Un vehículo de gas natural (GNV) es un vehículo de combustible alternativo que utiliza gas natural comprimido (GNC) o gas natural licuado (GNL). Los vehículos de gas natural no deben confundirse con los vehículos propulsados por GLP (principalmente propano), que es un combustible con una composición fundamentalmente diferente.
En un vehículo impulsado por gas natural, la energía se libera mediante la combustión de combustible esencialmente de gas metano (CH4) con oxígeno (O2) del aire a CO2 y vapor de agua (H2O) en un motor de combustión interna. El metano es el hidrocarburo de combustión más limpio y muchos contaminantes presentes en el gas natural se eliminan en la fuente.
El almacenamiento y el suministro de combustible seguros, convenientes y rentables constituyen un desafío mayor en comparación con los vehículos de gasolina y diesel, ya que el gas natural está presurizado y, en el caso de GNL, el tanque debe mantenerse frío. Esto hace que el GNL no sea adecuado para vehículos que no son de uso frecuente. La menor densidad de energía de los gases en comparación con los combustibles líquidos se ve mitigada en gran medida por la alta compresión o la licuefacción del gas, pero requiere un compromiso en términos de tamaño / complejidad / peso del contenedor de almacenamiento, rango del vehículo entre paradas de repostaje, y tiempo para repostar.
Aunque se pueden usar tecnologías de almacenamiento similares y compromisos similares para un vehículo de hidrógeno como parte de una nueva economía de hidrógeno propuesta, el metano como combustible gaseoso es más seguro que el hidrógeno debido a su menor inflamabilidad, baja corrosividad y mejor estanqueidad debido a la mayor peso molecular / tamaño, lo que da como resultado soluciones de hardware de menor precio basadas en tecnología y conversiones probadas. Una ventaja clave del uso del gas natural es la existencia, en principio, de la mayoría de la infraestructura y la cadena de suministro, que no es intercambiable con el hidrógeno. Hoy en día, el metano proviene principalmente de fuentes no renovables, pero se puede suministrar o producir a partir de fuentes renovables, ofreciendo una movilidad neta neutra en carbono. En muchos mercados, especialmente en América, el gas natural puede comerciarse con un descuento respecto de otros productos de combustibles fósiles como la gasolina, el diesel o el carbón, o incluso ser un subproducto menos valioso asociado con su producción que debe eliminarse. Muchos países también ofrecen incentivos fiscales para los vehículos que funcionan con gas natural debido a los beneficios ambientales para la sociedad. Los menores costos operativos y los incentivos gubernamentales para reducir la contaminación por vehículos pesados en áreas urbanas han impulsado la adopción del GNV para usos comerciales y públicos, es decir, camiones y autobuses.
Muchos factores frenan la popularización de la GNV para aplicaciones de movilidad individual, es decir, vehículos privados, que incluyen: particulares de precio relativamente e insensibles para el medio ambiente, pero que buscan comodidad; buenos beneficios e impuestos extraíbles de las ventas de pequeños lotes de gasolina y diésel de marca con valor agregado a través de canales comerciales establecidos y refinerías de petróleo; problemas de resistencia y seguridad para aumentar los inventarios de gas en áreas urbanas; el doble uso de las redes de distribución de servicios públicos originalmente construidas para el suministro de gas doméstico y la asignación de los costos de expansión de la red; renuencia, esfuerzo y costos asociados con el cambio; El prestigio y la nostalgia asociada a los vehículos petroleros; El miedo a la redundancia y la interrupción. Un desafío particular puede ser el hecho de que los refinadores están actualmente configurados para producir una cierta mezcla de combustibles a partir del petróleo crudo. Es probable que el combustible de aviación siga siendo el combustible de elección para las aeronaves debido a su sensibilidad al peso en el futuro inmediato.
A nivel mundial, había 24.452 millones de vehículos a gas natural para 2016, liderados por China (5.0 millones), Irán (4.00 millones), India (3.045 millones), Pakistán (3.0 millones), Argentina (2.295 millones), Brasil (1.781 millones) e Italia. (1.001 millones). La región de Asia y el Pacífico es líder mundial con 6,8 millones de vehículos, seguida de América Latina con 4,2 millones. En América Latina, casi el 90% de los vehículos NGV tienen motores de doble combustible, lo que permite que estos vehículos funcionen con gasolina o GNC. En Pakistán, casi todos los vehículos convertidos a (o fabricados para) el uso de combustible alternativo por lo general conservan la capacidad de funcionar con gasolina.
