CNG؛ چالشهاي تازه
CNG؛ چالشهاي تازه
تجربيات جهاني
خودروهاي مجهز به سوخت گاز طبيعي (NGV) از خودروهايي كه سوخت آنها با ديزل بهبود يافته تأمين ميشود، بسيار پاكيزهترند. زيرا سوخت نقش مهمي در كاهش ذرات معلق دارد كه دليل عمده آلودگي در شهرهاي بزرگ به شمار ميآيند. كشورهاي بسياري در سراسر جهان برنامههاي NGV را در سطوح مختلف موفقيت به اجرا گذاردهاند. حال اين پرسش مطرح است كه چگونه ميتوان برنامههاي يادشده را به گونهاي تنظيم كرد كه در دراز مدت عملي و قابل اجرا باشند؟
گاز طبيعي، سوختي جايگزين است كه پاكيزه ميسوزد و قابليت مشهودي در كاهش آلودگيهاي مضر به ويژه ذرات معلق حاصل از عملكرد وسايل نقليه دارد. ذرات معلق آلايندهاي كه از اگزوز وسايل نقليه خارج ميشوند، بيشتر از اين رو حائز اهميتاند كه نزديك سطح زمين ـ جايي كه انسانها در آن زندگي و فعاليت ميكنند ـ باقي ميمانند. اين ذرات معلق براي سلامت بسيار زيانآورند. با توجه به دلايلي از اين دست، گروهي از محققان در سراسر دنيا مباحثي را درباره جايگزيني گاز طبيعي به عنوان سوخت خودروها مطرح كردند. به نظر ميرسد كشور ما با در اختيار داشتن دومين ذخاير عظيم گاز طبيعي در جهان از يك سو و دست به گريبان بودن با مشكل آلودگي هوا در شهرهاي بزرگ به ويژه تهران از سوي ديگر، موقعيتي استثنايي براي استفاده از اين سوخت جايگزين داشته باشد. اما آيا داشتن ذخاير گاز طبيعي، به تنهايي براي اجراي موفق اين برنامه كافي است؟
با بهرهگيري از تجربيات ديگر كشورها در زمينه گاز طبيعي فشرده، ميتوان در اين راه با اطمينان بيشتر گام برداشت. اين يادداشت به بررسي موارد موفقيت يا ناكامي اجراي برنامههاي گاز طبيعي فشرده در كشورهاي جهان ميپردازد و دلايل اين شكستها را از نظر ميگذراند.
كاربران
براساس اطلاعات گردآوري شده از سوي انجمن بينالمللي خودروهاي مجهز به سوخت گاز طبيعي (IANGV)، از آگوست 2000 تا آگوست 2001، حدود 5/1 ميليون خودرو در بيش از 4000 پايگاه تبديل سوخت در سراسر جهان به گاز طبيعي مجهز شدهاند1. (جدول 1)
كشور تعداد خودروها آمار جايگاههاي سوختگيري
آرژانتين 1،164،839 1154
برزيل 668،305 518
پاكستان 475،000 500
ايتاليا 381،250 460
هند 222،306 192
ايالات متحده امريكا 130،000 1300
كل جهان 3،471،441 6800
جدول 1 ـ شش بازار عمده NGV در جهان
در اين ميان 14 كشور بيش از 10000 خودروي گاز طبيعي سوز داشتند كه بيشتر آنها را خودروهاي بنزين سوز تبديلي تشكيل ميدادند.
انواع NGV
با توجه به منبع سوخت، سه نوع NGV وجود دارد:
1. دو سوخته، يعني خودرو با سوخت گاز طبيعي يا بنزين كار ميكند.
2. سوخت دوگانه كه در آن خودرو يا تنها با بنزين كار ميكند و يا با بنزين و گاز طبيعي. در حالت دوم، از مخلوط بنزين براي احتراق گاز طبيعي استفاده ميشود. به طور طبيعي نياز به شروع و توقف چرخه كاركرد اتوبوسهاي شهري جانشين كردن ديزل با گاز طبيعي را محدود ميكند. سوخت دوگانه در مواردي كه هدف، كاهش ميزان ذرات آلاينده خروجي است، روشي نامناسب است.
3. دِ ديكيتد (Dedicated) ،كه در آن، خودرو تنها با سوخت گاز طبيعي كار ميكند.
گفتني است هر سه گونه ميتوانند از ابتدا با هدف استفاده از گاز طبيعي با تجهيزات اصلي سازنده (Original Equipment Manufacturing) OEM توليد شده باشند و يا اين كه از نوع بنزيني يا ديزل به گاز طبيعي سوز تبديل شوند.
هر يك از اين دو روش، هزينه فزايندهاي در مقايسه با خودروهايي كه از سوختهاي مايع استفاده ميكنند، ايجاد ميكند كه اين هزينه اضافي بايد با صرفهجويي در هزينههاي عملكرد خودرو به ويژه سوخت ارزانتر پوشش داده شود خودروهاي گازسوز كارخانهاي (OEM)ها از انواع تبديل شده مناسبتر اما گرانترند. در سال 1998 تعداد 43 مركز OEM در سراسر جهان NGVها را به منظور كاهش ذرات آلاينده خروجي توليد ميكردند. تبديل خودروها در شرايط نامناسب (مانند انجام ناقص يا نادرست آن) مشكل عمده زيربنايي گسترش اين سيستم در شهرهاست و حتي ميتواند اهداف استفاده از گاز طبيعي را دچار نقصان كند.
مطابق يك برآورد، 50 تا 70 درصد از خودروهاي تبديل شده در كشورهاي توسعه يافته ممكن است انتظارات را برآورده نكنند زيرا بسياري از آنها براي اجراي مؤثر برنامههاي NGV نيازمند بازسازي موتور و تعميرات اساسي ديگرند. بنابراين بهتر است خودرو از ابتدا توسط سازنده اصلي براي كاركرد با گاز طبيعي توليد شود. به عبارت ديگر OEMها نسبت به نوع تبديلي، كارايي بهتر و عملكرد قابل قبولتري دارند2.
