چرا اتوبوس ها در چین از CNG استفاده می کنند، در حالی که کامیون های سنگین از LNG استفاده می کنند؟

مقدمه

آیا می دانستید که چین به سرعت در حال تغییر بخش حمل و نقل خود است؟ اتوبوس ها به طور فزاینده ای از گاز طبیعی فشرده استفاده می کنند (CNG )، در حالی که کامیون های سنگین به سمت گاز طبیعی مایع می روند (LNG ). در این مقاله، دلایل این انتخاب ها و تاثیر آن ها بر پایداری در چشم انداز حمل و نقل چین را بررسی خواهیم کرد.

درک CNG: گاز طبیعی فشرده

تعریف و ترکیب CNG

گاز طبیعی فشرده یا CNG، عمدتاً از متان (CH4)، یک سوخت فسیلی تمیز تشکیل شده است. از گاز طبیعی استخراج شده از ذخایر زیرزمینی به دست می آید. برای قابل استفاده کردن آن به عنوان سوخت خودرو، گاز طبیعی به کمتر از 1 درصد حجم اولیه آن فشرده می شود که به آن اجازه می دهد در سیلندرهای فشار بالا ذخیره شود. این فرآیند تراکم CNG را به یک انتخاب عملی برای انواع مختلف وسایل نقلیه، به ویژه در محیط‌های شهری که فضا محدود است، تبدیل می‌کند.

نحوه ذخیره و استفاده CNG

CNG در مخازن فشار بالا با طراحی خاص، معمولاً در فشارهای 200 تا 250 بار (حدود 2900 تا 3600 psi) ذخیره می شود. این مخازن مستحکم بوده و برای مقاومت در برابر فشارهای بالا طراحی شده اند. هنگامی که یک خودروی CNG به سوخت نیاز دارد، گاز از این مخازن آزاد می شود، با هوا مخلوط می شود و سپس در محفظه احتراق موتور مشتعل می شود.

سوخت گیری یک خودروی CNG نسبتاً ساده است. در جایگاه‌های سوخت، گاز طبیعی فشرده شده و در مخازن ذخیره‌سازی خودرو توزیع می‌شود. کل فرآیند معمولاً حدود 4 تا 5 دقیقه طول می کشد که آن را با زمان سوخت گیری سنتی بنزین یا گازوئیل مقایسه می کند.

مزایای CNG برای اتوبوس

CNG دارای چندین مزیت است که آن را به یک انتخاب محبوب برای اتوبوس های حمل و نقل عمومی تبدیل می کند:

1. مقرون به صرفه بودن : CNG به طور کلی ارزان تر از سوخت دیزل است. این تفاوت قیمت باعث صرفه جویی قابل توجهی برای آژانس های حمل و نقل در طول زمان می شود، به ویژه با توجه به افزایش هزینه های دیزل.

2. مزایای زیست‌محیطی : اتوبوس‌های CNG در مقایسه با اتوبوس‌های دیزلی سطوح کمتری از آلاینده‌های مضر منتشر می‌کنند. آنها گازهای گلخانه ای، اکسیدهای نیتروژن و ذرات معلق کمتری تولید می کنند و به هوای پاک تر در مناطق شهری کمک می کنند.

3. کاهش نویز : موتورهای CNG بی صداتر از همتایان دیزلی خود کار می کنند. این می تواند منجر به تجربه لذت بخش تری برای مسافران و ساکنان مناطقی شود که اتوبوس ها در آنجا کار می کنند.

4. ایمنی : مخازن CNG به گونه ای طراحی شده اند که قوی و ایمن باشند. در صورت بروز حادثه، احتمال انفجار آنها در مقایسه با مخازن سوخت سنتی کمتر است. علاوه بر این، CNG غیر سمی و سبک تر از هوا است و خطر تجمع بخارات مضر را کاهش می دهد.

5. عملکرد : موتورهای CNG می توانند عملکرد قابل مقایسه ای را با موتورهای دیزل ارائه دهند و آنها را برای نیازهای سیستم های حمل و نقل عمومی مناسب می کند.

