Przedstawienie stacji tankowania CNG

1Geneza gazu ziemnego jako paliwa silnikowego

Gaz ziemny jako paliwo silnikowe stosowany był już w XIX wieku — pierwszy silnik spalający gaz ziemny skonstruował w 1860 roku Étienne Lenoir, a czterosuwowy silnik gazowy zbudował w 1878 roku August Otto. Współczesne zainteresowanie sprężonym gazem ziemnym wynika z troski o środowisko i potrzeby dywersyfikacji dostaw paliw. Dyrektoriat Generalny Energii i Transportu Unii Europejskiej zakładał, że do 2020 roku CNG osiągnie 10% udziału w rynku paliw transportowych (obok 8% dla biopaliw i 5% dla wodoru).

Liczba pojazdów zasilanych CNG rosła na świecie dynamicznie: 1,5 mln w czerwcu 2002 roku, 2,5 mln we wrześniu 2003, 3,3 mln w grudniu 2003, a do końca 2007 roku blisko 8 milionów. Prawie czterdziestu producentów samochodów oferowało wówczas ponad sto modeli zasilanych tym paliwem — od osobówek po motorynki, kosiarki, promy i lokomotywy.

W Polsce PGNiG planowało budowę ogólnopolskiej sieci stacji CNG pod marką CNG AUTO, m.in. w Tarnowie, Gdańsku, Gliwicach, Zakopanem, Piotrkowie Trybunalskim, Koninie, Białej Podlaskiej, Siedlcach, Poznaniu i Szczecinie, z celem osiągnięcia 2% udziału gazu ziemnego w rynku paliw silnikowych do 2010 roku.

2Klasyfikacja stacji tankowania CNG

Stacje tankowania gazem ziemnym można klasyfikować według wielu kryteriów, co pozwala precyzyjnie określić strefy ochronne i potrzebny sprzęt ppoż.:

• forma gromadzenia gazu — stacje LNG (gaz skroplony, zbiorniki kriogeniczne) oraz CNG (gaz sprężony, zbiorniki ciśnieniowe);
• sposób zasilania — połączone trwale z siecią gazową lub niepodłączone (zasilane transportem kołowym);
• mobilność — stacjonarne, mobilne (zabudowane na podwoziu jezdnym) lub stacjonarno-mobilne;
• dostępność — publiczne, niepubliczne (zakładowe) lub przydomowe (garażowe);
• sposób pozyskiwania gazu — sprężarkowe, ze źródła gazu (bezpośrednio ze złoża) lub magazynowe;
• czas tankowania — typowe (szybkiego tankowania, do 1–3 minut) lub stanowiskowe rampy wolnego tankowania (tankowanie podczas wielogodzinnego postoju);
• integracja — samodzielne lub wchodzące w skład stacji paliw płynnych;
• lokalizacja względem gruntu — naziemne, zagłębione poniżej poziomu gruntu lub nadziemne.

Stacja przydomowa (garażowa) obsługuje zwykle od jednego do czterech samochodów osobowych i opiera się na sprężarce o niskiej wydajności — jest to jeden z przykładów pokazujących, że CNG jest paliwem na tyle bezpiecznym, że dopuszcza się jego dystrybucję nawet w warunkach domowych.

3Główne urządzenia typowej stacji CNG

Typową stację publiczną — stacjonarną, sprężarkową, naziemną, podłączoną do gazociągu i wyposażoną w magazyn gazu — tworzy zespół współpracujących ze sobą urządzeń:

