FIAT TwinAir turbó CNG

ISMÉT A FÖLDGÁZRÓL

Magyarázattal kell kezdenem, hogy miért írunk ismét a sűrített földgázüzemű gépjárművekről, mikor a hazai használatuk – töltőállomás hiányában – ma szinte lehetetlen. Mert hiszem, sajnos ez ennél nem több, hogy lesz ez másképpen is.

Európa nyugati felén sem történt varázspálcaütésre, robbanásszerűen a bevezetés. Terítő forgalomban, behatárolt körzetben dolgozó kishaszongépjárművekkel kezdték az átállást, ahol töltőállomás köré rendezték a napi szállítási feladatot. A tömegközlekedésben még előbb nyert teret, hogy ne menjünk messzebb, Bécsben több évtizedes a földgázas autóbusz-közlekedés. (Tetőre a tartályokkal!) Emelt a dolgon az, hogy a FIAT az idei „Év motorja” szakújságírói szavazáson a TwinAir turbós CNG motorjával, a „zöld motor” kategóriában első lett.

Egy FIAT Multipla „natural power” CNG kuti tankolása

Két indítéka is volt és van a földgázüzemű gépjárművek használatának. Mindkettő okos állami protekcionizmusra vezethető vissza.

Az egyik az előírási kényszer, a kipufogógázra vonatkozóan zöldövezetek kijelölése, ezzel például a földgáz használatának serkentése.

A másik a földgáz ára, hogy megérje. A rövidlátó, pénzéhes kormányzati hozzánemértők minden kívánatos átalakulást „hazavághatnak” az adóval. A földgáz motorhajtó anyagként való használata, globálisan véve, energetikailag és a környezetvédelem szempontjai szerint is előnyös.

Adatainkat az erre a területre nagy figyelmet, sok fejlesztési pénzt fordító FIAT cég tanulmányaiból merítettük.

Távlatokban, felelősséggel gondolkozó állam tudja, hogy a földgázüzem számos előnnyel jár.

Van földgáz, talán sokkal tovább, mint a kőolaj. A BP 2013-as energetikai brosúrája szerint a világ kőolajtartaléka még 146 évre elegendő, addig a földgázkészletek 232 évig is kitartanak. Ez azonban nem jelenti azt, hogy, ahogy fogynak a készletek, nem drágul meg a kitermelés. A költségek exponenciálisan nőnek! Ez a földgáznál mérsékeltebb, és kisebbek a finomítás költségei is. A szállítás és a komprimálás viszont ráterhelődik.

A földgázlelő helyek földrajzi elhelyezkedése a világban kedvezőbb, mint a szénhidrogéné, nincsenek annyira koncentrálódva a kritikus övezetekhez, országokhoz. Ma az ázsiai régió országai és Európa fogyaszt több földgázt, mint amit forrásaiból kitermelnek, Európa kétszer annyit.

A földgáz különféle szénhidrogén vegyületekből áll. Tartalmának általában 90%-a metán (CH4), tartalmaz etánt (C2H6), propánt (C3H8), butánt (C4H10), szén-dioxidot (CO2) és nitrogént (N2). Motorhajtó anyagra vonatkozóan tulajdonságait szabvány rögzíti (DIN 51624 (Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge – Erdgas – Anforderungen und Prüfverfahren). A hatóság – a példát Németországból ismerjük – a kutaknál ellenőrzi a földgáz összetételét, jellemzőit. (Nálunk, ezt ismerjük a médiából, a háztartási földgáz ingadozó „hőjét” a háziasszonyok sokszor kifogásolják, a gázszolgáltató pedig rendre cáfol.)

A földgáz bioalapon (biometán, CBM) is előállítható, és a földgázból cseppfolyós tüzelőanyag is készíthető (GTL).

A földgáz is cseppfolyósítható (LNG), de ez a tárolási mód nagyon megdrágítja mind a gépjárműtechnikát, mind a tüzelőanyag-forgalmazást.