به طور خلاصه، CNG یک سوخت جایگزین مناسب برای اتوبوس ها است که مزایای اقتصادی، زیست محیطی و عملیاتی را ارائه می دهد. پذیرش آن در حمل و نقل عمومی گامی به سوی تحرک شهری پایدارتر است.

نکته:  برای اپراتورهای ناوگانی که قصد تغییر به CNG را دارند، ارزیابی زیرساخت‌های سوخت‌گیری محلی می‌تواند به اطمینان از انتقال روان و کارایی عملیاتی کمک کند.

کاوش LNG: گاز طبیعی مایع

تعریف و فرآیند LNG

گاز طبیعی مایع (LNG) گاز طبیعی است که تا دمای بسیار پایین، تقریباً -162 درجه سانتیگراد (260- درجه فارنهایت) خنک شده است. این فرآیند خنک سازی گاز را به حالت مایع تبدیل می کند و حجم آن را در مقایسه با حالت گازی آن حدود 600 برابر کاهش می دهد. این کاهش قابل توجه در حجم، LNG را به یک انتخاب کارآمد برای ذخیره سازی و حمل و نقل، به ویژه در فواصل طولانی که در آن خطوط لوله امکان پذیر نیست، تبدیل می کند.

تبدیل از گاز به مایع شامل فرآیندی به نام مایع سازی است که در آن گاز طبیعی برای حذف ناخالصی هایی مانند آب، دی اکسید کربن و ترکیبات گوگردی تصفیه می شود. پس از مایع شدن، LNG در مخازن برودتی با طراحی ویژه ذخیره می‌شود که دمای پایین خود را حفظ می‌کنند و از بازگشت آن به گاز جلوگیری می‌کنند. این فرآیند برای اطمینان از خلوص و ایمنی LNG بسیار مهم است و آن را به گزینه مطلوب تری برای کاربردهای سنگین مانند حمل و نقل در مسافت های طولانی تبدیل می کند.

ذخیره سازی و حمل و نقل LNG

LNG در مخازن دو جداره و عایق برای حفظ دمای پایین مورد نیاز ذخیره می شود. دیواره بیرونی از انتقال حرارت محافظت می کند، در حالی که دیواره داخلی حاوی گاز مایع است. این مخازن را می‌توان در ایستگاه‌های سوخت‌گیری LNG یافت، که به طور فزاینده‌ای برای حمایت از تقاضای فزاینده برای LNG در حمل‌ونقل در حال توسعه هستند.

حمل و نقل LNG معمولاً از طریق کامیون های تخصصی یا کشتی های مجهز به مخازن برودتی انجام می شود. این روش امکان جابجایی ایمن و کارآمد LNG از تأسیسات تولید به نقاط توزیع را فراهم می کند. زیرساخت های حمل و نقل LNG در حال گسترش است و ایستگاه های سوخت گیری بیشتری در سطح جهان ایجاد می شود، به ویژه در مناطقی مانند چین، جایی که LNG در حال تبدیل شدن به یک بازیگر کلیدی در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از وسایل نقلیه سنگین است.

مزایای LNG برای کامیون های سنگین

LNG دارای چندین مزیت است که آن را به یک گزینه سوخت جذاب برای کامیون های سنگین تبدیل می کند:

1. چگالی انرژی بالاتر : LNG چگالی انرژی بالاتری نسبت به CNG دارد و به کامیون ها اجازه می دهد مسافت های طولانی تری را بدون نیاز به سوخت گیری طی کنند. این به ویژه برای حمل و نقل در مسافت های طولانی مفید است، جایی که به حداقل رساندن توقف ها برای کارایی بسیار مهم است.

2. مقرون به صرفه بودن : هزینه LNG اغلب کمتر از گازوئیل است، به ویژه هنگامی که نوسانات قیمت سوخت های سنتی را در نظر می گیریم. این امر می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجهی برای اپراتورهای ناوگان در طول زمان شود.