A partir de 2016, los EE. UU. Contaban con una flota de 160,000 vehículos NG, incluidos 3,176 vehículos de GNL. Otros países donde los autobuses a gas natural son populares incluyen India, Australia, Argentina, Alemania y Grecia. En los países de la OCDE, hay alrededor de 500,000 vehículos de GNC. La participación de Pakistán en el mercado de GNV fue del 61,1% en 2010, seguida por Armenia con más del 77% (2014) y Bolivia con el 20%. El número de estaciones de servicio de GNV también ha aumentado, a 18.202 en todo el mundo a partir de 2010, un 10,2% más que el año anterior.
Los vehículos a gasolina existentes pueden ser convertidos para funcionar con GNC o GNL, y pueden ser dedicados (solo para funcionar con gas natural) o bicombustibles (para funcionar con gasolina o gas natural). Los motores diésel para camiones pesados y autobuses también se pueden convertir y se pueden dedicar con la adición de nuevos cabezales que contienen sistemas de encendido por chispa, o se pueden ejecutar en una mezcla de diesel y gas natural, con el combustible primario como gas natural y una pequeña cantidad de combustible diesel que se utiliza como fuente de ignición. También es posible generar energía en una pequeña turbina de gas y acoplar el motor de gas o la turbina con una pequeña batería eléctrica para crear un vehículo híbrido de motor eléctrico. Un gran número de vehículos en todo el mundo están siendo fabricados para funcionar con GNC por los principales fabricantes de automóviles. Hasta hace poco, el Honda Civic GX era el único GNV disponible comercialmente en el mercado estadounidense. Más recientemente, Ford, General Motors y Ram Trucks tienen ofertas de doble combustible en su línea de vehículos. En 2006, la filial brasileña de FIAT presentó el combustible Fiat Siena Tetra, un automóvil de cuatro combustibles que puede funcionar con gas natural (GNC).
Las estaciones de servicio de GNV pueden ubicarse en cualquier lugar donde existan líneas de gas natural. Los compresores (GNC) o las plantas de licuefacción (GNL) generalmente se construyen a gran escala, pero con las estaciones de reabastecimiento de combustible domésticas pequeñas con GNC son posibles. Una compañía llamada FuelMaker fue pionera en un sistema de este tipo llamado Phill Home Refueling Appliance (conocido como «Phill»), que desarrollaron en asociación con Honda para el modelo American GX. Phill ahora es fabricado y vendido por BRC FuelMaker, una división de Fuel Systems Solutions, Inc.
El GNC se puede generar y utilizar para el almacenamiento a granel y el transporte por tuberías de energía renovable y también se puede mezclar con biometano, derivado del biogás de vertederos o digestión anaeróbica. Esto permitiría el uso de GNC para la movilidad sin aumentar la concentración de carbono en la atmósfera. También permitiría el uso continuado de los vehículos de GNC que actualmente funcionan con combustibles fósiles no renovables que no se vuelven obsoletos cuando las normas más estrictas sobre emisiones de CO2 tienen el mandato de combatir el calentamiento global.
A pesar de sus ventajas, el uso de vehículos de gas natural enfrenta varias limitaciones, que incluyen el almacenamiento de combustible y la infraestructura disponible para su entrega y distribución en las estaciones de servicio. CNG debe almacenarse en cilindros de alta presión (3000psi a 3600psi de presión de operación), y LNG debe almacenarse en cilindros criogénicos (-260F a -200F). Estos cilindros ocupan más espacio que los tanques de gasolina o diesel que pueden moldearse en formas complejas para almacenar más combustible y usar menos espacio en el vehículo. Los tanques de GNC generalmente se ubican en el maletero o camioneta del vehículo, lo que reduce el espacio disponible para otra carga. Este problema se puede resolver instalando los tanques debajo del cuerpo del vehículo, o en el techo (típico de los autobuses), dejando libres las áreas de carga. Al igual que con otros combustibles alternativos, otras barreras para el uso generalizado de los GNV son la distribución de gas natural hacia y en las estaciones de abastecimiento de combustible, así como el bajo número de estaciones de GNC y GNL.