دلايل جايگزيني
تنوع منابع انرژي، دليلي تاريخي گزينش گاز طبيعي به عنوان سوخت موتورهاست. در سال 2000 نسبت ذخاير به برداشت گاز طبيعي 62 سال برآورد شد كه 63 درصد بيش از ذخاير نفتي است و تا 38 سال ديگر دوام ميآورد3.
ذرات آلاينده خروجي از موتورهاي گاز طبيعي سوز بسيار كمتر است و اين، يكي ديگر از دلايل مطلوبيت گاز طبيعي به شمار ميآيد. اين نكته به ويژه در مقايسه با خودروهاي داراي سوخت ديزل تبديلي، نمود بيشتري دارد. امروزه علت اصلي تبديل سوخت خودروها از ديزل به گاز طبيعي همين مورد اخير است. گرچه جايگزيني ديزل با گاز طبيعي تنها هنگامي مؤثر واقع ميشود كه تمركز ذرات معلق آلاينده توسط ضايعات خروجي ديزل مورد تأييد قرار گيرد. تمركز اين ذرات معلق، نوعي از آلودگي است كه بيشترين آسيب را به سلامت هواي محيطهاي شهري ميرساند و در بيشتر شهرهاي بزرگ به ويژه در كشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه ديده ميشود.
مزايا و معايب خودروهاي گازسوز
مزاياي NGVها به قرار زير است:
1. آلاينده خروجي بسيار كمتر توليد ميكنند.
2. توكسينهاي (Toxins) هواسوز آنها ناچيز است.
3. اكسيدهاي گوگرد خروجي از آنها (SOX) قابل چشمپوشي است.
4. موتورهاي NGV نسبت به انواع ديزل بي سر و صداترند و با لرزش و ارتعاش كمتري كار ميكنند.
معايب NGVها نيز موارد زير را در بر ميگيرد:
1. توزيع و ذخيره سازي گاز طبيعي به صرف هزينه بيشتري نياز دارد.
2. قيمت خودرو افزايش مييابد.
3. امكان طي مسافت كمتري وجود دارد.
4. مخزن سوخت آنها سنگينتر است.
5. پتانسيل عملكرد و كارايي آنها در مقايسه با سوختهاي مايع، مشكلات بيشتري دارد.
با توجه به ذرات آلاينده خروجي، توجه به اين نكته حائز اهميت است كه خودروهاي بنزيني با فناوري پيشرفته (مجهز به كاتاليستهاي سه راهه) آن قدر پاكيزهاند كه به ويژه در مورد ذرات خروجي از آنها، سوخت مصرفي (چه مايع و چه گاز) نقش نسبتاً كمتري ايفا ميكند. با توجه به اين بحث، تبديل خودروي بنزيني پيشرفته به خودروي گازسوز حتي ميتواند به جاي كاهش ميزان ذرات خروجي، سبب افزايش آنها شود.
خودروهاي گازسوز، مزاياي مشهودي نسبت به خودروهاي ديزل با سوخت تبديلي دارند. دادههاي نمونهاي كه در زمينه مقايسه گاز طبيعي فشرده CNG با ديزل در ايالات متحده جمعآوري شده است، در جدول 2 ديده ميشود.
جدول 2: بهبود ذرات آلاينده خروجي با جايگزيني اتوبوسهاي مجهز به سوخت ديزل تبديلي با CNG6
سوخت Co(g/km) NOX(g/km) PM(g/km)
ديزل 4/2 21 38/0
CNG 4/0 9/8 012/0
درصد كاهش 84 58 97
هنگامي كه در زمينه جايگزيني CNG به عنوان سوخت مصرفي خودروها كار ميشد، «ديزل پاك در امريكاي شمالي و اروپا تحت آزمايشهاي ناوبري قرار ميگرفت و استفاده از آن در نيمه پاياني دهه 90 اجباري ميشد تا بر آينده توسعه بلندمدت خودروهاي گازسوز تأثير بگذارد. فناوري ديزل پاك در بستر كاهش ميزان سولفور در سوخت ديزل حركت ميكند (تركيب سولفوري كمتر از 005/0 درصد و حتي در حالت كامل كمتر از 001/0 درصد) تا امكان استفاده از تجهيزات عملياتي بر روي خروجي اگزوز خودروها را كاربردي كند. اين تجهيزات، تلههاي ويژهاي را براي كاهش ذرات ريز و آلاينده خروجي ايجاد ميكردند و از كاتاليستهاي deNox براي كاهش اكسيدهاي نيتروژن (Nox)ها بهره ميجستند. اطلاعات محدود قابل دسترسي مشخص ميكند كه CNG در مقايسه با فناوري «ديزل پاك»، در مورد ذرات آلاينده خروجي، مزاياي چنداني ندارد.
جدول 3
چرخه كاركرد چرخههاي كاركرد اتوبوس در نقاط عادي نيويورك چرخه كاركرد در مناطق تجاري و مركزي*
ديزل پاك CNG ديزل پاك CNG
مواد خالص 011/0 015/0 044/0 023/0
NOX 15 16 32 43
مجموع هيدروكربنها 10 042/0 42 038/0
* اتوبوسهاي با وظايف سنگين (مدل سال 1999) كه از ديزل شامل 30 واحد در ميليون (ppm) سولفور در سوخت آنها استفاده ميشد و سيستم فيلتر جانسون ميتز با بازيافت پيوسته ذرات بر روي آنها نصب شده بود (اما كاتاليستهاي NOX نداشتند) و اتوبوسهاي CNG (مدل سالهاي 1996 و 1998 و 1999) مجهز به كاتاليستهاي اكسيداسيون.
- كليه واحدها گرم بر كيلومتر gr/km ميباشد.
