Transcript Yak*t Sistemlerine Genel Bir Bak** ve Alternatif Yak*t Türleri

DOĞALGAZLA ÇALIŞAN
ARAÇLAR
ADEM ÇAKMAKLI
ÖMÜR KAVAS
Yakıt Sistemlerine Genel Bir Bakış ve
Alternatif Yakıt Türleri
Yakıt Sistemleri
Günümüzde konvansiyonel yakıt türleri ile çalışan ve alternatif
yakıt türleri ile çalışması içinde üzerinde uygulamalar geliştirilen
iki farklı motor seçeneği vardır. Bunlardan birincisi ateşlemeli
motorlar olarak adlandırılan (SI-Spark Ignited) ve bir ateşleme
sistemi vasıtasıyla yakıtın alev almasını sağlayan sistemlerdir.
Bugün benzinli araçlarda kullanılan motor tipidir. Öte yandan,
sıkıştırmalı motorlar (CI-Compressed Ignited) olarak adlandırılan
ve bir ateşleme sistemine gerek olmaksızın sıkıştırılan havanın
ulaşmış olduğu sıcaklığın püskürtülen yakıtın alev alması için
yeterli olduğu sistemler bulunmaktadır ve dizel yakıtla çalışan
motor teknolojilerinin temelini teşkil ederler.
• Yakıt hücreleri ise, hidrojen ile oksijen (havadan elde
edilen) arasındaki bir kimyasal reaksiyon sayesinde
elektrik üretir. Hidrojen yakıt hücreleri sadece su buharı
ve kullanılmamış hava yayar. NO xemisyonlarını, çalışma
sıcaklıkları NOx (Azot Oksit) formlarının oluştuğu
sıcaklığın altında kaldığı müddetçe üretmezler. Hidrojen
araç üzerinde üretilebilir veya depolanabilir.
• Esnek yakıtlı olarak adlandırılan araçlarda ise iki veya
daha fazla yakıt karışımını kullanılabilir (Örneğin,
Benzin-Etanol karışımı ve Benzin-Metanol karışımı gibi).
Şu anda pazarda birçok dizel yakıtlı araç herhangi bir
modifikasyona ihtiyaç kalmadan Dizel-Biodizel karışımı
ile çalışabilir.
Günümüzde Alternatif Yakıt Türleri
• 1- Biodizel
• 2-Metanol
• 3-Etanol
• 4-Hidrojen
• 5-LPG(Likit Petrol Gazı)
• 6-Doğal gaz (CNG ve LNG)
…
Doğal Gaz
Doğal gazın taşıtlarda benzin ve motorine göre
düşük emisyonlu alternatif bir yakıt olarak
yaygınlaşması,özellikle son senelerde dikkat
çekmektedir.Doğalgazın birçok ülkede zengin
kaynakları olması,diğer birçok ülkede ise boru
hatları ile yaygınlaştırılmasına rağmen taşıtlarda
yakıt olarak kullanılması diğer uygulamalara göre
yavaş kalmıştır.Son senelerde ise gerek doğal
gazın yaygınlaşması,gerekse ekonomik ve çevresel
faktörlerin tercihi,taşıtlarda doğal gaz kullanımını
alternatif yakıt olarak gündeme getirmiştir.
• Doğal gaz yeryüzünün alt katmanlarında
bulunan ağırlıklı Metan (CH4) olmak üzere
çeşitli hidrokarbonlardan oluşan yanıcı bir gaz
karışımıdır.
•Metan’ın (CH4) bilinen en
basit hidrokarbon yapısı
olması, doğal gazın yanma
verimini artıran en büyük
etkendir.
• Doğal Gaz Kimyasal Kompozisyonu (Mol Yüzdesi Olarak)
Uygulamada ise Metan oranı % 95’ ler civarındadır.
Doğal gaz özellikleri ve avantajları
Özellikleri;
• Doğal gaz çıkarıldığı haliyle kullanılabilmekte, diğer yakıtlar ise elde
edilebilmeleri için bazı proseslerden geçirilmelidir. Bu nedenle
petrole göre kullanım noktasında daha ucuzdur.
• Doğal gaz renksiz, kokusuz, zehirli olmayan ve havadan hafif bir
gazdır. Ancak sızıntıların fark edilmesi için kokulandırılmaktadır.