Los vehículos propulsados por GNC se consideran más seguros que los que funcionan con gasolina.
GNC / GNL como combustible para automóviles
Coches de producción disponibles
Los vehículos a gasolina existentes pueden ser convertidos para funcionar con GNC o GNL, y pueden ser dedicados (solo para funcionar con gas natural) o bicombustibles (para funcionar con gasolina o gas natural). Sin embargo, un número creciente de vehículos en todo el mundo se fabrican para funcionar con GNC. Hasta hace poco, el ahora descontinuado Honda Civic GX era el único GNV disponible comercialmente en el mercado estadounidense. Más recientemente, Ford, General Motors y Ram Trucks tienen ofertas de doble combustible en su línea de vehículos. El enfoque de Ford es ofrecer un kit de preparación de combustible doble como una opción de fábrica, y luego hacer que el cliente elija un socio autorizado para instalar el equipo de gas natural. La elección de la opción de combustible doble de GM envía las camionetas HD con el motor de gasolina de 6.0 litros a IMPCO en Indiana para que el vehículo funcione con GNC. Actualmente, Ram es el único fabricante de camionetas con un sistema de combustible dual instalado en fábrica y que está disponible en el mercado estadounidense.
Fuera de los EE. UU., GM do Brasil introdujo el motor MultiPower en 2004, que era capaz de usar GNC, alcohol y gasolina (mezcla E20-E25) como combustible, y se usó en el Chevrolet Astra 2.0 modelo 2005, destinado al mercado de taxis. En 2006, la filial brasileña de FIAT presentó el combustible Fiat Siena Tetra, un automóvil de cuatro combustibles desarrollado bajo Magneti Marelli de Fiat Brasil. Este automóvil puede funcionar con gas natural (GNC); 100% de etanol (E100); Mezcla de gasolina E20 a E25, la gasolina obligatoria de Brasil; y gasolina pura, aunque ya no está disponible en Brasil, se usa en países vecinos.
En 2015, Honda anunció su decisión de eliminar gradualmente la comercialización de vehículos propulsados por gas natural para centrarse en el desarrollo de una nueva generación de vehículos electrificados, como híbridos, automóviles eléctricos enchufables y vehículos de celda de combustible impulsados por hidrógeno. Desde 2008, Honda vendió cerca de 16,000 vehículos de gas natural, principalmente a flotas de taxis y comerciales.
Diferencias entre los combustibles de GNL y GNC
Aunque tanto el GNL como el GNC se consideran NGV, las tecnologías son muy diferentes. Los equipos de reabastecimiento de combustible, el costo del combustible, las bombas, los tanques, los peligros, los costos de capital son todos diferentes.
Una cosa que comparten es que, debido a los motores fabricados para gasolina, se requieren válvulas controladas por computadora para controlar las mezclas de combustible para ambos, que a menudo son propietarias y específicas del fabricante. La tecnología en el motor para la medición de combustible es la misma para GNL y GNC.
GNC como auto combustible
CNG, o gas natural comprimido, se almacena a alta presión, de 3,000 a 3,600 libras por pulgada cuadrada (21 a 25 MPa). El tanque requerido es más masivo y costoso que un tanque de combustible convencional. Las estaciones comerciales de reabastecimiento a pedido son más caras de operar que las estaciones de LNG debido a la energía requerida para la compresión, el compresor requiere 100 veces más energía eléctrica, sin embargo, el llenado lento (muchas horas) puede ser rentable con las estaciones de LNG [falta cita: la licuefacción inicial del gas natural por enfriamiento requiere más energía que la compresión de gas]. El tiempo para llenar un tanque de GNC varía mucho dependiendo de la estación. Los repostadores domésticos se llenan típicamente a aproximadamente 0.4 GGE / hr. Las estaciones de «llenado rápido» pueden rellenar un tanque de 10 GGE en 5 a 10 minutos. Además, debido a la menor densidad de energía, el rango en GNC está limitado en comparación con el GNL. Si la composición y el rendimiento del gas lo permiten, debería ser factible conectar estaciones de servicio de GNC comerciales a las redes de gas de la ciudad, o permitir el suministro de combustible a los vehículos de GNC en el hogar directamente utilizando un compresor de gas. Al igual que la batería de un automóvil, el tanque de GNC de un automóvil podría duplicarse como un dispositivo de almacenamiento de energía en el hogar y el compresor podría funcionar en momentos en que haya energía eléctrica renovable libre / en exceso.
