تعتبر مركبة الغاز الطبيعي (NGV) وسيلة وقود بديلة تستخدم الغاز الطبيعي المضغوط (CNG) أو الغاز الطبيعي المسال (LNG). لا ينبغي الخلط بين مركبات الغاز الطبيعي والمركبات التي تعمل بالغاز النفطي المسال (البروبان بصفة أساسية) ، وهو وقود له تركيبة مختلفة اختلافًا جوهريًا.

في السيارة التي تعمل بالغاز الطبيعي ، يتم إطلاق الطاقة عن طريق احتراق وقود غاز الميثان (CH4) بشكل أساسي مع الأوكسجين (O2) من الهواء إلى CO2 وبخار الماء (H2O) في محرك احتراق داخلي. الميثان هو أنظف حرق الهيدروكربون ويتم إزالة العديد من الملوثات الموجودة في الغاز الطبيعي عند المصدر.

يعتبر التخزين والتخزين الآمن والفعال والفعال من حيث التكلفة أكثر تحديًا مقارنةً بمركبات البنزين والديزل نظرًا لأن الضغط الطبيعي للغاز الطبيعي و / أو – في حالة الغاز الطبيعي المسال – يجب أن يبقى الخزان باردًا. وهذا يجعل LNG غير مناسب للمركبات التي لا تستخدم بشكل متكرر. يتم تقليل كثافة الطاقة المنخفضة للغازات مقارنة بالوقود السائل إلى حد كبير عن طريق الضغط العالي أو التميع بالغاز ، ولكنها تتطلب مقايضة من حيث حجم / تعقيد / وزن حاوية التخزين ، نطاق السيارة بين محطات إعادة التزود بالوقود ، والوقت للتزود بالوقود.

على الرغم من أنه يمكن استخدام تقنيات تخزين مماثلة وتسري تنازلات مماثلة على سيارة الهيدروجين كجزء من اقتصاد الهيدروجين الجديد المقترح ، فإن غاز الميثان كوقود غازي أكثر أمانًا من الهيدروجين نظرًا لانخفاض قابليته للاشتعال وانخفاض التآكل وضيق التسرب بشكل أفضل بسبب أكبر الوزن الجزيئي / الحجم ، مما يؤدي إلى انخفاض حلول الأجهزة السعر على أساس التكنولوجيا والتحويلات المجربة. من المزايا الرئيسية لاستخدام الغاز الطبيعي هو وجود ، من حيث المبدأ ، لمعظم البنية التحتية وسلسلة التوريد ، وهي غير قابلة للتبديل مع الهيدروجين. يأتي الميثان اليوم في الغالب من مصادر غير متجددة ولكن يمكن توريده أو إنتاجه من مصادر متجددة ، مما يوفر إمكانية التنقل المحايدة للكربون. في العديد من الأسواق ، ولا سيما في الأمريكتين ، قد يتاجر الغاز الطبيعي بسعر مخفض لمنتجات الوقود الأحفوري الأخرى مثل البنزين والديزل أو الفحم ، أو في الواقع يكون منتجًا ثانويًا أقل قيمة يرتبط بالإنتاج الذي يجب التخلص منه. كما توفر العديد من البلدان حوافز ضريبية للمركبات التي تعمل بالغاز الطبيعي بسبب المنافع البيئية للمجتمع. أدى انخفاض تكاليف التشغيل والحوافز الحكومية للحد من التلوث الناجم عن المركبات الثقيلة في المناطق الحضرية إلى اعتماد NGV للاستخدامات التجارية والعامة ، مثل الشاحنات والحافلات.

هناك العديد من العوامل التي تحول دون تعميم NGV لتطبيقات الحركة الفردية ، أي المركبات الخاصة ، بما في ذلك: السعر نسبيا وغير حساس للبيئة ولكن يبحث عن الأفراد الملائمين. الأرباح والخسائر الجيدة التي يمكن استخلاصها من مبيعات الدفعة الصغيرة للوقود ذات القيمة المضافة والبنود ذات العلامة التجارية ووقود الديزل عبر القنوات التجارية الراسخة ومصافي النفط ؛ مخاوف تتعلق بالمقاومة والسلامة لزيادة مخزونات الغاز في المناطق الحضرية ؛ الاستخدام المزدوج لشبكات توزيع المرافق التي بنيت أصلاً لتوفير الغاز المنزلي وتخصيص تكاليف توسيع الشبكة ؛ التردد والجهد والتكاليف المرتبطة بالتبديل هيبة وحنين مرتبطان بالمركبات البترولية ؛ الخوف من التكرار والتعطيل. قد يكون هناك تحدٍ خاص هو حقيقة أن المصافي موجودة حالياً لإنتاج خليط وقود معين من النفط الخام. من المرجح أن يظل وقود الطيران هو الوقود المفضل للطائرات بسبب حساسيتها للوزن في المستقبل المنظور.