• Havadan hafif olmasından dolayı sızıntılarda ortamı terk eder.
• Yüksek kendinden tutuşma sıcaklığı ve yanması için gerekli olan
diğerlerine göre yüksek hava karışım oranı,güvenlik avantajıdır.
• Genelde boru hatları ile taşındığından, karayolu ile taşınan
akaryakıtlara göre yollarda tehlike unsuru, ekstra masraf ve kirlilik
oluşturmamaktadır.
• Yüksek oktan sayısı motorun sessiz çalışmasını ve gürültü kirliliğinin
azaltılmasına katkı sağlar.
• Doğal gaz temiz yanan bir yakıt olduğundan araç bakım giderlerini
azaltır. Motor yağ değişimini ve buji ömürlerini 3 katına
çıkarabilmekte, motorun ömrünü uzatmaktadır.
Avantajları;
• Doğal gazlı araçların dünyada desteklenmesinin en
önemli nedeni çevresel avantajlardır.
• Bünyesinde diğer yakıtlar gibi kükürt veya organik bileşikleri
olmadığından yandığında hava kirliliği ve insan sağlığı için
zararlı gazlar en az miktarda oluşur.
• Sera etkisi yapıcı gazlarda dizel’ e göre %22, benzine göre
%29,
• CO’ da % 90 azalma.
• Doğal gazın diğer yakıtlara göre yüksek oranda Hidrojen
içermesi egzost emisyonları ve CO gibi atıkların düşük
olmasının sebebidir.
Kısacası Doğal Gazın Tercih Edilmesinin Temel Nedenleri;
• Diğer yakıt türlerine göre daha temiz yanması,çevreci olması,
• Temiz yanmadan dolayı taşıt bakımının daha ekonomik olması,
• Litre eşdeğeri bazda en ucuz olması,
• Herhangi bir rafineri işlemi veya kimyasal işlem
gerektirmeksizin taşıtlarda kullanılması.
Ekonomik
Yakıtların Kalorifik Bazda Karşılaştırılması
• 1 m3 CNG = 1.1 litre benzin
• 1 m3 CNG = 1.3 litre LPG
• 1 m3 CNG = 1.0 litre motorin
Bir otomobilin 100 km yol için tüketim miktarları:
8.50 litre benzin
7.72 litre CNG
7.72 litre motorin
10.0 litre LPG.
Yakıtların Ekonomik Bazda Karşılaştırılması
CNG ile Tasarruf
CNG’ li araç kullanımı ile;
• Benzin’e göre % 54,7
• LPG’ ye göre ise % 36,4 tasarruf edilebilir.
Araçlarda doğalgaz kullanımı henüz yaygın
olmadığından vergilendirme yapılamamıştır. Doğal gaz
fiyatlarında ev hatlarına verilen doğalgaz fiyatları baz
alınmıştır.
Bir başka deyişle;
• Benzin ile 100 km giderken, CNG ile 220,6 km;
• LPG ile 100 km giderken, CNG ile 157,2 km yol gidilebilir.
• CO2 Emisyonları (g/km) için Dünyadaki Standartların
Sürekli Azaltılması Hedeflenmektedir.
• Tabi dezavantajları da vardır.
• Dönüşüm yapılan araçlarda yakıt tanklarından dolayı
bagaj hacmi kaybına yol açar.
• Zahmetli dolum ve yakıt deposu kapasitesi
bulunmaktadır. Yeniden dolum süresi benzin ve
dizele göre 2-3 kat fazladır.
• Dolum istasyonlarının azlığı ve bu istasyonların diğer
akaryakıt istasyonlarına göre yüksek yatırım maliyeti
kurulumlarını zorlaştırmaktadır.
• Sabıkasızlığına rağmen, emniyet açısından kamunun
duyarlı yaklaşımı vardır.
Doğal gaz’ın Taşınması
• Doğal gaz çok düşük buharlaşma sıcaklıkları
sebebiyle kolayca sıvılaştırılamamasından
depolanması ve nakli her zaman sorun
olmuştur.
• Son yıllarda döşenen boru hatları ile doğal
gazın kullanım yerlerine nakli ve dağıtımı
sağlanmıştır.
• Ancak boru hatlarının ulaşmadığı noktalara
LNG(Liquified Natural Gas) ve CNG
(Compressed Natural Gas) fazında özel tüp
veya tankerler ile doğal gaz taşınır.