GNL como auto combustible
El GNL, o gas natural licuado, es un gas natural que se ha enfriado hasta un punto que es un líquido criogénico. En su estado líquido, todavía es más de 2 veces más denso que el GNC. El GNL se suele dispensar desde tanques de almacenamiento a granel en las estaciones de combustible de GNL a tasas superiores a 20 DGE / min. A veces, el GNL se fabrica localmente desde una tubería de servicios públicos. Debido a su naturaleza criogénica, se almacena en tanques aislados especialmente diseñados. En términos generales, estos tanques funcionan a presiones bastante bajas (alrededor de 70-150 psi) en comparación con el GNC. Un vaporizador está montado en el sistema de combustible que convierte el LNG en un gas (que simplemente puede considerarse CNG de baja presión). Al comparar la construcción de una estación de GNL comercial con una estación de GNC, la infraestructura de servicios públicos, el costo de capital y la electricidad favorecen en gran medida el GNL sobre el GNC. Existen estaciones de LCNG existentes (tanto de GNC como de GNL), donde el combustible se almacena como GNL y luego se vaporiza a GNC a pedido. Las estaciones LCNG requieren menos costo de capital que las estaciones de GNC de llenado rápido, pero más que las estaciones de GNL.
Ventajas sobre la gasolina y el diesel.
El GNL, y especialmente el GNC, tiende a corroer y desgastar las piezas de un motor con menos rapidez que la gasolina. Por lo tanto, es bastante común encontrar NGV con motores diésel con alto kilometraje (más de 500,000 millas). El GNC también emite 20-29% menos de CO2 que el diesel y la gasolina. Las emisiones son más limpias, con menos emisiones de carbono y menores emisiones de partículas por distancia equivalente recorrida. En general, hay menos combustible desperdiciado. Sin embargo, se debe tener en cuenta el costo (monetario, ambiental, infraestructura preexistente) de distribución, compresión y enfriamiento.
Ventajas / desventajas inherentes entre la potencia de autogas (LPG) y GNV
El autogás, también conocido como GLP, tiene una composición química diferente, pero aún un gas a base de petróleo, tiene una serie de ventajas y desventajas inherentes, así como otras no inherentes. La ventaja inherente del autogás sobre el GNC es que requiere mucha menos compresión (20% del costo del GNC), es más densa, ya que es un líquido a temperatura ambiente, y por lo tanto requiere tanques (consumidores) y compresores de combustible (proveedor) mucho más baratos que los GNC. . En comparación con el GNL, no requiere enfriamiento (y, por lo tanto, menos energía) o problemas asociados con el frío extremo, como la congelación. Al igual que el GNV, también tiene ventajas sobre la gasolina y el diesel en emisiones más limpias, junto con un menor desgaste de los motores sobre la gasolina. El principal inconveniente de GLP es su seguridad. El combustible es volátil y los gases son más pesados que el aire, lo que hace que se acumulen en un lugar bajo en el caso de una fuga, lo que hace que sea mucho más peligroso de usar y se necesita más cuidado en el manejo. Además de esto, el GLP (40% de la refinación de petróleo crudo) es más caro que el gas natural.
Ventajas actuales de la potencia de GLP sobre GNV
En lugares como los Estados Unidos, Tailandia e India, hay entre cinco y diez veces más estaciones, lo que hace que el combustible sea más accesible que las estaciones de GNV. Otros países, como Polonia, Corea del Sur y Turquía, las estaciones de GLP y los automóviles están muy extendidos, mientras que los GNV no lo están. Además, en algunos países como Tailandia, el combustible de GLP al por menor es considerablemente más barato en costo.
Posibilidades futuras
Aunque el ANG (gas natural adsorbido) aún no se ha utilizado en las estaciones de suministro ni en los tanques de almacenamiento de los consumidores, su baja compresión (500 psi frente a 3600 psi) tiene el potencial de reducir los costos de la infraestructura de GNV y los tanques de vehículos.