مشكلات فني بسياري بر سر راه گسترش ديزل پاك وجود دارد كه شامل فرايندهاي پالايش براي توليد گازوئيل با سولفور فراخفيف در تقابل با هزينه به كارگيري فناوريهاي تبديلي است. با توجه به اين مشكلات، به نظر ميرسد ديزل پاك سالها راه در پيش دارد تا به مرحله كاربرد گسترده در كشورهاي در حال توسعه برسد. امروزه CNG، تنها سوخت پاك جايگزين باقيمانده براي استفاده در موتورهاي سنگين پركاربرد به منظور بهبود ساختارهاست.
دو نمونه
آرژانتين و نيوزيلند دو رهبر جهاني در بازار NGV هستند. امروزه بازار آرژانتين در حالي بزرگترين بازار جهان است كه بازار NGV نيوزيلند در اواخر دهه 1980 رو به افول گذاشت8.
1 . آرژانتين
آرژانتين برنامه به كارگيري خودروهاي مجهز به CNG را در سال 1984 گسترش داد و سپس شبكههاي گستردهاي از خطوط لوله گاز طبيعي در بيشتر شهرهاي اين كشور ايجاد شد. دولت هيچ اجباري براي استفاده از CNG اعمال نكرد و در عوض، تبديل سوخت به طور كلي با اخذ مالياتهاي سنگين از بنزين صورت گرفت.
بهاي سوخت در دسامبر 1999، معادل 04/1 دلار امريكا به ازاي هر ليتر بنزين مرغوب و نيم دلار امريكا براي هر ليتر گازوئيل بود؛ در حالي كه اين رقم معادل 33/0 دلار امريكا براي هر مترمكعب NGV (يا حدود 41/0 دلار امريكا براي هر كيلوگرم از آن) محاسبه ميشد. با توجه به اين قيمتها، بازپرداخت هزينه تبديل سوخت از بنزين به CNG توسط مالكان ميتوانست در چند ماه بسته به شمار نهايي كيلومترهاي پيموده شده در يك سال انجام شود. بيشتر خودروهاي CNGسوز آن دسته از خودروهايي بودند كه سوخت آنها از بنزين به CNG تبديل شده بود. مالكان خودروهاي ديزل از تبديل سوخت به گاز طبيعي، كمتر استقبال كردند و با توجه به زمان بازپرداخت هزينهها، تعداد اندكي از ديزل به CNG تبديل شدند زيرا تفاوت قيمت گازوئيل و CNG براي پوشش هزينه NGV در يك دوره زماني معقول، كافي نبود. در نتيجه امروزه هيچ اتوبوسي با سوخت CNG براي كاربردهاي معمولي در آرژانتين وجود ندارد و گازوئيل براي دور نگهداشتن بازار تاكسيها از CNG نيز فعالانه رقابت ميكند. برخلاف آنچه در آرژانتين روي داد، دولت نيوزيلند در برنامههاي CNG فعالانه مشاركت كرد. دولت اين كشور توازن مالي ويژهاي در هر دو زمينه تبديل سوخت و ايجاد پايگاههاي سوختگيري به وجود آورد و به اين دليل شمار خودروهاي مجهز به سوخت CNG هر سال دو برابر شد. دليل عمده اين افزايش، گسترش توانايي صنايع براي مشاركت در اين موضوع بود. صنعت با مشاهده تقاضا براي تبديل، به شدت وارد عمل شد. در آن زمان، كيفيت اولويت ثانويه تلقي ميشد و از اين رو CNG به سوخت درجه دومي تبديل شد كه تنها به دليل ارزان بودن مورد استفاده قرار ميگرفت. وقتي نيروي كار جديد دولتي، سازماندهي مجدد اقتصاد را با ترسيم برنامههاي صنعت CNG آغاز كرد، بازار NGV به طور كامل نابود شد. امروزه تعداد خودروهاي گازسوز حدود 1555 دستگاه است؛ در حالي كه زماني اين رقم 100000 دستگاه بود و در نيوزيلند حتي به 110000 دستگاه نيز رسيد.
مشاهدات جهاني
تجربيات متعددي در زمينه جايگزيني گاز طبيعي فشرده به عنوان سوخت خودروها در سراسر جهان به دست آمده است. اين تجربيات ـ چه موفقيتآميز و چه ناكام ـ حاوي نكاتي هستند كه راه را براي ادامه اين روند در ديگر كشورها هموار ميكنند. با مطالعه اين تجربيات و دقت در مشتركات آنها، ميتوان به بعضي از اين موارد پي برد:
ـ تبديلات ناقص و نادرست ميتواند به توليد آلايندههاي بيشتر، مشكلات كاركرد و حتي تصادفات منجر شود. نتايح تست آلايندههاي خروجي اين خودروهاي تبديلي در كشورهاي صنعتي نشان ميدهد، اين گونه خودروها از خودروهاي مدل جديد همان سال آلايندهترند كه خود، رخدادي ناخوشايند به شمار ميآيد.
ـ خودروهايي كه كاركرد ساليانه بالايي دارند و ميتوانند بر مسائل اقتصادي حمل و نقل به طور گسترده تأثير بگذارند، با توجه به سازماندهيهاي زيربنايي براي تغيير سوخت، آموزش رانندگان و كاركنان بخشهاي تعمير و نگهداري و همچنين هزينه سوخت مصرفي، براي NGV مناسبترند. توجه به فعاليتهاي عمده ساختاري و مزاياي عمومي NGVها به ويژه در روزهاي آغازين پياده سازي برنامه NGV مؤثر است.
ـ گزارشهاي ارائه شده از اتوبوسهاي مجهز به سوخت NG با عملكرد ضعيف كه اوايل دهه 1990 توليد شدهاند، حاكي است اين اتوبوسها نه تنها پرهزينهترند بلكه براي تعمير و نگهداري هم به 30 تا 40 درصد هزينه بيشتر نياز دارند و اعتمادپذيري را نيز به طور مشهودي كاهش ميدهند. در حالي كه امروزه بسياري از اين موانع و مشكلات برطرف شده، فناوري موتورهاي NG براي كاركردهاي سنگين هنوز نيازمند پالايش بيشتر است.