A Panda tüzelőanyag-tartályai: két CNG-tartálya van, a kardánalagútban egy 20 literes, a csomagtartó alatt pedig egy 52 literes, a benzintartályt a kettő között helyezték el. A Lancia Y benzintankja lett csak nagyobb (30 literes), az 500L két CNG tartálya összesen 84 literes (66+18), benzintartálya 50 liter

Kísérleti jelleggel – Audi pilotprojekt üzemben, írtunk róla – ma már CO2 (ipari füstgázból) és H2 (szélerőművek energiájával történő vízbontás) alapanyagokból is készítenek metánt.

A földgázüzemű motornál a szelepek és szelepülékek anyagát, a benzinüzeműhöz képest ellenállóbbra kellett cserélni

A földgáz tüzelőanyagból keletkező kipufogógáz CO2-tartalma kisebb, mint a benziné vagy a gázolajé. Ennek oka a H/C viszony nagyobb értéke.

A földgáz motorikus elégetése során gyakorlatilag nem képződik részecske. Ez előnyös, hiszen ma már a benzinmotorok kipufogógáz-tisztasági követelménye között is szerepel a részecskeemisszió korlátozása.

A keverék-összetétel lehet sztöchiometrikus, mely a hármas hatású redox katalizátorok optimális üzeméhez szükséges. A kipufogógáz tisztítása új emissziótechnikai rendszer alkalmazását nem igényli, a ma használt technikák alkalmazhatóak.

A földgáz oktánszáma (RON 130) jelentősen nagyobb, mint a benziné.

A sűrített földgáz tankolása az átlag autós számára sem jelent különösebb nehézséget.

A földgázüzem hátrányaként felhozható a teret rabló nagy tüzelőanyagtartály-térfogat, valamint a mai szokásos tartálytérfogat mellett elérhető kisebb hatótávolság. A FIAT Panda, gázüzemben, a 0,9 literes turbómotorral 350 km-es (más források szerint 411 km) hatótávolságú.

Ma a hatótávolság-növelés okán kéttüzelőanyagú rendszereket gyártanak, tehát az autó benzinüzemű is. A FIAT Panda esetében 35 literes a benzintartály és 72 literes (12 kg földgáztöltettel, de található gyári adat 14 kg töltetmennyiségről is) a CNG-tartály. Ezt a kombinációt az angol szaknyelv „bi-fuel methanepowered engine” kialakításnak mondja. A teljes hatótávolság 1171 km.

A lényeg, hogy mibe kerül?

Ami a felhasználókat érdekli, az a gáz ára. Egy táv befutásának tüzelőanyag-költségét, tudjuk jól, sok minden meghatározza. Ezt most nem elemezve, nézzük a FIAT adta példát. FIAT Panda személyautóval néhány utas teszi meg a Róma–Milánó 579 km-es utat, természetesen napjaink olasz kuti tüzelőanyagáraival számolva.

Ha számunkra másra nem is, de összehasonlításra jó alapot ad. A két szélső eset között 67% a különbség, természetesen a CNG javára.

Az egyébként visszaeső olasz újautó-piacon 2012-ben 59 122 CNG tüzelőanyagú autó talált gazdára, több, mint az azt megelőző évben, ebből 51 373 volt FIAT. Európa többi országa ma még ettől messze elmarad. A FIAT 1997-től napjainkig 560 ezer CNG tüzelőanyagú személy- és kishaszongépjárművet adott el Európában.

A FIAT-nál ma a 0,9 literes (875 cm3, 80 LE/5500 min-1, 135 Nm/2500–3000 min-1) TwinAir (MultiAir) turbó CNG technika az „üdvöske”, motor kategóriagyőztes lett az idei „Év motorja” megmérettetésen, elnyerve a „Best Green Engine of the Year” kitüntető címet.

A FIAT az ezzel a motorral szerelt Pandát hasonlítja össze a nagy vetélytárssal, a VW Up! 1,0 literes CNG-vel.

