ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ YAKIT KİMYASI DERSİ DOĞALGAZIN YAKIT OLARAK MOTORLU ARAÇLARDA KULLANILMASI

Transkript

1 ENERJİ SİSTEMLERİ MÜHENDİSLİĞİ YAKIT KİMYASI DERSİ DOĞALGAZIN YAKIT OLARAK MOTORLU ARAÇLARDA KULLANILMASI EREN SOYLU Enerji Sistemleri Mühendisliği

2 İÇERİK 0. Özet 1. Giriş 2. Doğalgazın Özellikleri ve Araçlarda Kullanımı 3. Doğalgaz Kullanım Teknolojileri 4. Çevresel Etkiler 5. Sonuçlar ve Öneriler ÖZET Doğalgaz; yüksek yanma verimi, çevresel avantajları, oktan sayısının yüksek olması ile motor vuruntusunun az olması ve yüksek oranda hidrojen içermesinden dolayı ideal bir yakın olarak benzin, LPG ve motorinin yerini alabilecek niteliktedir. Kullanım alanları o kadar geniş olmasada CO 2 emisyonunun düşürülmesinde önemli bir rol üstlenebilir. 1. Giriş Dünya da araçlar tarafından salınan sera gazı emisyonunun payı oldukça yüksektir.araçların sera gazı emisyonunun azaltılması için çeşitli yöntemler geliştirilmektedir. Temel amaç verimden ödün vermeden, daha uzun yol mesafesi, maliyetin düşürülmesi, daha yüksek motor gücüyle çalışan ve daha az CO 2 emisyonuna sahip egzoz gazı çıkaran motorların üretimi, kullanım alanlarının arttırılmasıdır. Bu uygulamalardan bazıları ise dizel ve benzinli motorlarda CNG (Compressed Natural Gas Sıkıştırılmış Doğal Gaz) ve LNG (Liquid Natural Gas Sıvılaştırılmış Doğal gaz) kullanımıdır. Doğalgaz, taşıt motorlarında motorin ve dizel yakıtına alternatif olarak kullanılabilen bir yakıttır. Kullanımı için ilave bir rafineri işlemi gerektirmeden doğrudan motor yakıtı olarak kullanılabilmektedir. Mevcut benzinli ve dizel motorlara uygulanabildiği gibi doğrudan doğalgazla çalışan motorlarda da kullanılmaktadır. [1] CNG veya LNG kullanım alanlarına göre değişmektedir. Bazı araçlarda sadece CNG kullanılırken uzun mesafe katedecek olan otobüs, kamyon gibi araçlarda LNG tercih edilmektedir. Aralarındaki fark Şekil 1 - Taşıtlarda Kullanılar CNG tankları

3 depolama hacimlerinin 1/3 oranında farketmesi ve depolama alanlarının kullanımıyla alakalıdır. CNG tüpleri çok yer kapladıklarından dolayı bagajda alan daralması sıkıntısı çıkarmaktadır. Fakat otomobil şirketleri tasarımlarında revizyona [1] [2] giederek bu sorunu da aşmaktadır. 2. Doğalgazın Özellikleri ve Araçlarda Kullanımı Doğalgazın yapısında temel olarak %82 oranında Metan (CH 4 ) gazı bulunmaktadır. (Uygulamada %95) [2] Yanma verimi %92-95 ve oktan sayısı dir. Isıl değeri 47 MJ/kg veya 40 MJ/m 3 e eşit olup 1 kg Doğal Gaz 1,33 Litre benzine veya 1,22 Litre motorine eşittir.diğer bir karşılaştırma ile 1m 3 doğalgaz 1,1 litre benzine veya 1 litre motorine eşittir. Doğalgazın motordaki verimliliği genellikle benzinden daha iyi, motorinle ise aynıdır. [3] Doğalgaz çıkarıldığı haliyle kullanılabilmekte, diğer yakıtlar ise elde edilebilmeleri için bazı proseslerden geçirilmelidir. Bu nedenle petrole göre kullanımı daha ucuzdur.renksiz, kokusuz, zehirli olmayan ve havadan hafif bir gazdır.havadan hafif olmasından dolayı sızıntılarda ortamı terk eder.kendinden tutuşma sıcaklığı ve yanması için gerekli hava karışım oranı diğerlerine göre daha yüksek olmasından dolayı güvenlidir. Genelde boru hatlarıyla taşındığından karayolu ile taşınan akaryakıtlarıa göre ekstra masraf ve kirlilik oluşturmamaktadır. Oktan sayısı yüksektir, motorun sessiz ve vuruntusuz çalışmasına katkı sağlar.temiz bir yakıttır ve araç bakım giderlerini azaltır.motor yağ değişimini ve buji ömürlerini 3 katına çıkarabilmekte ve motorun ömrünü uzatmaktadır. Doğalgazın motorlarda kullanımı OTTO çevrimi ile gerçekleşmektedir. Benzinli motorlarda aynı LPG sistemi gibi sistemler uygulanabilirken dizel motorlarda tek yakıtlı doğalgaz dönüşümleri için motor Otto çevrimine dönüştürülür ve yakıt olarak motorda sadece doğalgaz kullanılır. [2] 3. Doğalgaz Kullanım Teknolojileri Doğalgazın taşınmasını kolaylaştırmak amacıyla ANG ( Absorbed Natural Gas),NHG (Natura Gas Hydrate) gibi yeni teknolojiler olmakla beraber bunların uygulanabilirliğinin arttırılması için araştırma ve geliştirme çalışmaları dünyada devam etmektedir. LNG nin direkt olarak araçlarda kullanımının yanı sıra boru hatlarının ulaşmadığı bölgelerdeki CNG istasyonlarının gaz beslemesi içinde kullanılmaktadır. CNG 15 C de 200 bar basınçta sıvılaştırıldığında hacmi 600 kat küçülür. [2]