في جميع أنحاء العالم ، كان هناك 24.452 مليون NGV بحلول عام 2016 ، بقيادة الصين (5.0 مليون) ، إيران (4.00 مليون) ، الهند (3.045 مليون) ، باكستان (3.0 مليون) ، الأرجنتين (2.295 مليون) ، البرازيل (1.781 مليون) ، وإيطاليا (1.001 مليون). وتتصدر منطقة آسيا والمحيط الهادئ العالم بـ 6.8 ملايين سيارة ، تليها أمريكا اللاتينية بـ 4.2 مليون سيارة. في أمريكا اللاتينية ، يوجد ما يقرب من 90٪ من شبكات الجيل التالي ذات محركات ثنائية الوقود ، مما يسمح بتشغيل هذه المركبات إما على البنزين أو الغاز الطبيعي المضغوط. في باكستان ، عادة ما تحتفظ كل سيارة محولة (أو مصنعة) لاستخدام الوقود البديل بقدرة تشغيل البنزين.

اعتبارا من عام 2016 ، كان لدى الولايات المتحدة أسطول من 160،000 مركبة NG ، بما في ذلك 3،176 سيارة LNG. الدول الأخرى التي تحظى الحافلات التي تعمل بالغاز الطبيعي بشعبية تشمل الهند وأستراليا والأرجنتين وألمانيا واليونان. في دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية (OECD) ، هناك حوالي 500000 مركبة CNG. بلغت حصة باكستان في السوق من شبكات الجيل التالي 61.1 ٪ في عام 2010 ، تليها أرمينيا بأكثر من 77 ٪ (2014) ، وبوليفيا بنسبة 20 ٪. كما ارتفع عدد محطات إعادة التزويد بالوقود في NGV إلى 18202 محطة في جميع أنحاء العالم اعتبارًا من عام 2010 ، بزيادة 10.2٪ عن العام السابق.

يمكن تحويل المركبات التي تعمل بالبنزين الحالية لتشغيلها على الغاز الطبيعي المضغوط أو الغاز الطبيعي المسال ، ويمكن تخصيصها (تعمل فقط على الغاز الطبيعي) أو الوقود الثنائي (يعمل إما على البنزين أو الغاز الطبيعي). يمكن أيضًا تحويل محركات الديزل للشاحنات والحافلات الثقيلة ويمكن تكريسها بإضافة رؤوس جديدة تحتوي على أنظمة إشعال شرارة ، أو يمكن تشغيلها على مزيج من الديزل والغاز الطبيعي ، مع كون الوقود الأساسي غازًا طبيعيًا وكمية صغيرة وقود الديزل المستخدم كمصدر اشتعال. ومن الممكن أيضًا توليد الطاقة في توربين غازي صغير واشراك محرك الغاز أو التوربين مع بطارية كهربائية صغيرة لإنشاء سيارة هجينة تعمل بمحرك كهربائي. يتم تصنيع عدد متزايد من السيارات في جميع أنحاء العالم لتشغيلها على الغاز الطبيعي المضغوط من قبل شركات صناعة السيارات الكبرى. حتى وقت قريب ، كانت هوندا سيفيك جي إكس هي الوحيدة المتوفرة تجارياً في السوق الأمريكية. في الآونة الأخيرة ، فورد ، جنرال موتورز ورام شاحنات لديها عروض الوقود الحيوي في تشكيلة سياراتهم. في عام 2006 ، قامت الشركة البرازيلية التابعة لشركة FIAT بتقديم وقود Fiat Siena Tetra ، وهي سيارة تعمل بأربعة وقود يمكن تشغيلها على الغاز الطبيعي (CNG).

يمكن وضع محطات تعبئة الغاز الطبيعي في أي مكان توجد فيه خطوط الغاز الطبيعي. عادة ما يتم بناء الضواغط (CNG) أو محطات التسييل (LNG) على نطاق واسع ولكن مع محطات التزود بالوقود المنزلية الصغيرة CNG ممكنة. شركة رائدة تسمى FuelMaker رائدة مثل نظام يسمى Phill Home Refueling Appliance (المعروف باسم Phill) ، والذي طوروه بالشراكة مع Honda لطراز GX الأمريكي. يتم الآن تصنيع Phill وبيعه من قبل BRC FuelMaker ، وهي شركة تابعة لشركة Fuel Systems Solutions، Inc.

يمكن توليد واستخدام الغاز الطبيعي المضغوط لأغراض التخزين السائب ونقل خطوط الأنابيب للطاقة المتجددة ، كما يمكن مزجها مع الميثان الحيوي ، المشتق نفسه من الغاز الحيوي من مدافن النفايات أو الهضم اللاهوائي. وهذا من شأنه أن يسمح باستخدام الغاز الطبيعي المضغوط للتنقل دون زيادة تركيز الكربون في الغلاف الجوي. كما سيتيح استمرار استخدام مركبات الغاز الطبيعي المضغوط التي تعمل حاليًا بالطاقة من الوقود الأحفوري غير المتجدد والتي لا تصبح بالية عندما يتم تفويض لوائح أكثر صرامة لانبعاثات ثاني أكسيد الكربون لمكافحة الاحترار العالمي.