ـ به اين نكته هم نيز بايد توجه كرد كه برنامههاي موفق اتوبوسهاي NG برپايه OEM بنيان نهاده شده است و براي اتوبوسهاي تبديلي مناسب نيستند. تبديل سوخت خودروها از ديزل به گاز طبيعي عموماً رضايت مشتري را جلب نميكند.
ـ در بيشتر موارد، كساني كه با استفاده از اتوبوسهاي ترانزيت در كشورهاي توسعه يافته به فعاليت ميپردازند، بيشتر به فكر درآمد خويش هستند. در نتيجه با اين تبديل، نه امكان تعمير اتوبوسها به درستي فراهم ميشود، نه مسؤولان اجرايي ميتوانند هزينه گرانتر اتوبوسهاي NG را (شامل آموزش گسترده كليه كاركنان درباره آشنايي با فناوري جديد و پذيرش امكان نياز به تعميرات بيشتر به دليل خرابي افزونتر اين نوع اتوبوسها) تقبل كنند. آلايندگي اتوبوسهاي ديزل با توجه به نوع سوخت مصرفي آنها اجتناب ناپذير است اما مشكلاتي از اين دست وجود دارد كه ممكن است به شكست برنامه اتوبوسهاي NG بينجامد.
در اينجا خوب است به تجربه يكي از شركتهاي ترانزيت درباره جايگزيني سوخت خودروهايش اشاره كنيم. تجربهاي كه در شركت حمل و نقل فينيكس امريكا رخ داد5، مؤيد اين نكته است: آموزش، آموزش و باز هم آموزش.
شركت حمل و نقل فينيكس ابتدا با مقاومت رانندگان، تعميركاران، دست اندركاران امور سوخت و تا حدي اتحاديه روبه رو شد. براي غلبه بر اين مشكل، شركت آموزش به كاركنان را ـ از مديران رده بالا تا كارگران شستشوي اتوبوسها ـ در دستور كار خود قرار داد. پيشرفت عمدهاي كه با انجام اين كار به دست آمد، اين بود كه پس از آموزش، آنها رانندگان و تعميركاران مجربي داشتند كه ميتوانستند تغييرات اتوبوسها را هنگام كار و نيز حين اقدامات تعمير و نگهداري پيشگيرانه، مشاهده كنند و گزارش دهند. مزيت ديگر اين بود كه سازندگان نهايي و قطعه سازان اتوبوسها مجبور به مشاركت و همكاري توأمان با پيمانكاران بخشهاي سرويس و تعمير و نگهداري شدند.
ـ تعداد مراكز سوخت و NGV بايد به گونهاي تنظيم شود كه در درازمدت درخواست پذيرفته نشدهاي مبني بر تغيير سوخت، باقي نماند. در روزهاي آغازين اجراي برنامههاي NGV ممكن است دولت فشارهايي از خارج اعمال كند، مثلاً اجازه تأسيس كارگاههاي تبديل يا جايگاههاي سوختگيري را در مناطقي صادر كند كه پيش از آن مجاز به اين كار نبودند (مانند آرژانتين) و يا دستگاههاي كوچكي را براي زماني محدود ايجاد كند.
بررسي تجربيات ديگر كشورها نشان ميدهد كه يك سلسله شرايط مقدماتي براي اجراي موفقيتآميز برنامههاي CNG در درازمدت ضروري است كه از آن جمله ميتوان به ايجاد خطوط لوله گاز طبيعي براي برآورده كردن نيازهاي كاربران اشاره كرد. همچنين بايد استانداردهاي نظارتي و اجباري كافي در زمينه كارايي و ايمني تجهيزات تدوين شود و به مورد اجرا درآيد. لازم است مقررات مالياتي به صورتي تنظيم شوند كه با جايگزيني سوخت خودروها با گاز طبيعي، بهاي معمول سوخت جديد تقريباً نصف قيمت سوختهاي مايع باشد. به اين ترتيب علاوه بر تشويق مالكان خودروها به تبديل سوخت، امكان بازپرداخت هزينههاي مصرف شده توسط آنها نيز در فاصله زماني معقول فراهم ميشود. از آنجا كه ماليات سوخت ديزل در همه كشورهاي آسيايي پايين است، جايگزين كردن ديزل با NG در اين كشورها با مشكلات بيشتري رو به روست؛ مشكلي كه كمتر در مورد خودروهاي بنزيني رخ ميدهد. در پايان، توجه به اين نكته نيز حائز اهميت است كه اجراي برنامههاي اجباري براي جايگزيني CNG از نظر اقتصادي نامطلوب است و شكست برنامههاي CNG را محتمل ميكند. اميد است با استفاده از اين تجربيات و موارد مشابه ديگر، راه براي اجراي اين برنامه در كشور ما هموارتر شود و در آيندهاي نزديك از عوايد اقتصادي و زيست محيطي اين طرح بهرهمند شويم.
فهرست منابع
1- The GVR-Gas Vehicle Report-Number 28-May 2004
2- IANGV.2001, "International Natural Gas Vehicle Statistics," August available at "http://www.iangv.org/html/ngv/stats.html"
3- Impco Technologies.2000.Alternative Fuels Presentation to the World Bank
4- bp.2001.bp Statistical Review of world energy June 2001, available at: "http://www.iangv.org/html/ngv/stats.html"
5- World Bank. 2001. "Vehicle Air Pollution: Setting priorities." South Asia Urban Air Quality Management Briefing Note. No.1. October, Washington. D.C.
