گاز طبیعی فشرده یا CNG (Compressed Natural Gas)، یک نوع سوخت است که به عنوان جایگزین بنزین و گازوئیل استفاده می شود. یکی از ویژگی های مهم این نوع سوخت، کاهش آلودگی آن نسبت به بنزین و گازوئیل است. همچنین، در صورت نشت، خطر کمتری نسبت به بنزین و گازوئیل دارد. دلیل این موضوع این است که گاز طبیعی فشرده از هوا سبک تر است و به سرعت منتشر می شود. جایگاه سوخت CNG نیز برای عرضه این نوع سوخت طراحی شده اند. جایگاه سوخت CNG در مقایسه با جایگاه های سوخت بنزین و دیزل، تنوع بیشتری در اندازه و ظرفیت سیستم توزیع سوخت دارند. با این حال، احداث و بهره برداری از جایگاه سوخت CNG نسبت به جایگاه های سوخت بنزین و گازوئیل پیچیدگی بیشتری دارد. برای احداث جایگاه سوخت CNG برای خرده فروشی یا تامین نیاز ناوگان به گاز طبیعی، نیاز به محاسبات دقیق و درست داریم. این محاسبات شامل تعیین فشار، حجم و نحوه ذخیره سازی گاز مورد نیاز با در نظر گرفتن نوع وسایل نقلیه متقاضی سوخت است. در این مقاله به بررسی جایگاه سوخت CNG و روش های سوختگیری می پردازیم.
ساختار جایگاه سوخت CNG
در جایگاه سوخت CNG، فرآیند انتقال سوخت از خط لوله اصلی گاز تا مخزن خودرو ادامه می یابد. در این فرآیند، کیفیت گاز بهبود می یابد تا به حالت ایده آل برسد و سپس به متقاضی سرویس داده می شود. خط لوله اصلی گاز معمولا فشار مناسبی برای استفاده در جایگاه CNG دارد. بیشتر تجهیزات جایگاه CNG قادر به کار با گاز فشار پایین هستند. اما در برخی از جایگاه های خاص، فشار ورودی باید بیشتر باشد، به ویژه برای خودروهایی که در آن جایگاه بارگیری می شوند. تضمین کیفیت سوخت (گاز) ورودی یکی از مهمترین نکات در جایگاه سوخت CNG است. کیفیت گاز، وابسته به مقدار رطوبت و نا خالصی های دیگر است.
اگر رطوبت گاز بیشتر از حد استاندارد باشد، نیاز به خشک کردن گاز و استفاده از فیلتر مناسب وجود دارد. همچنین، برخی از کمپرسور ها دارای فیلترهایی هستند که جهت تصفیه گاز نیز استفاده می شوند. بعد از تصفیه، گاز خشک و تصفیه شده، آماده فشرده شدن توسط کمپرسور می شود. گاز پس از عبور از فیلتر وارد کمپرسور می شود و تا فشار مناسب، متراکم می شود. سپس بسته به نوع جایگاه ثابت (زماندار یا سریع)، به دیسپنسر یا مخزن ذخیره سازی منتقل می شود. گاز تحت فشار حاصله، آماده عرضه به متقاضی سوخت است. انتقال CNG از کمپرسور به مخزن خودرو در حالت سوخت گیری سریع یا زماندار نیازمند استفاده از یک سیستم کنترلی است که بسته به نوع جایگاه تعیین می شود.
تجهیزات استفاده شده در جایگاه سوخت CNG
تجهیزات جایگاه سوخت CNG به سه دسته اصلی تقسیم می شوند: سیستم فرآیند فشار بالا، سیستم ذخیره سازی فشار بالا و سیستم توزیع فشار بالا. هر یک از این سیستم ها شامل تجهیزات متنوعی می باشد و انواع مختلفی را شامل می شود.
- سیستم فرآیند فشار بالا
سیستم فرآیند فشار بالا در جایگاه سوخت CNG ، بخش اصلی و حیاتی این جایگاه را شکل می دهد. وظیفه اصلی این سیستم بهبود کیفیت گاز طبیعی و فشرده سازی آن برای استفاده بهینه در خودروها است. این سیستم می تواند به سه نوع تک برجی، چند برجی و چند برجی با فشار بالا تقسیم شود. انتخاب تجهیزات مورد استفاده در این سیستم بستگی به نوع جایگاه (زماندار یا سریع) و نوع خودروهایی که سوخت می گیرند، دارد. بنابراین، در نظر گرفتن تمامی این عوامل از اهمیت ویژه برخوردار است. در این سیستم، گازی که از خط لوله گرفته می شود، ابتدا توسط درایر خشک و فیلتر تمیز می شود. سپس با استفاده از کمپرسور، گاز فشرده می شود.