على الرغم من مزاياها ، فإن استخدام مركبات الغاز الطبيعي يواجه العديد من القيود ، بما في ذلك تخزين الوقود والبنية التحتية المتاحة للتسليم والتوزيع في محطات الوقود. يجب أن يتم تخزين CNG في أسطوانات الضغط العالي (3000psi إلى ضغط التشغيل 3600psi) ، ويجب أن يتم تخزين LNG في أسطوانات تبريد (-260F إلى -200F). تشغل هذه الأسطوانات مساحة أكبر من خزانات البنزين أو الديزل التي يمكن تشكيلها بأشكال معقدة لتخزين المزيد من الوقود واستخدام مساحة أقل في السيارة. توجد عادةً خزانات CNG في صندوق السيارة أو في سرير بيك آب ، مما يقلل المساحة المتاحة للبضائع الأخرى. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق تثبيت الدبابات تحت جسم المركبة ، أو على السطح (نموذجي للحافلات) ، وترك مناطق الشحن خالية. وكما هو الحال مع أنواع الوقود البديلة الأخرى ، فإن الحواجز الأخرى أمام الاستخدام الواسع النطاق لشبكات الجيل الجديد هي توزيع الغاز الطبيعي إلى محطات التزود بالوقود بالإضافة إلى انخفاض عدد محطات الغاز الطبيعي المسال والغاز الطبيعي المسال.

تعتبر المركبات التي تعمل بالطاقة الغازية أكثر أماناً من المركبات التي تعمل بالبنزين.

CNG / LNG كوقود للسيارات

سيارات الإنتاج المتاحة
يمكن تحويل المركبات التي تعمل بالبنزين الحالية لتشغيلها على الغاز الطبيعي المضغوط أو الغاز الطبيعي المسال ، ويمكن تخصيصها (تعمل فقط على الغاز الطبيعي) أو الوقود الثنائي (يعمل إما على البنزين أو الغاز الطبيعي). ومع ذلك ، يتم تصنيع عدد متزايد من السيارات في جميع أنحاء العالم للعمل على الغاز الطبيعي المضغوط. حتى وقت قريب ، كانت هوندا سيفيك GX التي تم إيقافها الآن هي NGV الوحيدة المتوفرة تجارياً في السوق الأمريكية. في الآونة الأخيرة ، فورد ، جنرال موتورز ورام شاحنات لديها عروض الوقود الحيوي في تشكيلة سياراتهم. تتمثل مقاربة فورد في تقديم مجموعة تحضير الوقود الثنائي كخيار مصنع ، ومن ثم اختيار الزبون شريكًا مرخصًا لتركيب معدات الغاز الطبيعي. إن اختيار خيار الوقود الثنائي من جنرال موتورز يرسل بيك اب HD مع محرك البنزين 6.0L إلى IMPCO في ولاية إنديانا من أجل صيانة السيارة لتشغيل CNG. رام حاليا هي الشركة المصنعة لشاحنة البيك آب الوحيدة التي لديها نظام ثنائي الوقود من مصنع CNG تم تركيبه في السوق الأمريكية.

خارج الولايات المتحدة ، قامت جنرال موتورز دو برازيل بإدخال محرك MultiPower في عام 2004 ، والذي كان قادراً على استخدام الغاز الطبيعي المضغوط والكحول والبنزين (مزيج E20-E25) كوقود ، وتم استخدامه في طراز شفروليه أسترا 2.0 ، الذي يستهدف سوق سيارات الأجرة. في عام 2006 ، قامت الشركة البرازيلية التابعة لشركة FIAT بإدخال وقود فيات سيينا تيترا ، وهو عبارة عن سيارة بأربعة وقود طورتها شركة Magneti Marelli لشركة Fiat Brazil. يمكن تشغيل هذه السيارة على الغاز الطبيعي (CNG) ؛ الايثانول 100 ٪ (E100) ؛ E20 إلى E25 مزيج البنزين ، والبرازيل الإلزامي للبرازيل. والبنزين النقي ، على الرغم من أنه لم يعد متاحًا في البرازيل ، فإنه يُستخدم في البلدان المجاورة.

في عام 2015 ، أعلنت هوندا عن قرارها بالتوقف التدريجي عن تسويق السيارات التي تعمل بالغاز الطبيعي للتركيز على تطوير جيل جديد من السيارات التي تعمل بالكهرباء مثل السيارات الهجينة ، والسيارات الكهربائية الموصلة ، وعربات خلايا الوقود التي تعمل بالهيدروجين. منذ عام 2008 ، باعت هوندا حوالي 16000 سيارة تعمل بالغاز الطبيعي ، بشكل رئيسي إلى سيارات الأجرة التجارية والسفن.