6- http://www.iangv.org/html/ngv/stats.html
7- http://www.bp.com/centres/energy/index.asp
8- CNG Fuel System Integrity, February 8.2001, Transport Canada Safety and Security
تجربيات جهاني
خودروهاي مجهز به سوخت گاز طبيعي (NGV) از خودروهايي كه سوخت آنها با ديزل بهبود يافته تأمين ميشود، بسيار پاكيزهترند. زيرا سوخت نقش مهمي در كاهش ذرات معلق دارد كه دليل عمده آلودگي در شهرهاي بزرگ به شمار ميآيند. كشورهاي بسياري در سراسر جهان برنامههاي NGV را در سطوح مختلف موفقيت به اجرا گذاردهاند. حال اين پرسش مطرح است كه چگونه ميتوان برنامههاي يادشده را به گونهاي تنظيم كرد كه در دراز مدت عملي و قابل اجرا باشند؟
گاز طبيعي، سوختي جايگزين است كه پاكيزه ميسوزد و قابليت مشهودي در كاهش آلودگيهاي مضر به ويژه ذرات معلق حاصل از عملكرد وسايل نقليه دارد. ذرات معلق آلايندهاي كه از اگزوز وسايل نقليه خارج ميشوند، بيشتر از اين رو حائز اهميتاند كه نزديك سطح زمين ـ جايي كه انسانها در آن زندگي و فعاليت ميكنند ـ باقي ميمانند. اين ذرات معلق براي سلامت بسيار زيانآورند. با توجه به دلايلي از اين دست، گروهي از محققان در سراسر دنيا مباحثي را درباره جايگزيني گاز طبيعي به عنوان سوخت خودروها مطرح كردند. به نظر ميرسد كشور ما با در اختيار داشتن دومين ذخاير عظيم گاز طبيعي در جهان از يك سو و دست به گريبان بودن با مشكل آلودگي هوا در شهرهاي بزرگ به ويژه تهران از سوي ديگر، موقعيتي استثنايي براي استفاده از اين سوخت جايگزين داشته باشد. اما آيا داشتن ذخاير گاز طبيعي، به تنهايي براي اجراي موفق اين برنامه كافي است؟
با بهرهگيري از تجربيات ديگر كشورها در زمينه گاز طبيعي فشرده، ميتوان در اين راه با اطمينان بيشتر گام برداشت. اين يادداشت به بررسي موارد موفقيت يا ناكامي اجراي برنامههاي گاز طبيعي فشرده در كشورهاي جهان ميپردازد و دلايل اين شكستها را از نظر ميگذراند.
كاربران
براساس اطلاعات گردآوري شده از سوي انجمن بينالمللي خودروهاي مجهز به سوخت گاز طبيعي (IANGV)، از آگوست 2000 تا آگوست 2001، حدود 5/1 ميليون خودرو در بيش از 4000 پايگاه تبديل سوخت در سراسر جهان به گاز طبيعي مجهز شدهاند1. (جدول 1)
كشور تعداد خودروها آمار جايگاههاي سوختگيري
آرژانتين 1،164،839 1154
برزيل 668،305 518
پاكستان 475،000 500
ايتاليا 381،250 460
هند 222،306 192
ايالات متحده امريكا 130،000 1300
كل جهان 3،471،441 6800
جدول 1 ـ شش بازار عمده NGV در جهان
در اين ميان 14 كشور بيش از 10000 خودروي گاز طبيعي سوز داشتند كه بيشتر آنها را خودروهاي بنزين سوز تبديلي تشكيل ميدادند.
انواع NGV
با توجه به منبع سوخت، سه نوع NGV وجود دارد:
1. دو سوخته، يعني خودرو با سوخت گاز طبيعي يا بنزين كار ميكند.
2. سوخت دوگانه كه در آن خودرو يا تنها با بنزين كار ميكند و يا با بنزين و گاز طبيعي. در حالت دوم، از مخلوط بنزين براي احتراق گاز طبيعي استفاده ميشود. به طور طبيعي نياز به شروع و توقف چرخه كاركرد اتوبوسهاي شهري جانشين كردن ديزل با گاز طبيعي را محدود ميكند. سوخت دوگانه در مواردي كه هدف، كاهش ميزان ذرات آلاينده خروجي است، روشي نامناسب است.
3. دِ ديكيتد (Dedicated) ،كه در آن، خودرو تنها با سوخت گاز طبيعي كار ميكند.
گفتني است هر سه گونه ميتوانند از ابتدا با هدف استفاده از گاز طبيعي با تجهيزات اصلي سازنده (Original Equipment Manufacturing) OEM توليد شده باشند و يا اين كه از نوع بنزيني يا ديزل به گاز طبيعي سوز تبديل شوند.
هر يك از اين دو روش، هزينه فزايندهاي در مقايسه با خودروهايي كه از سوختهاي مايع استفاده ميكنند، ايجاد ميكند كه اين هزينه اضافي بايد با صرفهجويي در هزينههاي عملكرد خودرو به ويژه سوخت ارزانتر پوشش داده شود خودروهاي گازسوز كارخانهاي (OEM)ها از انواع تبديل شده مناسبتر اما گرانترند. در سال 1998 تعداد 43 مركز OEM در سراسر جهان NGVها را به منظور كاهش ذرات آلاينده خروجي توليد ميكردند. تبديل خودروها در شرايط نامناسب (مانند انجام ناقص يا نادرست آن) مشكل عمده زيربنايي گسترش اين سيستم در شهرهاست و حتي ميتواند اهداف استفاده از گاز طبيعي را دچار نقصان كند.
مطابق يك برآورد، 50 تا 70 درصد از خودروهاي تبديل شده در كشورهاي توسعه يافته ممكن است انتظارات را برآورده نكنند زيرا بسياري از آنها براي اجراي مؤثر برنامههاي NGV نيازمند بازسازي موتور و تعميرات اساسي ديگرند. بنابراين بهتر است خودرو از ابتدا توسط سازنده اصلي براي كاركرد با گاز طبيعي توليد شود. به عبارت ديگر OEMها نسبت به نوع تبديلي، كارايي بهتر و عملكرد قابل قبولتري دارند2.