TAŞITLARDA DOĞAL GAZ
• Doğal gazın araç motorlarında OTTO çevrimi ile kullanılabilmektedir.
• Benzinli motorlara aynı LPG sistemleri gibi uygulanabilmektedir.
• Benzinli ve dizel motorlarda çift yakıtlı karışım olarak kullanılabilir.
• Dizel motorlarda
tek yakıtlı doğal gaz
dönüşümleri için
motor Otto çevrimine dönüştürülüp
yakıt olarak motorda
sadece doğalgaz
kullanılır.
Taşıtlarda doğalgaz kullanım 2 şekilde gerçekleşir.
-LNG (Liquified Natural Gas (Sıvılaştırılmış Doğal Gaz))
-CNG (Compressed Natural Gas(Sıkıştırılmış Doğal Gaz))
• Cng sistem maliyeti ve kullanım kolaylığı bakımından bir
adım öndedir ve daha yaygın kullanılır.
LNG Kullanan Araçlar
• Doğal gaz araçlarda 15C 200 bar’da sıkıştırılmış
formu olan CNG dışında (1 bar’da -163 C de)
sıvılaştırılmış formu olan LNG olarak da
kullanılmaktadır. Doğal gaz sıvılaştırıldığında
hacimce 600 kat küçülür.
• Doğal gazın taşınmasında
bu özelliği büyük avantaj
sağlamaktadır. LNG sistemlerin gerektirdiği kreyojenik
ekipmanların yüksekmaliyeti
ve doğal gazı sıvı olarak depolamanın
zorlukları bu sistemleri kısıtlı kılmaktadır.
LNG DOLUM İSTASYONU
• LNG araçlarda direk kullanıldığı gibi boru hattının
gitmediği bölgelere taşınmasıyla CNG İstasyonlarının
doğal gaz beslemesi içinde değerlendirilmektedir.
CNG
CNG YAKIT DÖNÜŞÜM SİTEMİNİN ELEMANLARI
• Dolum ucu
• Selenoidli dolum ucu (opsiyonel)
• Harici dolum ucu (opsiyonel)
• Tank valfi
• Benzin selenoid valfi
• Koruyucu kapak
• Vent borular
• Çelik boru
• Regülatör
• Mikser
• Elektrik tesisatı
• Gaz ayar vanası
• Tank
• Yakıt seçici anahtar
Doğal gaz montajında kullanılan elemanların tamamı
ECER-67-01 ve TSE standartlarına uygun olmalıdır.
Doğal gaz tankının üzerinde bulunan multi valf,
tankın %80 oranında doldurulmasını sağlayacak
şekilde ayarı yapılmalıdır. Doğal gaz tanklarının
kullanım ömrü en fazla 10 yıldır.
SIKIŞTIRILMIŞ DOĞALGAZI (CNG) ARAÇ
ÜZERİNDE DEPOLAMA
• CNG genellikle araçlarda maksimum basıncı
200 bar olan silindir tüplerde depolanır.
• Sistemi daha sonradan bağlatan özel araçlara
genellikle 80 litrelik tek bir silindir takılır.
Kamyonetlere ise 120 litrelik silindir veya 2
adet 80 litrelik silindir tank takılabilir. Ağır
kamyonlar ise 12 adete kadar silindir
taşıyabilir
Silindirlerin Araç Üzerine Montajı
•
DOLUM TÜPLERİ
4 tip CNG tüpü bulunmaktadır.
Tip 1 – Silindirin tamamı karbon veya hafif
çelikten yapılmıştır.
Tip 2 – Çelik veya alüminyumdan yapılmış metal
kaplama kullanılmıştır.
Tip 3 – Çelik veya alüminyumdan yapılmış ince
bir metal kaplama kullanılmıştır.
Tip 4 – Tip 3’e benzer ve metal olmayan çizgisel
malzeme kullanılmıştır
•
SIKIŞTIRILMIŞ DOĞALGAZ (CNG) DOLDURMA
Sıkıştırılmış doğal gazda 2 çeşit doldurma
yöntemi avantajlı bir biçimde kullanabilir.