A FIAT képzett egy „fürgeségi indexet” (Performance Index) a fenti gyorsulási időkből és 1 km végsebességen való befutásának idejéből. Minél kisebb a szám, annál fürgébb, dinamikusabb a jármű. Ezek így alakulnak:

Létrehoztak továbbá egy költségmutatót is (€/100 km), melyet a CO2-kibocsátás, a tüzelőanyag-fogyasztás és a tüzelőanyagár szorzataként képeznek. Ezt három menetciklusban való futás mérési adataiból és az aktuális olasz motorhajtó anyag árakból számították ki.

A TwinAir kéttüzelőanyagű motor tüzelőanyag-ellátásának szerkezeti elemei

Jelenleg (2013 nyara) a 0,9 literes TwinAir turbó 80 LE-s motort a FIAT Panda és Panda VAN, 500L Natural Power, valamint a Lancia/Chrysler Ypsilon EcoChic kapja meg. A Fiat Panda fogyasztása az NEDC szerint 3,1 kg földgáz/100 km. Az irodalmi adatok szórnak, találunk 3,4 kg-ot is, ez valószínű, hogy az összkerékhajtású változaté. A Panda 0,9 TwinAir turbó CNG két változatban készül: a Lounge és a Trekking formációban. A Lounge csomagtere 225 liter, a 4WD Panda (Trekking változat) csomagtere 189 liter, szabadmagassága a fronthajtásúhoz hasonlítva 40 mm-rel nagyobb.

A TwinAir turbómotor és a vele összehasonlított motorok M-n karakterisztikái. Az természetes, hogy a turbófeltöltött motor kiemelkedik a sorból

Mi még várunk a hazai CNG-korszakra. Még úgy nem volt, hogy nem volt sehogy sem. A világ néhány országában megfelelő berendezéssel (kompresszorral) engedélyezik az otthoni földgázvezetékről a „pötyögtetős” házi feltöltést. Talán saját, plombált gázórával, más áron, mint a háztartási gáz ára. Évekkel ezelőtt bemutattunk már ilyet, kanadai, francia, cseh példákat hozva. Arról csak hallunk, hogy többen tankolnak így idehaza is…

Köszönjük a „Forrás”-ban megjelölt cikk szerzőinek, valamint Szécsényi Gábornak, Az Autó főszerkesztő-helyettesének a segítségét, akinek rendkívül jó kapcsolata van a gyáriakkal, hogy a FIAT tanulságos elemzését cikkünkbe belefoglalhattuk.

Forrás:

Daniele Chiari (Head of Product Planning & Institutional Relations, FIAT-Chrysler EMEA), Aldo Marangoni (Head of Powertrain Engineering, FIAT-Chrysler EMEA): TwinAir Turbo CNG (előadás).

http://www.erdgas-mobil.de/privatkunden/vielseitig/fiat-panda-twinair-natural-power/

A gáz néhány tulajdonsága összetételtől függően, légköri nyomáson

– relatív sűrűség: 0,55–0,71 (ASTM D-3588 szerint, a levegőhöz viszonyítva)

– sűrűsége: 0,7–0,8 kg/m3 (tárolási nyomáson 128 kg/m3)

– moláris tömege: 0,016043 kg/mol

– öngyulladási hőmérséklete: 480–640 °C

– alsó-felső gyulladási határ koncentrációja (térfogattörtben): 5–15%

– lángterjedési sebessége: 0,33 m/s

– alsó fűtőértéke: 0,028–0,041 MJ/liter (47 000 kJ/kg)

– felső fűtőértéke: 52 000 kJ/kg

– 1 liter földgáz elégetéséhez szükséges levegő mennyisége elméletileg: kb. 9,5 liter

– oktánszáma RON: kb. 130

– energiasűrűség tartályban (komprimált): 46,5–49 MJ/kg (6,7–7,9 MJ/liter)

– hajtóanyag és a levegő elméleti tömegaránya: 17:1 (égés elméleti levegőszükséglete)

– forráspont: −163 °C

– fagyáspont: –183 °C

– kritikus hőmérséklet: –89 °C

– fajlagos hőkapacitás: 2,18 kJ/kg×K