دلايل جايگزيني
تنوع منابع انرژي، دليلي تاريخي گزينش گاز طبيعي به عنوان سوخت موتورهاست. در سال 2000 نسبت ذخاير به برداشت گاز طبيعي 62 سال برآورد شد كه 63 درصد بيش از ذخاير نفتي است و تا 38 سال ديگر دوام ميآورد3.
ذرات آلاينده خروجي از موتورهاي گاز طبيعي سوز بسيار كمتر است و اين، يكي ديگر از دلايل مطلوبيت گاز طبيعي به شمار ميآيد. اين نكته به ويژه در مقايسه با خودروهاي داراي سوخت ديزل تبديلي، نمود بيشتري دارد. امروزه علت اصلي تبديل سوخت خودروها از ديزل به گاز طبيعي همين مورد اخير است. گرچه جايگزيني ديزل با گاز طبيعي تنها هنگامي مؤثر واقع ميشود كه تمركز ذرات معلق آلاينده توسط ضايعات خروجي ديزل مورد تأييد قرار گيرد. تمركز اين ذرات معلق، نوعي از آلودگي است كه بيشترين آسيب را به سلامت هواي محيطهاي شهري ميرساند و در بيشتر شهرهاي بزرگ به ويژه در كشورهاي توسعه يافته و در حال توسعه ديده ميشود.
مزايا و معايب خودروهاي گازسوز
مزاياي NGVها به قرار زير است:
1. آلاينده خروجي بسيار كمتر توليد ميكنند.
2. توكسينهاي (Toxins) هواسوز آنها ناچيز است.
3. اكسيدهاي گوگرد خروجي از آنها (SOX) قابل چشمپوشي است.
4. موتورهاي NGV نسبت به انواع ديزل بي سر و صداترند و با لرزش و ارتعاش كمتري كار ميكنند.
معايب NGVها نيز موارد زير را در بر ميگيرد:
1. توزيع و ذخيره سازي گاز طبيعي به صرف هزينه بيشتري نياز دارد.
2. قيمت خودرو افزايش مييابد.
3. امكان طي مسافت كمتري وجود دارد.
4. مخزن سوخت آنها سنگينتر است.
5. پتانسيل عملكرد و كارايي آنها در مقايسه با سوختهاي مايع، مشكلات بيشتري دارد.
با توجه به ذرات آلاينده خروجي، توجه به اين نكته حائز اهميت است كه خودروهاي بنزيني با فناوري پيشرفته (مجهز به كاتاليستهاي سه راهه) آن قدر پاكيزهاند كه به ويژه در مورد ذرات خروجي از آنها، سوخت مصرفي (چه مايع و چه گاز) نقش نسبتاً كمتري ايفا ميكند. با توجه به اين بحث، تبديل خودروي بنزيني پيشرفته به خودروي گازسوز حتي ميتواند به جاي كاهش ميزان ذرات خروجي، سبب افزايش آنها شود.
خودروهاي گازسوز، مزاياي مشهودي نسبت به خودروهاي ديزل با سوخت تبديلي دارند. دادههاي نمونهاي كه در زمينه مقايسه گاز طبيعي فشرده CNG با ديزل در ايالات متحده جمعآوري شده است، در جدول 2 ديده ميشود.
جدول 2: بهبود ذرات آلاينده خروجي با جايگزيني اتوبوسهاي مجهز به سوخت ديزل تبديلي با CNG6
سوخت Co(g/km) NOX(g/km) PM(g/km)
ديزل 4/2 21 38/0
CNG 4/0 9/8 012/0
درصد كاهش 84 58 97
هنگامي كه در زمينه جايگزيني CNG به عنوان سوخت مصرفي خودروها كار ميشد، «ديزل پاك در امريكاي شمالي و اروپا تحت آزمايشهاي ناوبري قرار ميگرفت و استفاده از آن در نيمه پاياني دهه 90 اجباري ميشد تا بر آينده توسعه بلندمدت خودروهاي گازسوز تأثير بگذارد. فناوري ديزل پاك در بستر كاهش ميزان سولفور در سوخت ديزل حركت ميكند (تركيب سولفوري كمتر از 005/0 درصد و حتي در حالت كامل كمتر از 001/0 درصد) تا امكان استفاده از تجهيزات عملياتي بر روي خروجي اگزوز خودروها را كاربردي كند. اين تجهيزات، تلههاي ويژهاي را براي كاهش ذرات ريز و آلاينده خروجي ايجاد ميكردند و از كاتاليستهاي deNox براي كاهش اكسيدهاي نيتروژن (Nox)ها بهره ميجستند. اطلاعات محدود قابل دسترسي مشخص ميكند كه CNG در مقايسه با فناوري «ديزل پاك»، در مورد ذرات آلاينده خروجي، مزاياي چنداني ندارد.
جدول 3
چرخه كاركرد چرخههاي كاركرد اتوبوس در نقاط عادي نيويورك چرخه كاركرد در مناطق تجاري و مركزي*
ديزل پاك CNG ديزل پاك CNG
مواد خالص 011/0 015/0 044/0 023/0
NOX 15 16 32 43
مجموع هيدروكربنها 10 042/0 42 038/0
* اتوبوسهاي با وظايف سنگين (مدل سال 1999) كه از ديزل شامل 30 واحد در ميليون (ppm) سولفور در سوخت آنها استفاده ميشد و سيستم فيلتر جانسون ميتز با بازيافت پيوسته ذرات بر روي آنها نصب شده بود (اما كاتاليستهاي NOX نداشتند) و اتوبوسهاي CNG (مدل سالهاي 1996 و 1998 و 1999) مجهز به كاتاليستهاي اكسيداسيون.
- كليه واحدها گرم بر كيلومتر gr/km ميباشد.