• Yavaş doldurma: Bu uygulamada kompresör
doğrudan ana gaz hattına bağlanır, doğalgaz
sıkıştırılır ve esnek dolum hortumlarıyla aracın
CNG deposu doldurulur. İşlem sırasında araç
çalıştırılamaz. Gerekli basınca ulaşınca
kompresör otomatik olarak kapanır. Olağan
doldurma süresi 6 – 8 saattir. Bu yöntem gece
evde doldurulabilecek özel araçlar ve bir
merkeze dönen filolar için tavsiye edilir.
CNG Yavaş Doldurma Örneği
• Hızlı doldurma: Hızlı dolum istasyonunda gaz
maksimum 200 – 300 bar basınçta depolanır. İlk önce
kompresör ara depoyu doldurur. Hızlı doldurma
tankın kapasitesini yavaş doldurmaya göre %20
azaltır.
CNG Hızlı Dolum İstasyonu
CNG DOLUM İSTASYONU
• Boru hatlarının ulaştığı bölgelerde giriş basıncı
Türkiye şartlarında mbar seviyelerinden 70 bar’a
kadar olup, dolum basıncı ise 200 bar olan
kompresörlerin tesis edildiği doğal gaz araç dolum
istasyonları kullanılmaktadır.
• Kamuya açık CNG dolum
tesisleri dışında insanların
kendi araçlarını evlerinde
doldurma imkanı
sağlayan ekipmanlarda
bulunmaktadır. Ancak
doğal gazın araç
deposuna girmesi ile
oluşacak vergi takip
edilemeyeceğinden
bu cihazların kullanımı
başlayamamıştır.
Doğal gazın benzinli motorlara uygulanması
Benzinli motorlar LPG dönüşümlerinde olduğu gibi
istenildiği zaman benzinle veya doğalgazla
çalıştırılabilir.Benzinli motorların dönüşümünde en
büyük problem kullanılan yakıt depolama tüplerinin
boyutlarından dolayı bagaj hacminin kaybolması ve
LPG’ye göre düşük menzildir.Aynı hacme sahip LPG ve
CNG depoları kıyaslandığında, CNG ile LPG’nin yaklaşık
olarak 3’te 1’i menzil söz konusudur.
• Motorun tork’unda %5 ile 15 arasında azalma
meydana gelebilmektedir. Ancak enerji maliyetinin
düşük olması sebebiyle bu durum göz ardı edilebilir.
Ayrıca araç üreticilerinin dönüşüm dışında
fabrikasyon yapmış oldukları yeni nesil benzin veya
doğal gaz ile çalışan araçlarında bu performans
kaybı da olmamaktadır.
• Taşıt üreticileri benzin ile doğal gaz arasında yaşanan
güç kaybını çözmüşlerdir. Hatta VW 24 saat süren
Le Mans yarışlarına CNG’li versiyonu ile katılmıştır.
Doğal gazlı araç üreticileri
• Artık birçok taşıt üreticisi
CNG’li araç üretmekte olup
tasarımlar sırasında tüpler
aracın kullanılmayan
bölgelerine yerleştirilerek
hem menzil artırılmakta
hem iç hacimden kayıp
olmaması sağlanmaktadır.
Dünyada ve Türkiye'de CNG kullanımı
Son istatistiklere göre Dünyada yaklaşık 14.8 milyonun
üstünde araç CNG ile çalışmaktadır. Bu sayı giderek
artmakta olup, 2020 yılında Avrupa’da 25-40 milyon
arası taşıt olması beklenmektedir. Araçlarda en fazla
CNG kullanan ülkeler; Pakistan başta olmak üzere,
İran,Arjantin, Brezilya
,Hindistan ve İtalya'dır.
Bu ülkeleri Kolombiya, Çin,
Özbekistan, takip etmektedir.
CNG’li araçlarla ilgili tahminler
gerçekleşirse, 2020 yılında
Avrupa’da CNG’li araç sayısı
23,5 milyon olacak ve
yıllık doğalgaz tüketimi
47 milyon m3 e ulaşacaktır.