الفروق بين الغاز الطبيعي المسال وغاز CNG
على الرغم من اعتبار LNG و CNG كلاهما من NGV ، إلا أن التقنيات مختلفة إلى حد كبير. معدات التزود بالوقود ، تكلفة الوقود ، المضخات ، الدبابات ، الأخطار ، التكاليف الرأسمالية كلها مختلفة.

هناك شيء واحد يشاركونه أنه نظرًا للمحركات المعدة للبنزين ، يلزم وجود صمامات يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر للتحكم في مزائج الوقود لكل منهما ، وغالبًا ما يكون هذا المنتج ملكًا ومحدّدًا للشركة المصنعة. إن تكنولوجيا المحرك المستخدمة في قياس الوقود هي نفسها بالنسبة للغاز الطبيعي المسال و الغاز الطبيعي المضغوط.

الغاز الطبيعي المضغوط كوقود السيارات
يتم تخزين الغاز الطبيعي المضغوط ، أو الغاز الطبيعي المضغوط ، عند ضغط مرتفع ، من 3000 إلى 3600 رطل لكل بوصة مربعة (21 إلى 25 ميجا باسكال). الخزان المطلوب هو أكثر ضخامة وتكلفة من خزان الوقود التقليدي. تكون محطات التزود بالوقود التجارية حسب الطلب أكثر تكلفة من محطات الغاز الطبيعي المسال بسبب الطاقة اللازمة للضغط ، يتطلب الضاغط طاقة كهربائية أكثر 100 مرة ، ومع ذلك ، يمكن أن يكون ملء البطئ (ساعات عديدة) فعالا من حيث التكلفة مع محطات LNG [مفقودة الاقتباس – يتطلب التسييل الأولي للغاز الطبيعي عن طريق التبريد طاقة أكبر من ضغط الغاز. يختلف الوقت لملء خزان CNG اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على المحطة. تعبئة الوقود المنزلي عادة بنحو 0.4 GGE / hr. قد تتمكن محطات “التعبئة السريعة” من إعادة ملء خزان 10 GGE خلال 5-10 دقائق. أيضا ، بسبب انخفاض كثافة الطاقة ، فإن نطاق الغاز الطبيعي المضغوط محدود بالمقارنة مع LNG. تسمح تركيبة الغاز ومعدل النقل ، بربط محطات تزويد الغاز الطبيعي CNG التجارية بشبكات الغاز بالمدينة ، أو تمكين توفير الوقود المنزلي لمركبات CNG مباشرة باستخدام ضاغط غاز. وعلى غرار بطارية السيارة ، يمكن أن يتضاعف خزان CNG للسيارة كجهاز تخزين الطاقة المنزلية ويمكن تشغيل الضاغط في الأوقات التي تكون فيها الطاقة الكهربائية المتجددة الزائدة / المجانية.

LNG كوقود سيارات
الغاز الطبيعي المسال ، أو الغاز الطبيعي المسال ، هو غاز طبيعي تم تبريده إلى درجة أنه سائل مبرد. في حالته السائلة ، فإنه لا يزال أكثر من ضعف كثافة CNG. عادة ما يتم الاستغناء عن الغاز الطبيعي المسال من صهاريج التخزين السائلة في محطات الوقود LNG بمعدلات تزيد عن 20 DGE / min. في بعض الأحيان يتم تصنيع LNG محليًا من أنبوب المساعدة. بسبب طبيعتها المبردة ، يتم تخزينها في خزانات معزولة مصممة خصيصا. بشكل عام ، تعمل هذه الخزانات بضغوط منخفضة نسبيا (حوالي 70-150 رطل / بوصة مربعة) بالمقارنة مع الغاز الطبيعي المضغوط. يتم تثبيت المبخر في نظام الوقود الذي يحول الغاز الطبيعي المسال إلى غاز (والذي يمكن اعتباره ببساطة غاز ثاني أكسيد الكربون ذو الضغط المنخفض). عند مقارنة بناء محطة LNG تجارية مع محطة CNG ، فإن البنية التحتية للمرافق ، وتكلفة رأس المال ، والكهرباء تحابي الغاز الطبيعي المسال بشكل كبير عبر CNG. هناك محطات LCNG موجودة (كل من CNG و LNG) ، حيث يتم تخزين الوقود على شكل LNG ، ثم يتبخر إلى CNG حسب الطلب. تتطلب محطات LCNG تكلفة رأسمالية أقل من محطات CNG سريعة التعبئة وحدها ، ولكن أكثر من محطات LNG.