3. انتشار کمتر : احتراق LNG در مقایسه با گازوئیل، گازهای گلخانه ای و آلاینده های کمتری تولید می کند. این امر آن را به جایگزینی تمیزتر تبدیل می کند که به رعایت مقررات زیست محیطی و بهبود کیفیت هوا کمک می کند.

4. سوخت‌گیری سریع‌تر : سوخت‌گیری کامیون‌های LNG به دلیل ماهیت سوخت مایع می‌تواند سریع‌تر از CNG باشد. LNG را می توان به سرعت توزیع کرد، مانند سوخت گیری دیزل، که زمان توقف را برای رانندگان و ناوگان به حداقل می رساند.

5. پیشرفت های تکنولوژیکی : پیشرفت های مداوم در فناوری LNG آن را ایمن تر و کارآمدتر می کند. نوآوری در ذخیره سازی و حمل و نقل به رفع چالش های مربوط به نشت متان و انتشار کمک می کند.

تفاوت های کلیدی بین CNG و LNG

حالت ماده: گاز در مقابل مایع

یکی از اساسی‌ترین تفاوت‌های گاز طبیعی فشرده (CNG) و گاز طبیعی مایع (LNG) در حالت فیزیکی آنها است. CNG به صورت گاز ذخیره می شود، در حالی که LNG یک مایع برودتی است. این تمایز بر نحوه نگهداری، ذخیره و حمل و نقل هر کدام تأثیر می گذارد.

CNG به کمتر از 1٪ از حجم اصلی خود فشرده می شود و به آن اجازه می دهد در سیلندرهای فشار بالا ذخیره شود. این سیلندرها قوی هستند و معمولاً گاز را در فشاری بین 200 تا 250 بار (2900 تا 3600 psi) نگه می‌دارند. حالت گازی CNG به این معنی است که به فضای بیشتری برای ذخیره سازی نیاز دارد که می تواند یک عامل محدود کننده برای وسایل نقلیه سنگین باشد.

در مقابل، LNG گاز طبیعی است که تا حدود -162 درجه سانتیگراد (260- درجه فارنهایت) خنک می شود و آن را به مایع تبدیل می کند. این فرآیند حجم آن را در مقایسه با حالت گازی آن حدود 600 برابر کاهش می دهد. شکل مایع به چگالی انرژی بالاتر اجازه می دهد، و LNG را برای حمل و نقل در مسافت های طولانی که در آن فضا و وزن حیاتی است، مناسب تر می کند.

چگالی انرژی و ظرفیت ذخیره سازی

در مقایسه CNG و LNG، چگالی انرژی یک مورد بسیار مهم است. چگالی انرژی LNG به طور قابل توجهی بیشتر از CNG است. این بدان معناست که LNG می تواند انرژی بیشتری را در حجم کمتری ذخیره کند و به وسایل نقلیه اجازه می دهد مسافت های طولانی تری را بدون نیاز به سوخت گیری طی کنند. به عنوان مثال، یک کامیون سنگین با سوخت LNG می تواند به راحتی بیش از 1000 کیلومتر را با یک مخزن طی کند، که آن را برای مسیرهای طولانی مدت ایده آل می کند.

از طرف دیگر، CNG چگالی انرژی کمتری دارد که محدوده خودروهایی را که از آن استفاده می کنند محدود می کند. یک کامیون معمولی CNG ممکن است بردی در حدود 500 کیلومتر داشته باشد. این امر CNG را برای حمل و نقل شهری یا منطقه ای مناسب تر می کند، جایی که مسافت های کوتاه تر معمول است.

پیامدهای هزینه برای حمل و نقل

وقتی صحبت از هزینه ها می شود، هر دو CNG و LNG مزایا و معایب خود را دارند. CNG عموماً به دلیل هزینه های تولید و ذخیره سازی پایین تر از LNG ارزان تر است. با این حال، چگالی انرژی کمتر CNG به این معنی است که وسایل نقلیه ممکن است به دفعات بیشتری نیاز به سوخت گیری داشته باشند، که می تواند هزینه های عملیاتی را در طول زمان افزایش دهد.