Vehículos alimentados con GNL
Uso de GNL para alimentar grandes camiones de carretera
LNG está siendo evaluado y probado para aplicaciones de transporte por carretera, fuera de carretera, marítimo y ferroviario. Hay problemas conocidos con los tanques de combustible y el suministro de gas al motor.
China ha sido un líder en el uso de vehículos de GNL con más de 100,000 vehículos de GNL en la carretera a partir de 2014.
En febrero de 2015, había 69 centros públicos de combustible de GNL para camiones. El Directorio Nacional de Camioneros de 2013 enumera aproximadamente 7,000 paradas de camiones, por lo que aproximadamente el 1% de las paradas de camiones en los EE. UU. Tienen GNL disponible.
En 2013, Dillon Transport anunció que pondrían en servicio 25 camiones grandes de GNL en Dallas, Texas. Están reabasteciendo de combustible en un centro público de combustible de GNL. El mismo año, Raven Transportation anunció que estaban comprando 36 camiones grandes de GNL para ser alimentados por las ubicaciones de Combustibles de Energía Limpia y Lowe’s terminó de convertir una de sus flotas dedicadas a camiones con combustible de GNL.
En febrero de 2015, UPS tenía más de 1200 camiones de GNL en las carreteras. UPS tiene 16,000 camiones tractores en su flota, y 60 de los nuevos camiones grandes de 2014 se pondrán en servicio en el área de Houston, Texas, donde UPS está construyendo su propio Centro de combustible de GNL privado para evitar las líneas en los centros minoristas de combustible. En Amarillo, Texas y Oklahoma City, Oklahoma, UPS está utilizando centros públicos de combustible.
Clean Energy Fuels ha abierto varias rutas públicas de combustible de GNL a lo largo de la I-10 y afirma que, a partir de junio de 2014, los camiones alimentados con GNL pueden utilizar la ruta desde Los Ángeles, California hasta Houston, Texas, mediante el reabastecimiento de combustible exclusivamente en las instalaciones públicas de Combustibles de energía limpia. En 2014, Shell y Travel Centers of America abrieron la primera de una red planeada de estaciones de GNL en paradas de camiones de EE. UU. En Ontario, California. Según el sitio de seguimiento del centro de abastecimiento de combustible alternativo, hay 10 estaciones públicas de combustible con capacidad para GNL en el área metropolitana de Los Ángeles, lo que lo convierte en el mercado metropolitano más penetrante. A partir de febrero de 2015, Blu LNG tiene al menos 23 centros operativos de combustible con capacidad para GNL en 8 estados, y Clean Energy tenía 39 instalaciones públicas operativas de GNL.
Como se puede ver en el sitio de seguimiento de los centros de abastecimiento de combustible alternativo, a partir de principios de 2015 no hay ningún centro de combustible de GNL, público o privado, desde Illinois hasta los Rockies. Se planificó que una planta de producción de Noble Energy LNG en el norte de Colorado se conecte en línea en el primer trimestre de 2015 y que tenga una capacidad de 100,000 galones de GNL por día para operaciones en carretera, fuera de carretera y de perforación.
A partir de 2014, el combustible de GNL y los GNV no habían alcanzado un gran uso en Europa.
American Gas & Technology fue pionero en el uso de la licuefacción en el sitio utilizando una estación de tamaño camioneta para acceder al gas natural desde la tubería de servicios públicos y limpiar, licuar, almacenar y dispensar. Sus estaciones producen 300-5,000 galones de LNG por día.
Uso de GNL para alimentar motores de alta potencia / alto torque
En los motores de combustión interna, el volumen de los cilindros es una medida común de la potencia de un motor. Por lo tanto, un motor de 2000 cc típicamente sería más poderoso que un motor de 1800 cc, pero eso supone que se utiliza una mezcla de aire-combustible similar.