مزايا البنزين والديزل
يميل الغاز الطبيعي المسال – وخاصة الغاز الطبيعي المضغوط – إلى تآكل أجزاء من المحرك وارتداؤها بسرعة أقل من البنزين. وبالتالي من الشائع جداً العثور على محركات NGV ذات محركات الديزل ذات أميال عالية (أكثر من 500،000 ميل). الغاز الطبيعي المضغوط أيضا تنبعث 20-29 ٪ أقل من ثاني أكسيد الكربون من الديزل والبنزين. الانبعاثات أنظف ، مع انخفاض انبعاثات الكربون وانبعاثات الجسيمات المنخفضة في كل مسافة مكافئة تنقل. هناك عموما أقل من الوقود المهدر. ومع ذلك ، يجب أن تؤخذ التكلفة (البنية النقدية ، البيئية ، الموجودة مسبقًا) للتوزيع ، والضغط ، والتبريد في الاعتبار.

المزايا / العيوب المتأصلة بين قوة autogas (LPG) و NGV
تتميز Autogas ، المعروفة أيضًا باسم LPG ، بتركيب كيميائي مختلف ، ولكنها لا تزال غازًا بتروليًا ، ولها عدد من المزايا والعيوب الكامنة ، فضلاً عن غير ضارة. إن الميزة المتأصلة في autogas على CNG هي أنها تتطلب ضغطاً أقل بكثير (20٪ من تكلفة الغاز الطبيعي المضغوط) ، فهي أكثر كثافة لأنها سائلة في درجة حرارة الغرفة ، وبالتالي تتطلب خزانات أرخص بكثير (المستهلك) وضاغطات الوقود (مزود) من CNG . بالمقارنة مع LNG ، فإنه لا يتطلب تقشعر لها الأبدان (وبالتالي طاقة أقل) ، أو مشاكل مرتبطة بالبرد الشديد مثل قضمة الصقيع. وكما هو الحال في NGV ، فإنها تتمتع أيضًا بمزايا على البنزين والديزل في انبعاثات أنظف ، إلى جانب تقليل استهلاك المحركات على البنزين. العيب الرئيسي لغاز البترول المسال هو سلامتها. والوقود متقلب والأبخرة أثقل من الهواء ، مما يجعلها تتجمع في بقعة منخفضة في حالة حدوث تسرب ، مما يجعلها أكثر خطورة لاستخدامها وهناك حاجة إلى مزيد من العناية في المناولة. إلى جانب ذلك ، فإن غاز البترول المسال (40٪ من تكرير النفط الخام) أغلى من الغاز الطبيعي.

المزايا الحالية لقدرة LPG على NGV
في أماكن مثل الولايات المتحدة ، وتايلاند ، والهند ، هناك محطات من خمس إلى عشر مرات ، مما يجعل الوقود أكثر سهولة من محطات NGV. هناك بلدان أخرى مثل بولندا وكوريا الجنوبية وتركيا ومحطات غاز البترول المسال والسيارات منتشرة على نطاق واسع في حين أن شبكات الجيل التالي ليست كذلك. بالإضافة إلى ذلك ، في بعض البلدان مثل تايلاند ، يعتبر وقود التجزئة لغاز البترول المسال أرخص بكثير من حيث التكلفة.

الاحتمالات المستقبلية
على الرغم من أن ANG (الغاز الطبيعي كثف) لم يتم استخدامه بعد في أي من المحطات أو صهاريج تخزين المستهلك ، فإن ضغطه المنخفض (500psi مقابل 3600 psi) لديه القدرة على خفض تكاليف البنية التحتية NGV وصهاريج المركبات.

LNG المركبات التي تعمل بالوقود

استخدام LNG لتزويد الشاحنات الكبيرة على الطرق الممهدة
ويجري تقييم الغاز الطبيعي المسال واختباره لتطبيقات النقل البري على الطرق الوعرة والطرق الوعرة والبحرية والسكك الحديدية. هناك مشاكل معروفة في خزانات الوقود وتوصيل الغاز للمحرك.

كانت الصين رائدة في استخدام سيارات LNG مع أكثر من 100،000 سيارة تعمل بالغاز الطبيعي المسال على الطريق اعتبارًا من 2014.

في الولايات المتحدة ، كان هناك 69 محطة وقود عامة لشاحنات الغاز الطبيعي المسال حتى فبراير 2015. يسرد دليل الناقل الوطني لعام 2013 ما يقرب من 7000 شاحنة ، وبالتالي فإن 1٪ من الشاحنات الأمريكية تتوفر بها الغاز الطبيعي المسال.

في عام 2013 ، أعلنت شركة Dillon Transport أنها كانت تضع 25 شاحنة كبيرة من الغاز الطبيعي المسال في الخدمة في دالاس تكساس. انهم يعززون بالوقود في مركز الوقود العام للغاز الطبيعي المسال. وفي نفس العام ، أعلنت شركة رافين للمواصلات أنها كانت تشتري 36 شاحنة كبيرة من الغاز الطبيعي المسال تغذيها مواقع الوقود النظيف ، وأنجزت شركة Lowe تحويل أحد أساطيلها المخصصة إلى شاحنات تعمل بالغاز الطبيعي المسال.