- سیستم ذخیره سازی فشار بالا
سیستم ذخیره سازی گاز فشرده در جایگاه سوخت CNG، مرحله بعدی از تجهیزات است و مسئولیت نگهداری گاز فشرده شده خروجی از کمپرسور را بر عهده دارد. نوع تجهیزات استفاده شده در این مرحله نیز بستگی به عواملی که در مرحله قبلی ذکر شد، دارد. اما تمامی مخازن در این سیستم به صورت زمینی قرار می گیرند. همانطور که در بالا ذکر شد، در جایگاه های سوخت گیری زماندار، معمولا نیازی به مخزن ذخیره سازی نیست و استفاده از مخزن بافر کافی است. به طور کلی، با توجه به نوع تجهیزات جایگاه CNG، می توان از سه نوع مخزن DOT، BUFFER و CASCADE استفاده کرد.
- سیستم توزیع فشار بالا
سیستم توزیع سوخت در جایگاه سوخت CNG نیز، مانند سیستم های دیگر، بسته به نوع جایگاه مشخص می شود. به طور کلی، چهار نوع سیستم توزیع وجود دارد که دو نوع از آن ها رایج است. در جایگاه های سوخت گیری سریع که قادر به سوخت گیری برای هر نوع خودرویی هستند، از دیسپنسر استفاده می شود. دیسپنسر مقدار سوخت تحویلی و قیمت آن را نشان می دهد. اما در جایگاه های سوخت گیری زماندار، به اصطلاح از Post fill استفاده می شود. این نوع جایگاه ها، به دلیل اینکه برای سوخت گیری خودروهای خاصی مانند خودروهای جمع آوری زباله ساخته می شوند، نیازی به اندازه گیری و نشان دادن مقدار سوخت تحویلی ندارند. بنابراین، از Post fill استفاده می کنند که می توان آن را به عنوان یک درگاه بارگیری CNG توصیف کرد.
انواع روش سوختگیری وعملکرد جایگاه سوخت CNG
جایگاه سوخت CNG در سه روش سوخت گیری سریع، سوخت گیری زمان دار و سوخت گیری ترکیبی عمل می کنند. تفاوت اصلی بین روش سوخت گیری سریع و سوخت گیری زمان دار در ظرفیت سوخت ذخیره شده در دسترس و اندازه کمپرسور است. بنابراین، نحوه کار جایگاه CNG به این دو موضوع وابسته است. این دو عامل تاثیر زیادی در مقدار سوختی که انتقال می یابد و مدت زمان سوخت گیری دارد. بیشتر جایگاه های سوخت CNG از یکی از این دو روش برای سوخت گیری استفاده می کنند، اما جایگاه هایی نیز وجود دارند که از روش ترکیبی استفاده می کنند.
سوخت گیری سریع
جایگاه سوخت CNG، به ویژه جایگاه های پر سرعت، برای مکان هایی که وسایل نقلیه به صورت تصادفی برای سوخت گیری مراجعه می کنند و سوخت گیری سریع برای آن ها در اولویت قرار دارد، مناسب هستند. بنابراین، تمامی جایگاه های CNG عمومی این ساختار را دارند. همچنین، دیسپنسر CNG می تواند در کنار دیسپنسر بنزین و دیگر سوخت ها قرار گیرد.
برای جایگاه سوخت CNG که خودروهای سبک در آن سوخت گیری می کنند، فضای لازم برای جایگیری تجهیزات، به اندازه یک پارکینگ در نظر گرفته می شود. جایگاه های سوخت گیری سریع، گاز را از خط اصلی در فشار کم می گیرند. سپس در جایگاه از یک کمپرسور برای فشرده کردن گاز و افزایش فشار استفاده می کنند. پس از فشرده سازی، گاز درون مخازن ذخیره می شود. به این ترتیب، گاز طبیعی فشرده برای سوخت گیری سریع در دسترس قرار می گیرد. اشخاصی که در جایگاه CNG از نوع سوخت گیری سریع استفاده می کنند، تجربه ای مشابه سوخت گیری در جایگاه های بنزین و گازوئیل دارند. بنابراین، پرکردن مخزن CNG یک خودرو در جایگاه سوخت گیری سریع حدود 5 دقیقه طول می کشد. این زمان برای خودروهای سنگین و اتوبوس ها دو برابر می شود.
سوخت گیری زماندار
جایگاه سوخت CNG زماندار در درجه اول برای سوخت گیری ناوگان مورد استفاده قرار می گیرند. این جایگاه ها برای خودرو هایی با مخازن بزرگ که هر شب در مکان مشخصی سوخت گیری می کنند، عملکرد بهتری دارند. در این جایگاه ها، گاز طبیعی با فشار کم از خط اصلی به کمپرسور منتقل می شود.