Si, por ejemplo, a través de un turbocompresor, el motor de 1800 cc utilizara una mezcla de aire y combustible con una densidad de energía significativamente mayor, entonces podría producir más potencia que un motor de 2000 cc que quema una mezcla de aire y combustible de menor densidad energética. Sin embargo, los turbocompresores son complejos y caros. Por lo tanto, queda claro que para los motores de alta potencia / alto torque se prefiere un combustible que se puede usar inherentemente para crear una mezcla de aire-combustible más densa en cuanto a la energía, ya que se puede usar un motor más pequeño y simple para producir la misma potencia.
Con los motores tradicionales de gasolina y diesel, la densidad de energía de la mezcla de aire y combustible es limitada porque los combustibles líquidos no se mezclan bien en el cilindro. Además, la gasolina y el diesel se encienden automáticamente a temperaturas y presiones relevantes para el diseño del motor. Una parte importante del diseño tradicional del motor es diseñar los cilindros, las relaciones de compresión y los inyectores de combustible de modo que se evite la ignición previa, pero al mismo tiempo se puede inyectar la mayor cantidad de combustible posible, mezclarse bien y aún tener tiempo para completar El proceso de combustión durante el golpe de potencia.
El gas natural no se enciende automáticamente a presiones y temperaturas relevantes para el diseño tradicional de motores de gasolina y diésel, lo que proporciona más flexibilidad en el diseño de un motor de gas natural. El metano, el componente principal del gas natural, tiene una temperatura de autoignición de 580C / 1076F, mientras que la gasolina y el diesel se encienden a aproximadamente 250C y 210C respectivamente.
Con un motor de gas natural comprimido (GNC), la mezcla del combustible y el aire es más efectiva, ya que los gases generalmente se mezclan bien en un corto período de tiempo, pero a las presiones de compresión típicas del GNC el combustible en sí es menos denso que la gasolina o el diesel. por lo tanto, el resultado final es una mezcla de aire-combustible de menor densidad energética. Por lo tanto, para el mismo motor de cilindrada, un motor propulsado con GNC no turbo es típicamente menos potente que un motor de gasolina o diesel de tamaño similar. Por esa razón, los turbocompresores son populares en los coches europeos de GNC. A pesar de esa limitación, el motor Cummins Westport ISX12G de 12 litros es un ejemplo de un motor capaz de CNG diseñado para arrastrar cargas de tractores / remolques de hasta 80,000 lb, lo que demuestra que se puede usar GNC en la mayoría, si no en todas las aplicaciones de camiones de carretera. Los motores ISX G originales incorporaron un turbocompresor para mejorar la densidad de energía aire-combustible.
El GNL ofrece una ventaja única sobre el GNC para aplicaciones más exigentes de alta potencia al eliminar la necesidad de un turbocompresor. Debido a que el LNG hierve a aproximadamente -160C, al usar un intercambiador de calor simple, una pequeña cantidad de LNG se puede convertir a su forma gaseosa a una presión extremadamente alta con el uso de poca o ninguna energía mecánica. Un motor de alta potencia y diseño adecuado puede aprovechar esta fuente de combustible gaseoso de alta densidad de energía de alta presión para crear una mezcla de aire-combustible de mayor densidad de energía que la que se puede crear de manera eficiente con un motor impulsado por CNG. El resultado final cuando se compara con los motores CNG es una mayor eficiencia general en las aplicaciones de motores de alta potencia cuando se utiliza la tecnología de inyección directa a alta presión. El sistema de combustible HDMI2 de Westport es un ejemplo de una tecnología de inyección directa de alta presión que no requiere un turbocompresor si se combina con la tecnología apropiada de intercambiador de calor de GNL. El motor LNG de 13 litros de Volvo Trucks es otro ejemplo de un motor LNG que aprovecha la tecnología avanzada de alta presión.
Westport recomienda GNC para motores de 7 litros o más pequeños y GNL con inyección directa para motores de entre 20 y 150 litros. Para motores de entre 7 y 20 litros se recomienda cualquiera de las dos opciones. Vea la diapositiva 13 de su presentación de NGV BRUXELLES – SESIÓN DE INNOVACIÓN INDUSTRIAL
Se han desarrollado o se están desarrollando motores de alta potencia en los campos de perforación petrolera, minería, locomotoras y marinos. Paul Blomerous ha escrito un documento que concluye que se podrían requerir hasta 40 millones de toneladas por año de GNL (aproximadamente 26.1 mil millones de galones / año o 71 millones de galones / día) solo para satisfacer las necesidades globales de los motores de alta potencia para 2025 a 2030 .