LNG، اگرچه تولید و ذخیره سازی آن اغلب گران تر است، اما به دلیل چگالی انرژی بالاتر می تواند برای حمل و نقل در مسافت های طولانی مقرون به صرفه تر باشد. این امکان توقف سوخت‌گیری کمتری را فراهم می‌کند که می‌تواند باعث صرفه‌جویی در زمان و کاهش زمان توقف برای اپراتورهای ناوگان شود.

اثرات زیست محیطی CNG و LNG

آلایندگی کمتر در مقایسه با دیزل

هر دو گاز طبیعی فشرده (CNG) و گاز طبیعی مایع (LNG) در مقایسه با سوخت‌های دیزل سنتی به دلیل انتشار کمتر شناخته شده‌اند. هنگامی که CNG در وسایل نقلیه سوزانده می شود، گازهای گلخانه ای بسیار کمتری مانند دی اکسید کربن (CO2) و آلاینده های مضر از جمله اکسیدهای نیتروژن (NOₓ) و ذرات معلق (PM) تولید می کند. به عنوان مثال، مطالعات نشان می دهد که وسایل نقلیه CNG می توانند تا 30٪ کمتر از همتایان دیزلی خود CO2 منتشر کنند. این کاهش در مناطق شهری، جایی که کیفیت هوا یک نگرانی رو به رشد است، بسیار مهم است.

LNG همچنین مزایای زیست محیطی را ارائه می دهد. تمیزتر از گازوئیل می سوزد و در نتیجه انتشار کمتری از CO2، NOₓ و اکسیدهای گوگرد (SOₓ) دارد. استفاده از LNG در کامیون های سنگین می تواند منجر به کاهش 20 درصدی انتشار گازهای گلخانه ای در مقایسه با دیزل شود. این امر به ویژه از آنجایی که کشورها در تلاش برای رعایت مقررات سختگیرانه کیفیت هوا و کاهش ردپای کربن کلی خود هستند، اهمیت دارد.

پتانسیل برای Bio-CNG و Bio-LNG

یکی از جنبه های هیجان انگیز CNG و LNG پتانسیل آنها برای تولید از منابع تجدیدپذیر است. Bio-CNG و Bio-LNG از مواد آلی، مانند ضایعات کشاورزی یا ضایعات مواد غذایی، از طریق فرآیندی به نام هضم بی هوازی به دست می آیند. این بدان معناست که به جای تکیه صرف بر سوخت‌های فسیلی، می‌توانیم از مواد زائد برای ایجاد راه‌حل‌های انرژی پاک‌تر استفاده کنیم.

استفاده از سوخت های زیستی به بستن حلقه کربن کمک می کند. دی اکسید کربن ساطع شده هنگام سوزاندن این سوخت های زیستی تقریباً برابر با مقدار جذب شده توسط گیاهان در طول رشد است. این در مقایسه با سوخت های فسیلی منجر به ردپای خالص کربن به طور قابل توجهی کمتری می شود. با پیشرفت فناوری، انتظار می‌رود تولید و استفاده از CNG و Bio-LNG رشد کند و پایداری گاز طبیعی به عنوان سوخت حمل و نقل را بیشتر افزایش دهد.

تجزیه و تحلیل چرخه حیات CNG و LNG

هنگام ارزیابی اثرات زیست‌محیطی CNG و LNG، در نظر گرفتن کل چرخه عمر این سوخت‌ها - از استخراج تا احتراق، ضروری است. تجزیه و تحلیل چرخه حیات، انتشارات تولید شده در هر مرحله، از جمله استخراج، پردازش، حمل و نقل و استفاده را بررسی می کند.