تفاوت این جایگاه ها با جایگاه های سریع در این است که در جایگاه های زماندار، گاز پس از کمپرسور در مخازن فشار بالا ذخیره نمی شود بلکه به صورت مستقیم از کمپرسور به خودروی درخواست کننده عرضه می شود. اندازه کمپرسور مورد نیاز بستگی به اندازه خودروهای ناوگان مورد نظر دارد. در این نوع جایگاه ها نیز یک مخزن میانی کوچک وجود دارد، اما وظیفه آن عرضه سوخت به خودروها نیست. این مخزن جلوگیری از روشن و خاموش شدن های مکرر و پی در پی کمپرسور را بر عهده دارد. استفاده از این مخزن باعث کاهش مصرف برق، سایش و استهلاک و کوتاه شدن عمر کمپرسور می شود. البته در بعضی موارد مخزن ذخیره برای کامل کردن فرآیند سوخت گیری خودروهای سنگین در زمان هایی که بار جایگاه زیاد است (مانند طول روز) نیز استفاده می شود. مدت زمان سوخت گیری در این جایگاه ها به تعداد خودرو هایی که در حال سوخت گیری هستند، اندازه کمپرسور و ظرفیت مخزن میانی بستگی دارد.
بنابراین، فرآیند سوخت گیری ممکن است از چند دقیقه تا چند ساعت زمان ببرد. یکی از مزیت های جایگاه سوخت CNG زماندار این است که دما در هنگام بارگیری و فشرده سازی گاز درون مخزن خودرو کمتر افزایش می یابد. این امر باعث می شود که مخزن بتواند مقدار بیشتری گاز را در خود جای دهد و به طور کامل پر شود. از مزیت های دیگر این روش می توان به این امکان اشاره کرد که مدیر ناوگان می تواند به طور خودکار زمان سوخت گیری را برنامه ریزی کند و ناوگان را به جایگاه های مشخص شده هدایت کند. این باعث بهبود کارایی و سرعت سوخت گیری می شود و نیاز به نیروی انسانی برای نظارت بر فرآیند را کاهش می دهد. همچنین، با استفاده از جایگاه سوخت CNG زمان دار، امکان نظارت دقیق تر بر میزان سوخت مصرفی و پیگیری اطلاعات مربوط به سوخت گیری برای مدیریت بهتر ناوگان فراهم می شود.
در کشورهایی که از سوخت CNG برای ناوگان حمل و نقل عمومی استفاده می کنند، جایگاه‌ه سوخت CNG زماندار به صورت گسترده در شهرها و مسیرهای عمومی وجود دارند. این جایگاه ها معمولا به صورت شبکه ای طراحی شده اند تا ناوگان بتواند در طول مسیر سوخت گیری کند و از کمبود سوخت جلوگیری شود. در نتیجه، جایگاه سوخت CNG زماندار برای ناوگان حمل و نقل عمومی و خودروهای با مخازن بزرگ که نیاز به سوخت گیری منظم دارند، بسیار مناسب هستند. این جایگاه ها بهبود عملکرد و بهره وری ناوگان و همچنین کاهش آلودگی هوا را تسهیل می کنند.
سوخت گیری ترکیبی
جایگاه سوخت ترکیبی شامل تجهیزات هر دو نوع جایگاه سوخت گیری سریع و زماندار است. در این جایگاه ها، خودروهای متقاضی سوخت می توانند به قسمت سوخت گیری سریع متصل شده و از طریق انشعابات مخزن ذخیره سازی سوخت به خودرو وصل شوند، یا به طور مستقیم از کمپرسور CNG در قسمت سوخت گیری زماندار سوخت گیری کنند. به طور خلاصه، وقتی خودرو وارد جایگاه سوخت CNG می شود، بسته به نیاز خود، یکی از دو بخش سوخت گیری سریع و زماندار را انتخاب می کند. البته باید توجه داشت که احداث و بهره برداری از جایگاه سوخت ترکیبی هزینه بیشتری نسبت به دو نوع دیگر جایگاه سوخت CNG دارد. اما اگر بخش سوخت گیری سریع به عموم قابل دسترس باشد، می تواند منبع درآمد خوبی باشد.
کلام آخر
سوخت CNG به عنوان جایگزین بنزین و گازوئیل استفاده می شود که در این مقاله سعی کردیم به معرفی آن، جایگاه سوخت CNG، ساختار و تجهیزات آن و روش های سوختگیری بپردازیم.
احداث انواع جایگاه سوخت در پترو صنعت دژکاوه
