPa. Każda z nich jest legalizowana, a termin badania technicznego jest wytłoczony na ich płaszczu w pobliżu zaworu zespolonego. Oprócz tego są na niej wytłoczone inne informacje: nazwa producenta, numer seryjny, typ przechowywanego gazu, nominalne ciśnienie robocze (20 MPa), ciśnienie próbne przy jakim butla była badana (30 MPa), pojemność geometryczna, masa własna, data końca homologacji. Dodatkowo użytkownik otrzymuje razem z dokumentacją pojazdu wykaz zamontowanych w nim butli z określeniem dat ważności badań technicznych. Z oczywistych względów bezpieczeństwa niedozwolone jest napełnianie butli, którym upłynął termin badania technicznego. Dlatego w celu kontroli ważności badania pracownik stacji może prosić o przedstawienie ww. dokumentacji.
Każda z butli zamontowanych w samochodzie jest wyposażona w zespolony zawór spełniający klika istotnych funkcji. Po pierwsze zawiera on elektrozawór odcinający dopływ metanu. Otwiera się on w momencie gdy na jego cewce pojawia się napięcie, czyli w momencie uruchamiania silnika. Główną funkcją tego zaworu jest sterowanie wypływem metanu z butli gdy silnik pracuje i odcinanie, gdy jest unieruchomiony. Odcięcie dopływu metanu do silnika następuje również wtedy, gdy silnik przestaje pracować bez woli kierowcy (np. wypadek drogowy). Zanika wtedy impuls pracującej cewki zapłonowej, który jest drugim obok napięcia koniecznym warunkiem otwarcia zaworu. Przewody masowe tych elektrozaworów są podłączone do nich za pośrednictwem wyłącznika bezwładnościowego zamontowanego w komorze silnikowej. W ten sposób po zadziałaniu określonego opóźnienia obwód elektryczny zostaje przerwany, a tym samym elektrozawory zamykają się uniemożliwiając dopływ metanu do silnika. Drugim ważnym zaworem jest ręcznie sterowany zawór wypływu. Jest on używany przy pracach serwisowych, wymagających odcięcia wypływu gazu ze zbiornika lub dopływu od złącza tankowania. Kolejny zawór wchodzący w skład wyposażenia każdej z butli to zawór zwrotny, uniemożliwiający cofnięcie gazu do złącza tankowania. Aby zwiększyć bezpieczeństwo drugi taki zawór jest w złączu tankowania. Ponadto każdy zbiornik ma zawór termiczny, który po przekroczeniu temperatury płaszcza zbiornika powyżej 1100C otwiera awaryjny wypływ gazu, nie pozwalając na wzrost ciśnienia w zbiorniku. Ogranicznik wypływu także stanowi wyposażenie obowiązkowe. Zmniejsza on wypływ gazu z butli w przypadku rozszczelnienia przewodu biegnącego do regulatora ciśnienia w komorze silnikowej. Jest on umieszczony w zespole zaworów w części wkręconej w butlę, zatem znajduje się w miejscu umożliwiającym jego działanie nawet w przypadku uszkodzenia zewnętrznej części zaworu zespolonego. Za pośrednictwem zespołu zaworów przez przewód wysokociśnieniowy gaz trafia do regulatora ciśnienia w komorze silnikowej. Urządzenie to składa się z dwustopniowego reduktora, elektrozaworu odcinającego oraz czujnika ciśnienia metanu. Po obniżeniu ciśnienia gaz przez elastyczny przewód trafia do kolektora rozdziału metanu, który w tym akurat silniku jest wykonany jako przewód w kolektorze dolotowym. Czujnik ciśnienia monitoruje ciśnienie gazu w butlach (ciśnienie zasilania regulatora). Sygnał tego czujnika jest również wykorzystywany przez wskaźnik poziomu paliwa gazowego na tablicy przyrządów w kabinie kierowcy. Ponieważ przy rozprężaniu gazu następuje znaczny spadek jego temperatury, zespół regulatora ciśnienia jest ogrzewany cieczą z układu chłodzenia silnika.
Paliwo z regulatora ciśnienia trafia do kolektora rozdziału metanu w kolektorze dolotowym, z którego jest kierowane do poszczególnych wtryskiwaczy. Są one bardzo podobne w budowie do wtryskiwaczy stosowanych w benzynowych układach zasilania, różnią się tylko średnicą dyszy wylotu oraz wyższym ciśnieniem zasilania. Sterowanie pracą wtryskiwaczy jest sekwencyjne, fazowe tzn. że 4 wtryskiwacze są sterowane zgodnie z kolejnością faz dolotu cylindrów silnika.
Sterowaniem pracą wtryskiwaczy zajmuje się elektroniczna centrala sterująca. Ma ona funkcję autoadaptacyjną pozwalającą na rozpoznawanie zmian zachodzących w silniku w czasie jego eksploatacji (wzajemne dopasowywanie się elementów i ich zużycie). Zostają one zapamiętane jako zmiany programu podstawowego sterującego pracą silnika i mają na celu przystosowanie funkcjonowania układu do stopniowych zmian zachodzących w silniku i podzespołach w porównaniu do charakterystyk nowego silnika. Funkcja autoadaptacji pozwala również skompensować nieuniknione różnice w tolerancji wykonania wymienianych podczas napraw części. Odbywa się to za pośrednictwem analizy składu spalin poprzez sondę lambda, dzięki czemu możliwa jest zmiana podstawowego programu sterującego w stosunku do parametrów nowego silnika.
Podkreślenia wymaga fakt, że prezentowany pojazd jest jednopaliwowy (nie ma benzynowego układu zasilania), a zatem jego funkcjonalność po wyjeździe w dalsze rejony jest utrudniona. Jednak zgodnie z zaprezentowanymi wcześniej planami rozwoju sieci stacji przez Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo problem ten ma być rozwiązany w ciągu kilku najbliższych lat.
Komentarze (0)