مشكلات فني بسياري بر سر راه گسترش ديزل پاك وجود دارد كه شامل فرايندهاي پالايش براي توليد گازوئيل با سولفور فراخفيف در تقابل با هزينه به كارگيري فناوريهاي تبديلي است. با توجه به اين مشكلات، به نظر ميرسد ديزل پاك سالها راه در پيش دارد تا به مرحله كاربرد گسترده در كشورهاي در حال توسعه برسد. امروزه CNG، تنها سوخت پاك جايگزين باقيمانده براي استفاده در موتورهاي سنگين پركاربرد به منظور بهبود ساختارهاست.
دو نمونه
آرژانتين و نيوزيلند دو رهبر جهاني در بازار NGV هستند. امروزه بازار آرژانتين در حالي بزرگترين بازار جهان است كه بازار NGV نيوزيلند در اواخر دهه 1980 رو به افول گذاشت8.
1 . آرژانتين
آرژانتين برنامه به كارگيري خودروهاي مجهز به CNG را در سال 1984 گسترش داد و سپس شبكههاي گستردهاي از خطوط لوله گاز طبيعي در بيشتر شهرهاي اين كشور ايجاد شد. دولت هيچ اجباري براي استفاده از CNG اعمال نكرد و در عوض، تبديل سوخت به طور كلي با اخذ مالياتهاي سنگين از بنزين صورت گرفت.
بهاي سوخت در دسامبر 1999، معادل 04/1 دلار امريكا به ازاي هر ليتر بنزين مرغوب و نيم دلار امريكا براي هر ليتر گازوئيل بود؛ در حالي كه اين رقم معادل 33/0 دلار امريكا براي هر مترمكعب NGV (يا حدود 41/0 دلار امريكا براي هر كيلوگرم از آن) محاسبه ميشد. با توجه به اين قيمتها، بازپرداخت هزينه تبديل سوخت از بنزين به CNG توسط مالكان ميتوانست در چند ماه بسته به شمار نهايي كيلومترهاي پيموده شده در يك سال انجام شود. بيشتر خودروهاي CNGسوز آن دسته از خودروهايي بودند كه سوخت آنها از بنزين به CNG تبديل شده بود. مالكان خودروهاي ديزل از تبديل سوخت به گاز طبيعي، كمتر استقبال كردند و با توجه به زمان بازپرداخت هزينهها، تعداد اندكي از ديزل به CNG تبديل شدند زيرا تفاوت قيمت گازوئيل و CNG براي پوشش هزينه NGV در يك دوره زماني معقول، كافي نبود. در نتيجه امروزه هيچ اتوبوسي با سوخت CNG براي كاربردهاي معمولي در آرژانتين وجود ندارد و گازوئيل براي دور نگهداشتن بازار تاكسيها از CNG نيز فعالانه رقابت ميكند. برخلاف آنچه در آرژانتين روي داد، دولت نيوزيلند در برنامههاي CNG فعالانه مشاركت كرد. دولت اين كشور توازن مالي ويژهاي در هر دو زمينه تبديل سوخت و ايجاد پايگاههاي سوختگيري به وجود آورد و به اين دليل شمار خودروهاي مجهز به سوخت CNG هر سال دو برابر شد. دليل عمده اين افزايش، گسترش توانايي صنايع براي مشاركت در اين موضوع بود. صنعت با مشاهده تقاضا براي تبديل، به شدت وارد عمل شد. در آن زمان، كيفيت اولويت ثانويه تلقي ميشد و از اين رو CNG به سوخت درجه دومي تبديل شد كه تنها به دليل ارزان بودن مورد استفاده قرار ميگرفت. وقتي نيروي كار جديد دولتي، سازماندهي مجدد اقتصاد را با ترسيم برنامههاي صنعت CNG آغاز كرد، بازار NGV به طور كامل نابود شد. امروزه تعداد خودروهاي گازسوز حدود 1555 دستگاه است؛ در حالي كه زماني اين رقم 100000 دستگاه بود و در نيوزيلند حتي به 110000 دستگاه نيز رسيد.
مشاهدات جهاني
تجربيات متعددي در زمينه جايگزيني گاز طبيعي فشرده به عنوان سوخت خودروها در سراسر جهان به دست آمده است. اين تجربيات ـ چه موفقيتآميز و چه ناكام ـ حاوي نكاتي هستند كه راه را براي ادامه اين روند در ديگر كشورها هموار ميكنند. با مطالعه اين تجربيات و دقت در مشتركات آنها، ميتوان به بعضي از اين موارد پي برد:
ـ تبديلات ناقص و نادرست ميتواند به توليد آلايندههاي بيشتر، مشكلات كاركرد و حتي تصادفات منجر شود. نتايح تست آلايندههاي خروجي اين خودروهاي تبديلي در كشورهاي صنعتي نشان ميدهد، اين گونه خودروها از خودروهاي مدل جديد همان سال آلايندهترند كه خود، رخدادي ناخوشايند به شمار ميآيد.
ـ خودروهايي كه كاركرد ساليانه بالايي دارند و ميتوانند بر مسائل اقتصادي حمل و نقل به طور گسترده تأثير بگذارند، با توجه به سازماندهيهاي زيربنايي براي تغيير سوخت، آموزش رانندگان و كاركنان بخشهاي تعمير و نگهداري و همچنين هزينه سوخت مصرفي، براي NGV مناسبترند. توجه به فعاليتهاي عمده ساختاري و مزاياي عمومي NGVها به ويژه در روزهاي آغازين پياده سازي برنامه NGV مؤثر است.
ـ گزارشهاي ارائه شده از اتوبوسهاي مجهز به سوخت NG با عملكرد ضعيف كه اوايل دهه 1990 توليد شدهاند، حاكي است اين اتوبوسها نه تنها پرهزينهترند بلكه براي تعمير و نگهداري هم به 30 تا 40 درصد هزينه بيشتر نياز دارند و اعتمادپذيري را نيز به طور مشهودي كاهش ميدهند. در حالي كه امروزه بسياري از اين موانع و مشكلات برطرف شده، فناوري موتورهاي NG براي كاركردهاي سنگين هنوز نيازمند پالايش بيشتر است.