برای CNG، فرآیند استخراج می تواند منجر به نشت متان، یک گاز گلخانه ای قوی شود. با این حال، بهبود در تکنیک های استخراج و مقررات سختگیرانه تر در مورد انتشار متان می تواند این اثرات را کاهش دهد.

در مورد LNG، فرآیند مایع سازی به انرژی قابل توجهی نیاز دارد که می تواند به ردپای کربن کلی آن کمک کند. با این وجود، با تغییر ترکیب انرژی برای مایع سازی به سمت منابع تجدیدپذیر، مزایای زیست محیطی LNG همچنان بهبود می یابد.

به طور کلی، هر دو CNG و LNG جایگزین های مناسبی برای گازوئیل هستند که انتشار کمتری دارند و پتانسیل تولید انرژی های تجدیدپذیر را ارائه می دهند. با توسعه زیرساخت‌ها و بهبود فناوری، اثرات زیست‌محیطی این سوخت‌ها احتمالاً بیشتر کاهش می‌یابد و آنها را به گزینه‌های جذاب‌تر برای حمل‌ونقل پایدار تبدیل می‌کند.

توسعه زیرساخت برای CNG و LNG در چین

زیرساخت فعلی برای CNG و LNG

چین گام های مهمی در توسعه زیرساخت های گاز طبیعی فشرده (CNG) و گاز طبیعی مایع (LNG) برداشته است. گسترش سریع شبکه گاز طبیعی سنگ بنای این رشد بوده است. در حال حاضر، هزاران ایستگاه سوخت‌گیری CNG در مناطق شهری وجود دارد که دسترسی اتوبوس‌ها و وسایل نقلیه کوچک‌تر را نسبتاً آسان می‌کند. ایستگاه‌های CNG اغلب دارای موقعیت استراتژیک هستند تا مسیرهای حمل‌ونقل عمومی را به طور مؤثر ارائه دهند و از حداقل زمان توقف برای اتوبوس‌هایی که به این سوخت متکی هستند، اطمینان حاصل کنند.

از سوی دیگر، زیرساخت LNG هنوز در حال تکامل است. درحالی‌که تعداد ایستگاه‌های سوخت‌گیری LNG کمتر است، اما به‌طور فزاینده‌ای در مسیرهای اصلی باربری برای پشتیبانی از کامیون‌های سنگین ایجاد می‌شوند. این ایستگاه ها برای پاسخگویی به نیازهای خاص LNG از جمله ذخیره سازی برودتی و تجهیزات توزیع تخصصی طراحی شده اند. علیرغم محدودیت‌های فعلی در تعداد ایستگاه‌های LNG، دولت توسعه آنها را برای تسهیل انتقال از دیزل به جایگزین‌های پاک‌تر در اولویت قرار داده است.

مشوق ها و مقررات دولتی

دولت چین مشوق ها و مقررات مختلفی را برای ترویج پذیرش CNG و LNG اعمال کرده است. هدف از این اقدامات کاهش آلودگی هوا و انتشار گازهای گلخانه ای از بخش حمل و نقل است. به عنوان مثال، شهرها محدودیت هایی را برای وسایل نقلیه دیزلی، به ویژه در مناطق شهری ایجاد می کنند، در حالی که یارانه هایی برای خودروهای CNG و LNG ارائه می دهند. این یک محیط مساعد برای اپراتورهای ناوگان برای انتقال به سوخت های پاک تر ایجاد می کند.

علاوه بر این، مقرراتی برای تشویق ایجاد ایستگاه های سوخت رسانی LNG در حال ارائه است. دولت فعالانه در پروژه های زیربنایی سرمایه گذاری می کند و از شرکت هایی که مایل به توسعه تاسیسات LNG هستند حمایت مالی می کند. این شامل کمک‌های مالی، معافیت‌های مالیاتی، و فرآیندهای ساده‌سازی مجوز است که هدف آنها تسریع در استقرار زیرساخت‌های LNG در سراسر کشور است.