4 Doğalgaz benzinli ve dizel tüm araçlarda kullanılabilen bir yakıttır. Bunun yanı sıra araçlarda doğrudan doğalgazla çalışan morotlar da kullanılabilmektedir. Benzinli ve dizel motorlarda ilave yakıt sistemlerinin uygulanmasıyla doğalgazınkullanımı mümkün olmaktadır. Benzinli motorlarda yakıt sistemine uygulanabilecek 4 nesil doğalgaz yakıt sistemi bulunmaktadır.dizel motorlarda ise iki tip uygulama mevcuttur. Birinci yöntemde dizel motor modifiye edilerek benzer bir benzinli motor haline dönüştürülmekte ve doğalgaz uygulaması yapılabilmektedir. İkinci uygulama ise, çift yakıt uygulaması olarak da bilinen bir yöntemdir. Bu yöntemde dizel motor belirli oranlarda pilot dizel yakıtı ile çalıştırılmakta, silindire emme manifoldundan doğalgaz ilave edilmektedir. Güncel ve daha teknolojik bir diğer çalışma koşulu ise çift yakıt enjektörleri ile sağlanmakta, doğalgaz doğrudan silindire püskürtülmektedir. [4] 4. Çevresel Etkiler Doğalgazlıaraçların desteklenmesinin en önemli nedeni çevresel avantajlardır. Lokal seviyelerde emisyonlarda (Hidrokarbon, CO ve NOx) kükürt ve partiküllerde çok büyük bir düşüş sağlamaktadır. Ayrıca sera etkisi gazlarında da % 20 oranında bir azalmaya sebep olmaktadır. Yeni nesil doğal gazlıaraçların benzinli ve dizel yakıtlıaraçlara göre emisyon değerleri şu şekildedir: NOx de % azalma, CO de % 76 azalma, Benzende % 97 nin üzerinde bir azalma,ozona zararlı hidrokarbonlarda yaklaşık % 90 azalma, Partiküllerde % 99 ve üzerinde bir azalma. Doğalgaz çevreyi etkileyici toksik ve korozif ürünler üretmediğinden diğer fosil yakıtlara göre en temiz yakıttır. [3] 5. Sonuçlar ve Öneriler Doğalgaz başta CO 2 emisyonu olmak üzere taşıt kaynaklı kirliliği azaltıcı etkiye sahip olması ve daha düşük satış fiyatından dolayı benzin ve dizel yakıtlara göre önemli bir alternatif olarak görülmektedir. Günümüzde dünyanın karşılaştığı en önemli sorunlar arasında çevre ve insan sağlığı ile ekonomik sorunlar yer almaktadır.bu problemlerin azaltılmasında doğalgazın önemli bir potansiyele sahip olduğu ortaya çıkmaktadır. Dünya genelinde doğalgazlı taşıt sayısının hızla artışı da bu problemlerin azaltılması düşüncesinin bir sonucudur.doğalgazın sağladığı faydalar yanında kullanımında bazı çözülmesi gereken sorunlar ortaya çıkmaktadır.en önemli sorunlar; yakıt kullanımı ile ilgili eksik yasal düzenlemeler, depolama sorunları, yakıt sistemi maliyetinin yüksek olması ve altyapı tesislerinin günümüzde yetersiz olması olarak ifade edebilir. Yapılacak yasal düzenlemelerle birlikte, doğalgaz kullanımının teşvik edilmesi sonucunda artacak araç sayısına bağlı olarak sorunların çözümü hızlanabilecektir.özellikle dolum istasyonu gibi altyapı tesislerii talep artışı ile birlikte çoğalacağından bir çözüm yolu ortaya çıkacaktır. Depolama konusundaki sorunlar ise kompozit malzemelerden üretilen tankların yaygınlaşması ile büyül oranda azalacaktır. Petrol kökenli yakıtlara göre düşük olan fiyatı dolayısıyla, doğalgaz uygulaması için gereken sistem maliyeti bir süre sonra kendisini telafi edebilecektir.

5 Kaynaklar [1] M. KARABEKTAŞ ve G. ERGEN, «Taşıtlarda Doğalgaz Kullanım Teknolojileri,» IATS, [2] S. DUVARCI, "Araçlarda Doğalgaz Kullanımı," Kocaeli, İZGAZ, [3] İGDAŞ, "Doğalgazın Araçlarda Kullanımı," İstanbul, [4] S. ÇETİNKAYA, "Taşıtlarda Yakıt Olarak CNG Kullanımının Teknolojik ve Ekonomik Açıdan Değerlendirilmesi," LPG-CNG Kongresi ve Sergisi, 8-9 Haziran.