ـ به اين نكته هم نيز بايد توجه كرد كه برنامههاي موفق اتوبوسهاي NG برپايه OEM بنيان نهاده شده است و براي اتوبوسهاي تبديلي مناسب نيستند. تبديل سوخت خودروها از ديزل به گاز طبيعي عموماً رضايت مشتري را جلب نميكند.
ـ در بيشتر موارد، كساني كه با استفاده از اتوبوسهاي ترانزيت در كشورهاي توسعه يافته به فعاليت ميپردازند، بيشتر به فكر درآمد خويش هستند. در نتيجه با اين تبديل، نه امكان تعمير اتوبوسها به درستي فراهم ميشود، نه مسؤولان اجرايي ميتوانند هزينه گرانتر اتوبوسهاي NG را (شامل آموزش گسترده كليه كاركنان درباره آشنايي با فناوري جديد و پذيرش امكان نياز به تعميرات بيشتر به دليل خرابي افزونتر اين نوع اتوبوسها) تقبل كنند. آلايندگي اتوبوسهاي ديزل با توجه به نوع سوخت مصرفي آنها اجتناب ناپذير است اما مشكلاتي از اين دست وجود دارد كه ممكن است به شكست برنامه اتوبوسهاي NG بينجامد.
در اينجا خوب است به تجربه يكي از شركتهاي ترانزيت درباره جايگزيني سوخت خودروهايش اشاره كنيم. تجربهاي كه در شركت حمل و نقل فينيكس امريكا رخ داد5، مؤيد اين نكته است: آموزش، آموزش و باز هم آموزش.
شركت حمل و نقل فينيكس ابتدا با مقاومت رانندگان، تعميركاران، دست اندركاران امور سوخت و تا حدي اتحاديه روبه رو شد. براي غلبه بر اين مشكل، شركت آموزش به كاركنان را ـ از مديران رده بالا تا كارگران شستشوي اتوبوسها ـ در دستور كار خود قرار داد. پيشرفت عمدهاي كه با انجام اين كار به دست آمد، اين بود كه پس از آموزش، آنها رانندگان و تعميركاران مجربي داشتند كه ميتوانستند تغييرات اتوبوسها را هنگام كار و نيز حين اقدامات تعمير و نگهداري پيشگيرانه، مشاهده كنند و گزارش دهند. مزيت ديگر اين بود كه سازندگان نهايي و قطعه سازان اتوبوسها مجبور به مشاركت و همكاري توأمان با پيمانكاران بخشهاي سرويس و تعمير و نگهداري شدند.
ـ تعداد مراكز سوخت و NGV بايد به گونهاي تنظيم شود كه در درازمدت درخواست پذيرفته نشدهاي مبني بر تغيير سوخت، باقي نماند. در روزهاي آغازين اجراي برنامههاي NGV ممكن است دولت فشارهايي از خارج اعمال كند، مثلاً اجازه تأسيس كارگاههاي تبديل يا جايگاههاي سوختگيري را در مناطقي صادر كند كه پيش از آن مجاز به اين كار نبودند (مانند آرژانتين) و يا دستگاههاي كوچكي را براي زماني محدود ايجاد كند.
بررسي تجربيات ديگر كشورها نشان ميدهد كه يك سلسله شرايط مقدماتي براي اجراي موفقيتآميز برنامههاي CNG در درازمدت ضروري است كه از آن جمله ميتوان به ايجاد خطوط لوله گاز طبيعي براي برآورده كردن نيازهاي كاربران اشاره كرد. همچنين بايد استانداردهاي نظارتي و اجباري كافي در زمينه كارايي و ايمني تجهيزات تدوين شود و به مورد اجرا درآيد. لازم است مقررات مالياتي به صورتي تنظيم شوند كه با جايگزيني سوخت خودروها با گاز طبيعي، بهاي معمول سوخت جديد تقريباً نصف قيمت سوختهاي مايع باشد. به اين ترتيب علاوه بر تشويق مالكان خودروها به تبديل سوخت، امكان بازپرداخت هزينههاي مصرف شده توسط آنها نيز در فاصله زماني معقول فراهم ميشود. از آنجا كه ماليات سوخت ديزل در همه كشورهاي آسيايي پايين است، جايگزين كردن ديزل با NG در اين كشورها با مشكلات بيشتري رو به روست؛ مشكلي كه كمتر در مورد خودروهاي بنزيني رخ ميدهد. در پايان، توجه به اين نكته نيز حائز اهميت است كه اجراي برنامههاي اجباري براي جايگزيني CNG از نظر اقتصادي نامطلوب است و شكست برنامههاي CNG را محتمل ميكند. اميد است با استفاده از اين تجربيات و موارد مشابه ديگر، راه براي اجراي اين برنامه در كشور ما هموارتر شود و در آيندهاي نزديك از عوايد اقتصادي و زيست محيطي اين طرح بهرهمند شويم.
فهرست منابع
1- The GVR-Gas Vehicle Report-Number 28-May 2004
2- IANGV.2001, "International Natural Gas Vehicle Statistics," August available at "http://www.iangv.org/html/ngv/stats.html"
3- Impco Technologies.2000.Alternative Fuels Presentation to the World Bank
4- bp.2001.bp Statistical Review of world energy June 2001, available at: "http://www.iangv.org/html/ngv/stats.html"
5- World Bank. 2001. "Vehicle Air Pollution: Setting priorities." South Asia Urban Air Quality Management Briefing Note. No.1. October, Washington. D.C.
6- http://www.iangv.org/html/ngv/stats.html
7- http://www.bp.com/centres/energy/index.asp
8- CNG Fuel System Integrity, February 8.2001, Transport Canada Safety and Security
+ نوشته شده در ساعت توسط احسان خوشخرام
|