چشم اندازهای آینده برای توسعه

آینده زیرساخت های CNG و LNG در چین امیدوارکننده به نظر می رسد. با افزایش تقاضا برای سوخت های حمل و نقل پاک تر، انتظار می رود دولت سرمایه گذاری های خود را در هر دو جایگاه سوخت گیری CNG و LNG افزایش دهد. برنامه‌هایی برای گسترش شبکه ایستگاه‌های LNG در امتداد راهروهای حمل‌ونقل کلیدی و تسهیل عملیات حمل‌ونقل در مسافت‌های طولانی در حال انجام است.

علاوه بر این، پیشرفت‌های فناوری احتمالاً کارایی و ایمنی فرآیندهای سوخت‌رسانی CNG و LNG را افزایش می‌دهد. نوآوری هایی مانند سیستم های سوخت گیری خودکار و راه حل های ذخیره سازی بهبود یافته، استفاده از این سوخت ها را برای اپراتورهای ناوگان آسان تر می کند.

با افزایش آگاهی عمومی از مسائل زیست محیطی، تغییر به سمت CNG و LNG احتمالاً شتاب بیشتری خواهد گرفت. این انتقال نه تنها به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند، بلکه از استراتژی انرژی گسترده تر چین که هدف آن تنوع بخشیدن به ترکیب انرژی و کاهش وابستگی به زغال سنگ است، حمایت می کند.

نتیجه گیری

اتوبوس ها در چین عمدتاً از گاز طبیعی فشرده (CNG) به دلیل مقرون به صرفه بودن و مزایای زیست محیطی آن استفاده می کنند. CNG انتشار گازهای گلخانه ای و سر و صدا را کاهش می دهد و آن را برای حمل و نقل شهری ایده آل می کند. در مقابل، کامیون‌های سنگین از گاز طبیعی مایع (LNG) برای چگالی انرژی بالاتر و برد طولانی‌تر آن استفاده می‌کنند که برای سفرهای طولانی‌مدت مناسب است. با توسعه زیرساخت ها، هر دو سوخت نقش مهمی در حمل و نقل پایدار خواهند داشت. شرکت ها دوست دارند Ecotec  راه حل های نوآورانه ای را برای افزایش پذیرش CNG و LNG ارائه می دهد که ارزش قابل توجهی را برای اپراتورهای ناوگان فراهم می کند.

سوالات متداول

س: تفاوت بین CNG و LNG چیست؟

پاسخ: CNG یا گاز طبیعی فشرده به عنوان گاز ذخیره می شود، در حالی که LNG یا گاز طبیعی مایع به صورت مایع برودتی ذخیره می شود که امکان چگالی انرژی بالاتر و مسافت های طولانی تر را برای کامیون های سنگین فراهم می کند.

س: چرا اتوبوس ها در چین از CNG استفاده می کنند؟

پاسخ: اتوبوس ها در چین به دلیل مقرون به صرفه بودن، انتشار کمتر و مزایای کاهش سر و صدا از CNG استفاده می کنند که آن را برای حمل و نقل عمومی شهری ایده آل می کند.

س: CNG و LNG از نظر انتشار چگونه با هم مقایسه می شوند؟

پاسخ: هر دو CNG و LNG گازهای گلخانه‌ای کمتری در مقایسه با دیزل تولید می‌کنند، اما LNG معمولاً مشخصات انتشار کمتری برای کاربردهای سنگین دارد.

س: پیامدهای هزینه استفاده از CNG در مقابل LNG چیست؟

پاسخ: CNG عموماً ارزان‌تر از LNG است، اما چگالی انرژی بالاتر LNG می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در هزینه حمل‌ونقل در مسافت‌های طولانی به دلیل توقف سوخت‌گیری کمتر شود.

س: ملاحظات ایمنی برای CNG و LNG چیست؟

پاسخ: هر دو CNG و LNG دارای اقدامات ایمنی قوی هستند، اما CNG به دلیل حالت گازی آن کمتر خطرناک است، در حالی که LNG به دلیل ماهیت برودتی آن نیاز به حمل و نقل دقیق دارد.