كان لدى UPS أكثر من 1200 شاحنة تعمل بالغاز الطبيعي المسال على الطرقات في فبراير 2015. لدى UPS 16،000 شاحنة جرار في أسطولها ، وسيتم وضع 60 شاحنة جديدة من الشاحنات الكبيرة لعام 2014 في منطقة هيوستن ، تكساس ، حيث تقوم UPS ببناء شاحناتها الخاصة مركز الوقود الخاص للغاز الطبيعي المسال لتجنب الخطوط في مراكز الوقود بالتجزئة. في أماريلو وتكساس وأوكلاهوما سيتي ، أوكلاهوما ، تستخدم شركة يو بي إس مراكز الوقود العامة.

فتحت شركة Clean Energy Fuels العديد من ممرات الوقود LNG العامة على طول I-10 وتزعم أنه اعتبارًا من يونيو 2014 ، يمكن لشاحنات LNG التي تعمل بالوقود استخدام الطريق من لوس أنجلوس ، كاليفورنيا إلى هيوستن ، تكساس من خلال التزود بالوقود حصريًا في المرافق العامة لوقود الطاقة النظيفة. في عام 2014 ، افتتحت شل ومركزا للسفر في أمريكا أول شبكة من محطات الغاز الطبيعي المسال في الولايات المتحدة في أونتاريو ، كاليفورنيا. في موقع التعقب البديل لتزويد الوقود هناك 10 محطات وقود عامة قادرة على الغاز الطبيعي المسال في منطقة لوس أنجلوس الكبرى ، مما يجعلها أكثر أسواق المترو اختراقًا. اعتبارا من فبراير 2015 ، لدى Blu LNG ما لا يقل عن 23 مركز وقود قادر على تشغيل الغاز الطبيعي المسال في 8 ولايات ، و Clean Energy لديها 39 منشأة عاملة للغاز الطبيعي المسال.

كما هو موضح في موقع تتبع مركز الوقود البديل للوقود ، فابتداء من أوائل عام 2015 ، يوجد فراغ من مراكز الوقود للغاز الطبيعي المسال ، العامة والخاصة ، من إلينوي إلى جبال روكي. تم التخطيط لإنشاء مصنع لإنتاج الطاقة من إنتاج شركة نوبل إنيرجي في شمال كولورادو في الربع الأول من عام 2015 ولديه قدرة تبلغ 100.000 غالون من الغاز الطبيعي المسال في اليوم لعمليات الطرق الوعرة والطرق الوعرة وعمليات الحفر.

اعتبارًا من عام 2014 ، لم يحقق وقود LNG و NGV الكثير من الاستخدام في أوروبا.

لقد كانت شركة American Gas & Technology رائدة في استخدام التسييل في الموقع باستخدام محطة حجم الفان للوصول إلى الغاز الطبيعي من الأنابيب المساعدة وتنظيفه وتسييله وتخزينه وتوزيعه. محطاتها تنتج 300-5000 غالون من الغاز الطبيعي المسال في اليوم الواحد.

استخدام LNG لتزويد محركات ذات قوة عالية / عزم دوران عالية
يعتبر حجم الاسطوانات في محركات الاحتراق الداخلي مقياسًا شائعًا لقوة المحرك. وبالتالي ، فإن محرك 2000cc سيكون أكثر قوة من محرك 1800cc ، ولكن هذا يفترض أنه تم استخدام خليط مماثل من وقود الهواء.

من خلال شاحن توربيني كمثال على ذلك ، كان محرك 1800cc يستخدم خليطًا من وقود الهواء الذي كان أكثر كثافة بكثير من الطاقة ، فقد يكون قادرًا على إنتاج طاقة أكثر من محرك 2000cc يحرق خليطًا أقل كثافة من الوقود الهوائي. ومع ذلك ، فإن الشاحنين التوربينيين معقدان ومكلفان. وهكذا يصبح من الواضح بالنسبة لمحركات عزم الدوران العالية / عزم الدوران العالي أن الوقود الذي يمكن أن يستخدم بطبيعته لتكوين خليط وقود جوي كثيف أكثر تفضيلاً لأنه يمكن استخدام محرك أصغر وأبسط لإنتاج الطاقة ذاتها.

مع محركات البنزين والديزل التقليدية ، تكون كثافة الطاقة لمزيج الوقود – الوقود محدودة لأن الوقود السائل لا يمتزج جيداً في الأسطوانة. علاوة على ذلك ، يشتعل البنزين والديزل تلقائيًا في درجات الحرارة والضغوط ذات الصلة بتصميم المحرك. جزء مهم من تصميم المحرك التقليدي هو تصميم الأسطوانات ، نسب الانضغاط ، وحاقن الوقود بحيث يتم تجنب الإشعال المسبق ، ولكن في نفس الوقت يمكن حقن أكبر قدر ممكن من الوقود ، ويصبح مختلطًا جيدًا ، وما زال هناك وقت لإكماله عملية الاحتراق خلال شوط الطاقة.