• przyłącze gazowe — odcinek sieci gazowej z kurkiem głównym, umożliwiający pobór paliwa z gazociągu podziemnego;
• układ osuszająco-filtrujący — wychwytuje zanieczyszczenia stałe i wodne, zapobiegając zamarzaniu gazu w instalacji;
• zbiornik wyrównawczy — stabilizuje pracę sprężarki, niwelując wahania ciśnienia przy jej rozruchu;
• modułowa sprężarka gazu ziemnego — podnosi ciśnienie gazu do wartości zapewniającej 20 MPa w zbiorniku pojazdu (na wyjściu ze sprężarki nawet 25–30 MPa);
• zbiornik zrzutowy — przyjmuje gaz z elementów instalacji odprężających się po wyłączeniu sprężarki;
• układ chłodzenia gazu — obniża temperaturę sprężanego gazu przez chłodnicę międzystopniową;
• zbiornik stały gazu (magazyn CNG) — wiązka butli stalowych o pojemności co najmniej kilkuset metrów sześciennych na stacjach publicznych, utrzymująca gaz pod ciśnieniem 20 MPa;
• dystrybutor CNG — urządzenie do szczelnego podłączenia pojazdu i pomiaru wydanego paliwa, z wężem o długości 3–5 metrów i złączem zrywnym na wypadek odjechania pojazdu;
• układ sterowania z aparaturą kontrolno-pomiarową — nadzoruje pracę stacji i automatycznie wyłącza urządzenia w razie przekroczenia dopuszczalnych parametrów.

Napęd sprężarki stanowi najczęściej silnik elektryczny w wykonaniu przeciwwybuchowym. Po wyłączeniu sprężarki jej cylindry ulegają odprężeniu, czemu towarzyszy spadek temperatury gazu — stąd konieczność uwzględnienia zagrożeń związanych z niskimi temperaturami w tej fazie pracy.

4Zasada działania stacji i obsługa dystrybutora

Gaz doprowadzany jest podziemnym rurociągiem, przechodzi przez filtry i osuszacze, trafia do zbiornika wyrównawczego, a następnie jest stopniowo sprężany w kolejnych cylindrach sprężarki, chłodzony i kierowany do zbiornika stałego (magazynu). Różnica ciśnień między magazynem a zbiornikiem pojazdu powoduje pobór gazu podczas tankowania. Na najbardziej zaawansowanych stacjach cały proces przebiega automatycznie — ręcznej obsługi wymaga tylko podłączenie pojazdu do dystrybutora.

Procedura tankowania z dystrybutora przypomina tankowanie paliw płynnych: należy zatrzymać i zabezpieczyć pojazd, wyłączyć silnik i urządzenia elektryczne, nie używać otwartego ognia ani telefonu komórkowego, zdjąć osłonę przyłącza i szczelnie podłączyć pistolet — który zatrzaskuje się mechanicznie, podobnie jak w szybkozłączach hydraulicznych. Po zatankowaniu należy delikatnie odgazować pistolet przed odłączeniem, by uniknąć gwałtownego wyrzutu resztkowego gazu. Standardem przyłącza samochodowego staje się model NGV-1, w dwóch rozmiarach — dla samochodów osobowych/dostawczych oraz dla ciężarówek i autobusów.

Na stacjach stanowiskowych ramp wolnego tankowania (np. w zajezdniach autobusowych) sprężarka wtłacza gaz bezpośrednio do zbiorników pojazdów bez pośrednictwa magazynu — proces trwa kilka godzin, za to pozwala oszczędzać energię i korzystać z tańszej taryfy nocnej.

5Stany awaryjne i bezpieczeństwo

W razie awarii zagrażającej zdrowiu lub mieniu obsługa i klienci powinni użyć wyłącznika awaryjnego bezpieczeństwa („grzyb”), umieszczonego na dystrybutorze i w innych widocznych miejscach stacji. Osoba, która go użyła, powinna zabezpieczyć miejsce zdarzenia i powiadomić obsługę. W przypadku pożaru stację należy bezzwłocznie wyłączyć przyciskiem awaryjnym — realizuje on natychmiastowe odcięcie wszystkich urządzeń bez zwłoki technologicznej.

Charakterystyczny syk podczas tankowania i odgazowania węża jest normalnym zjawiskiem — jego nietypowe nasilenie lub oszronienie pistoletu sygnalizuje zwykle zużytą uszczelkę typu „oring” w przyłączu samochodowym, łatwą do wymiany. Ogólne zasady bezpieczeństwa na stacjach CNG (odstęp między pojazdami, wyłączenie odbiorników elektrycznych, zakaz poruszania się w wyznaczonych strefach) są analogiczne jak na stacjach paliw płynnych.