A fines del primer trimestre de 2015, Prometheus Energy Group Inc. afirma haber entregado más de 100 millones de galones de GNL en los últimos 4 años en el mercado industrial y continúa agregando nuevos clientes.
Los barcos
El MV Isla Bella es el primer buque portacontenedores de GNL del mundo. Los transportadores de GNL a veces funcionan con el hervido de GNL de sus tanques de almacenamiento, aunque los transportadores de GNL a diesel también son comunes para minimizar la pérdida de carga y permitir un reabastecimiento de combustible más versátil.
Aeronave
Algunos aviones usan GNL para alimentar sus turbofans. Las aeronaves son particularmente sensibles al peso y gran parte del peso de una aeronave va en el transporte de combustible para permitir el alcance. La baja densidad de energía del gas natural incluso en forma líquida en comparación con los combustibles convencionales le da una clara desventaja para las aplicaciones de vuelo.
Composición química y contenido energético.
Composición química
El componente principal del gas natural es el metano (CH4), la molécula de hidrocarburo más corta y ligera. También puede contener hidrocarburos gaseosos más pesados, como etano (C2H6), propano (C3H8) y butano (C4H10), así como otros gases, en cantidades variables. El sulfuro de hidrógeno (H2S) es un contaminante común, que debe eliminarse antes de la mayoría de los usos.
Contenido energético
La combustión de un metro cúbico produce 38 MJ (10.6 kWh). El gas natural tiene la relación más alta de energía / carbono de cualquier combustible fósil y, por lo tanto, produce menos dióxido de carbono por unidad de energía.
Almacenamiento y transporte
Transporte
La mayor dificultad en el uso del gas natural es el transporte. Las tuberías de gas natural son económicas y comunes en tierra y en tramos de agua de longitud media (como Langeled, Interconnector y Trans-Mediterranean Pipeline), pero no son prácticas en grandes océanos. También se utilizan buques cisterna de gas natural licuado (GNL), camiones cisterna y camiones cisterna.
Almacenamiento
Normalmente, el CNG se almacena en contenedores de acero o compuestos a alta presión (3000 a 4000 psi, o 205 a 275 bar). Estos contenedores no suelen estar controlados por la temperatura, pero se les permite permanecer a la temperatura ambiente local. Existen muchos estándares para cilindros de GNC, el más popular es ISO 11439. Para Norteamérica, el estándar es ANSI NGV-2.
Las presiones de almacenamiento de GNL son generalmente de 50 a 150 psi, o de 3 a 10 bar. A la presión atmosférica, el LNG está a una temperatura de -260 ° F (-162 ° C), sin embargo, en un tanque de vehículo bajo presión, la temperatura es ligeramente más alta (ver fluido saturado). Las temperaturas de almacenamiento pueden variar debido a la composición variable y la presión de almacenamiento. El GNL es mucho más denso que incluso el estado altamente comprimido de CNG. Como consecuencia de las bajas temperaturas, los tanques de almacenamiento aislados al vacío, típicamente de acero inoxidable, se utilizan para contener el GNL.
El GNC se puede almacenar a una presión más baja en una forma conocida como un tanque de gas natural adsorbido (ANG) a 35 bar (500 psi, la presión del gas en las tuberías de gas natural) en diversos materiales similares a esponjas, como carbón activado y metal-orgánico. marcos (MOFs). El combustible se almacena a una densidad de energía similar o mayor a la del CNG. Esto significa que los vehículos pueden reabastecerse de combustible de la red de gas natural sin compresión de gas adicional, los tanques de combustible pueden reducirse y fabricarse con materiales más ligeros y menos fuertes.
Kits de conversión
Los kits de conversión para gasolina o diesel a GNL / GNC están disponibles en muchos países, junto con la mano de obra para instalarlos. Sin embargo, la gama de precios y la calidad de conversión varían enormemente.
Recientemente, las regulaciones que implican la certificación de instalaciones en EE. UU. Se han relajado para incluir a empresas privadas certificadas, esas mismas instalaciones de kit para GNC han caído al rango de $ 6,000 (según el tipo de vehículo).