Türkiye’de CNG Kullanımı
Türkiye'de ilk kez 1990 yılında Ankara Büyükşehir Belediyesi
otobüslerde doğalgaz kullanımı başlatmış, daha sonra İETT
İstanbul’da 1994 yılında 2 adet otobüsün CNG dönüşümünü
gerçekleştirmiştir. 1997 yılında da 99 adet IKARUS otobüsün %
100 doğalgaz dönüşümü yapılmıştır. Bu otobüsler çift yakıtlı
olarak (CNG + dizel) İstanbul şehir içi toplu taşımada
kullanılmıştır. İstanbul’da 3 adet istasyon (1’i Anadolu yakasında,
2’si Avrupa Yakasında), Ankara'da 1 adet CNG oto doğalgaz
istasyonu faaliyet göstermektedir. İstanbul ve Ankara’da yaklaşık
700 adet CNG ile çalışan araç bulunmaktadır. Ankara Büyükşehir
Belediyesine 2006 yılından itibaren 400 adet CNG’li otobüs
teslim edilmiş ve çalışmaya başlamıştır.
Tavanda 4 adet 294 lt kapasiteli doğalgaz tanklarına sahiptir.
Eksoz emisyonları, Euro 3 dizel motorundan 20 kat daha azdır.
• Ülkemizde Ankara, Kocaeli, Kayseri ve İstanbul ‘da
toplu taşımacılıkta kullanılan belediye otobüslerinin özellikle egzozt
gazlarının neden olduğu
hava kirliliğinin azaltılması
ve yakıt giderlerinin azaltılması amacıyla yeni doğal
gazlı otobüslerin ve doğalgaza dönüşümleri tamamlanan otobüsler kullanılmaktadır.
• Türkiye’ de Temsa, BMC, MAN,
Mercedes, Otokar Karsan gibi
firmaların özellikle toplu taşımaya yönelik doğal gazlı araçlar ürettiği veya planladığı
bilinmektedir.
•
İSTANBUL
ANKARA
GAZİANTEP
KAYSERİ
CNG’li araç istatistikleri
• Doğal gazlı araç kullanımında 2012 verilerine göre
Türkiye 36. sıradadır.
• Tüm kara taşıtları içinde doğal gazlı oranı %1.4’tür.
• Doğal gazlı araçların yaklaşık %5’i otobüs
ve kamyonlardır.
• Türkiye’de toplam araç sayısı 15 Milyon civarında
olup, doğalgazlı olan 3.400 adet aracın 1.600’e
yakını otobüs ve kamyondur. Yani Türkiye’deki
taşıtların %0,02’si doğal gazlı’dır.
Türkiye’de doğal gaz’lı araç üretimi
• Fiat Türkiye Bursa Fabrikasında doğal gazlı Doblo
model araçlarını üretmekte şu an için İtalya’ya ihraç
etmektedir.
• Türkiye iç pazarına kendilerinden araç talep edilmesi
halinde hazır olduklarını ve satış yapabileceklerini
dile getirmişlerdir.
• Türkiye’deki doğal gazlı araç pazarına öncülük etmek
adına bir aracın tüm izin ve ruhsat işlerini
tamamlayarak,denenmesi amacıyla tahsis edilmiştir.
• Fabrika verilerine göre CNG ile 320 km, benzin ile
240 km menzili bulunmaktadır.
Araç 120 hp gücüne,
200 Nm torka sahip.
Araç benzin veya doğal gazla
çalışmaktadır. 22 lt’lik
benzin ve yaklaşık 22m3’lük
doğal gaz alan CNG tüpleri
bulunmaktadır. Bu sistemler
aracın altına yerleştirilmiştir.
Araç kullanımında benzin
ile doğalgaz arasında en
ufak bir güç kaybı hissedilmemiştir. Aracın motorunun yeni
olmasına, tüm zor koşullarda
ve devirli kullanılmasına ile
100km’de max. 10 m3 doğal
gaz tüketimi gerçekleşmiştir.
Bazı otomobil modellerin CNG Dönüşüm Amortisman Hesabı
Sonuç
• Dünyada giderek azalan enerji kaynakları ve
politikalar ile enerji maliyetleri ve enerji
verimliliğine verilmesi gereken önem artmaktadır.
• Ülkemiz için ise doğal gazın konut ve sanayide
kullanım alanlarının yaygınlaşmasına paralel
taşıtlarda da kullanımın artırılması ile daha sağlıklı
bir çevre oluşturulması ve taşıt giderlerinin
azaltılmasıyla enerji verimliliğine büyük katkılar
sağlanabilecektir.
TEŞEKKÜRLER.