الغاز الطبيعي لا يشتعل تلقائيًا عند الضغوط ودرجات الحرارة ذات الصلة بالتصميم التقليدي للبنزين ومحرك الديزل ، وبالتالي توفير مزيد من المرونة في تصميم محرك الغاز الطبيعي. الميثان ، المكون الرئيسي للغاز الطبيعي ، لديه درجة حرارة تلقائية تبلغ 580C / 1076F ، في حين أن autoignite بالبنزين والمازوت عند حوالي 250 درجة مئوية و 210 درجة مئوية على التوالي.

باستخدام محرك الغاز الطبيعي المضغوط (CNG) ، يكون خلط الوقود والهواء أكثر فاعلية لأن الغازات تمزج بشكل جيد في فترة قصيرة من الزمن ، ولكن عند ضغط ضغط الغاز الطبيعي النموذجي ، يكون الوقود نفسه أقل طاقة من البنزين أو الديزل. وبالتالي فإن النتيجة النهائية هي مزيج من وقود الهواء منخفض الكثيفة. وبالتالي بالنسبة لمحرك الإزاحة نفسه ، محرك يعمل بالغاز الطبيعي المضغوط غير مزوَّد بشاحن توربيني أقل قوة من محرك بنزين أو ديزل بحجم مماثل. ولهذا السبب ، يتمتع شاحن توربو بشعبية في السيارات CNG الأوروبية. على الرغم من هذا القيد ، فإن محرك Cummins Westport ISX12G سعة 12 ليتر هو مثال لمحرك CNG القادر المصمم لسحب أحمال الجرارات / المقطورات التي تصل إلى 80،000 رطل والتي يمكن أن تستخدم في معظم إن لم تكن جميع الشاحنات على الطرق الممهدة. قامت محركات ISX G الأصلية بتضمين شاحن توربيني لتعزيز كثافة طاقة وقود الطائرات.

تقدم LNG ميزة فريدة من نوعها على CNG لتطبيقات ذات قدرة حصانية أكثر تطلبًا عن طريق القضاء على الحاجة إلى شاحن توربيني. ونظرًا لأن الغاز الطبيعي المسال يغلي عند حوالي 160 درجة مئوية ، باستخدام مبادل حراري بسيط ، يمكن تحويل كمية صغيرة من الغاز الطبيعي المسال إلى شكله الغازي عند ضغط مرتفع للغاية باستخدام طاقة ميكانيكية ضئيلة أو معدومة. يمكن لمحرك ذي قوة عالية مصمم بشكل مناسب أن يستفيد من مصدر الوقود الغازي المكثف عالي الطاقة هذا لإنتاج خليط هواء ووقود عالي الكثافة للطاقة مما يمكن إنشاؤه بكفاءة باستخدام محرك يعمل بواسطة CNG. والنتيجة النهائية عند مقارنتها بمحركات CNG هي الكفاءة الكلية في تطبيقات المحرك عالي القدرة عند استخدام تقنية الحقن المباشر ذات الضغط العالي. يعد نظام الوقود Westport HDMI2 مثالاً على تقنية الحقن المباشر ذات الضغط العالي التي لا تتطلب شاحن توربيني إذا تم دمجها مع تقنية مبادل حراري LNG المناسب. يعتبر محرك شاحنات فولفو 13-LN من فولفو مثالاً آخر على محرك LNG الذي يستخدم تكنولوجيا الضغط العالي المتقدمة.

ويوصي ويستبورت CNG بمحركات 7 ليتر أو أصغر و LNG مع الحقن المباشر للمحركات بين 20 و 150 لترا. لمحركات بين 7 و 20 ليتر يوصى الخيار. انظر الشريحة 13 من عرض NGV BRUXELLES – INDUSTRY INNOVATION SESSION

وقد تم أو يجري تطوير محركات عالية القدرة بالحصان في الحفر والتنقيب ، والحفر ، والحفارات ، والحقول البحرية. وقد كتب بول بلوميروس ورقة استنتاج ما يصل إلى 40 مليون طن سنويا من الغاز الطبيعي المسال (ما يقرب من 26.1 مليار جالون / سنويا أو 71 مليون غالون / يوم) يمكن أن يكون مطلوبا فقط لتلبية الاحتياجات العالمية لمحركات حصانا عالية بحلول 2025-2030 .

في نهاية الربع الأول من 2015 ، تزعم شركة بروميثيوس للطاقة المحدودة أنها قدمت أكثر من 100 مليون غالون من الغاز الطبيعي المسال خلال السنوات الأربع الماضية في السوق الصناعية ، وتواصل إضافة عملاء جدد.

السفن
إن MV Isla Bella هي أول سفينة حاويات تعمل بالطاقة LNG في العالم. يتم تشغيل ناقلات الغاز الطبيعي المسال أحيانًا عن طريق غليان الغاز الطبيعي المسال من صهاريج التخزين الخاصة بها ، على الرغم من أن ناقلات الغاز الطبيعي المسال التي تعمل بالديزل شائعة أيضًا لتقليل فقدان الشحن وتمكين إعادة التزود بالوقود أكثر تنوعا.

الطائرات
تستخدم بعض الطائرات LNG لتشغيل محركاتها التوربينية. الطائرات هي حساسة بشكل خاص للوزن ويذهب الكثير من وزن الطائرة في عربة الوقود للسماح للمدى. إن كثافة الطاقة المنخفضة للغاز الطبيعي حتى في شكل سائل مقارنة بالوقود التقليدي يعطيه عيبًا واضحًا في تطبيقات الطيران.

التركيب الكيميائي ومحتوى الطاقة
التركيب الكيميائي
المكون الأساسي للغاز الطبيعي هو الميثان (CH4) ، وهو أقصر وأخف جزيء هيدروكربون. وقد يحتوي أيضًا على هيدروكربونات غازية أثقل مثل الإيثان (C2H6) والبروبان (C3H8) والبيوتان (C4H10) ، وكذلك الغازات الأخرى بكميات متفاوتة. كبريتيد الهيدروجين (H2S) هو أحد الملوثات الشائعة ، والتي يجب إزالتها قبل معظم الاستخدامات.

محتوى الطاقة
احتراق متر مكعب واحد ينتج 38 ميجا جول (10.6 كيلووات ساعة). يحتوي الغاز الطبيعي على أعلى نسبة طاقة / كربون لأي وقود أحفوري ، وبالتالي ينتج كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون لكل وحدة طاقة.

التخزين والنقل
المواصلات
الصعوبة الرئيسية في استخدام الغاز الطبيعي هي النقل. خطوط أنابيب الغاز الطبيعي اقتصادية وشائعة على الأرض وعبر امتدادات متوسطة الطول (مثل Langeled ، Interconnector و Trans-Mediterranean Pipeline) ، ولكنها غير عملية عبر المحيطات الكبيرة. كما تستخدم سفن الغاز الطبيعي المسال (LNG) ، ناقلات السكك الحديدية ، وشاحنات صهريج.

تخزين
عادةً ما يتم تخزين CNG في حاويات من الصلب أو المركب عند ضغط مرتفع (3000 إلى 4000 psi ، أو 205 إلى 275 بار). هذه الحاويات لا يتم التحكم فيها درجة الحرارة عادة ، ولكن يسمح لها بالبقاء في درجة الحرارة المحيطة المحلية. هناك العديد من المعايير لأسطوانات CNG ، والأكثر شعبية هي ISO 11439. بالنسبة لأمريكا الشمالية المعيار هو ANSI NGV-2.

عادة ما تكون ضغوط تخزين الغاز الطبيعي المسال حوالي 50-150 رطل لكل بوصة مربعة ، أو 3 إلى 10 بار. عند الضغط الجوي ، يكون LNG عند درجة حرارة -260 درجة فهرنهايت (-162 درجة مئوية) ، ومع ذلك ، في خزان السيارة تحت الضغط تكون درجة الحرارة أعلى قليلاً (انظر السائل المشبع). قد تختلف درجات حرارة التخزين بسبب اختلاف التركيب وضغط التخزين. إن الغاز الطبيعي المسال أكثر كثافة بكثير من حالة الغاز الطبيعي المضغوط للغاية. نتيجة لدرجات الحرارة المنخفضة ، يتم استخدام صهاريج التخزين المعزولة الفراغ المصنوعة عادة من الفولاذ المقاوم للصدأ لعقد LNG.

يمكن تخزين الغاز الطبيعي المضغوط في ضغط منخفض في شكل يعرف باسم خزان ANG (كثف للغاز الطبيعي) في 35 بار (500 رطل لكل بوصة مربعة ، وضغط الغاز في خطوط أنابيب الغاز الطبيعي) في مواد مختلفة مثل الإسفنج ، مثل الكربون المنشط والمعادن العضوية أطر العمل (MOFs). يتم تخزين الوقود بكثافة طاقة مماثلة أو أكبر من الغاز الطبيعي المضغوط. وهذا يعني أنه يمكن إعادة تزويد السيارات بالوقود من شبكة الغاز الطبيعي دون ضغط إضافي للغاز ، ويمكن تخفيف خزانات الوقود وجعلها مصنوعة من مواد أخف وأقوى.

مجموعات التحويل
تتوفر مجموعات التحويل للبنزين أو الديزل للغاز الطبيعي المسال / الغاز الطبيعي المضغوط في العديد من البلدان ، جنبا إلى جنب مع العمال لتثبيتها. ومع ذلك ، يختلف نطاق الأسعار وجودة التحويل بشكل كبير.

في الآونة الأخيرة ، تم تخفيف اللوائح التي تنطوي على ترخيص للمنشآت في الولايات المتحدة الأمريكية لتشمل الشركات الخاصة المعتمدة ، وقد انخفضت هذه المنشآت نفسها لمجموعة CNG إلى 6000 $ + النطاق (حسب نوع السيارة).