CNG؛ چالش‏های تازه

 

 

تجربیات جهانی

خودروهای مجهز به سوخت گاز طبیعی (NGV) از خودروهایی که سوخت آنها با دیزل بهبود یافته تأمین می‎شود، بسیار پاکیزه‎ترند. زیرا سوخت نقش مهمی در کاهش ذرات معلق دارد که دلیل عمده آلودگی در شهرهای بزرگ به شمار می‎آیند. کشورهای بسیاری در سراسر جهان برنامه‎های NGV را در سطوح مختلف موفقیت به اجرا گذارده‎اند. حال این پرسش مطرح است که چگونه می‎توان برنامه‎های یادشده را به گونه‎ای تنظیم کرد که در دراز مدت عملی و قابل اجرا باشند؟

گاز طبیعی، سوختی جایگزین است که پاکیزه می‎سوزد و قابلیت مشهودی در کاهش آلودگی‎های مضر به ویژه ذرات معلق حاصل از عملکرد وسایل نقلیه دارد. ذرات معلق آلاینده‎ای که از اگزوز وسایل نقلیه خارج می‎شوند، بیشتر از این رو حائز اهمیت‏اند که نزدیک سطح زمین ـ جایی که انسان‎ها در آن زندگی و فعالیت می‎کنند ـ باقی می‎مانند. این ذرات معلق برای سلامت بسیار زیان‎آورند. با توجه به دلایلی از این دست، گروهی از محققان در سراسر دنیا مباحثی را درباره جایگزینی گاز طبیعی به عنوان سوخت خودروها مطرح کردند. به نظر می‎رسد کشور ما با در اختیار داشتن دومین ذخایر عظیم گاز طبیعی در جهان از یک سو و دست به گریبان بودن با مشکل آلودگی هوا در شهرهای بزرگ به ویژه تهران از سوی دیگر، موقعیتی استثنایی برای استفاده از این سوخت جایگزین داشته باشد. اما آیا داشتن ذخایر گاز طبیعی، به تنهایی برای اجرای موفق این برنامه کافی است؟

با بهره‎گیری از تجربیات دیگر کشورها در زمینه گاز طبیعی فشرده، می‎توان در این راه با اطمینان بیشتر گام برداشت. این یادداشت به بررسی موارد موفقیت یا ناکامی اجرای برنامه‎های گاز طبیعی فشرده در کشورهای جهان می‎پردازد و دلایل این شکست‎ها را از نظر می‎گذراند.

 

کاربران

براساس اطلاعات گردآوری شده از سوی انجمن بین‎المللی خودروهای مجهز به سوخت گاز طبیعی (IANGV)، از آگوست 2000 تا آگوست 2001، حدود 5/1 میلیون خودرو در بیش از 4000 پایگاه تبدیل سوخت در سراسر جهان به گاز طبیعی مجهز شده‎اند¹. (جدول 1)

 

 

 

جدول 1 ـ شش بازار عمده NGV در جهان

 

در این میان 14 کشور بیش از 10000 خودروی گاز طبیعی سوز داشتند که بیشتر آنها را خودروهای بنزین سوز تبدیلی تشکیل می‎دادند.

 

انواع NGV

با توجه به منبع سوخت، سه نوع NGV وجود دارد:

1.      دو سوخته، یعنی خودرو با سوخت گاز طبیعی یا بنزین کار می‎کند.

2. سوخت دوگانه که در آن خودرو یا تنها با بنزین کار می‎کند و یا با بنزین و گاز طبیعی. در حالت دوم، از مخلوط بنزین برای احتراق گاز طبیعی استفاده می‎شود. به طور طبیعی نیاز به شروع و توقف چرخه کارکرد اتوبوس‎های شهری جانشین کردن دیزل با گاز طبیعی را محدود می‎کند. سوخت دوگانه در مواردی که هدف، کاهش میزان ذرات آلاینده خروجی است، روشی نامناسب است.
3. دِ دیکیتد (Dedicated) ،که در آن، خودرو تنها با سوخت گاز طبیعی کار می‎کند.

گفتنی است هر سه گونه می‎توانند از ابتدا با هدف استفاده از گاز طبیعی با تجهیزات اصلی سازنده (Original Equipment Manufacturing) OEM  تولید شده باشند و یا این که از نوع بنزینی یا دیزل به گاز طبیعی سوز تبدیل شوند.

هر یک از این دو روش، هزینه فزاینده‎ای در مقایسه با خودروهایی که از سوخت‎های مایع استفاده می‎کنند، ایجاد می‎کند که این هزینه اضافی باید با صرفه‎جویی در هزینه‎های عملکرد خودرو به ویژه سوخت ارزان‎تر پوشش داده شود خودروهای گازسوز کارخانه‏ای (OEM)ها از انواع تبدیل شده مناسب‎تر اما گران‎ترند. در سال 1998 تعداد 43 مرکز OEM در سراسر جهان NGVها را به منظور کاهش ذرات آلاینده خروجی تولید می‎کردند. تبدیل خودروها در شرایط نامناسب (مانند انجام ناقص یا نادرست آن) مشکل عمده زیربنایی گسترش این سیستم در شهرهاست و حتی می‎تواند اهداف استفاده از گاز طبیعی را دچار نقصان کند.

مطابق یک برآورد، 50 تا 70 درصد از خودروهای تبدیل شده در کشورهای توسعه یافته ممکن است انتظارات را برآورده نکنند زیرا بسیاری از آنها برای اجرای مؤثر برنامه‎های NGV نیازمند بازسازی موتور و تعمیرات اساسی دیگرند. بنابراین بهتر است خودرو از ابتدا توسط سازنده اصلی برای کارکرد با گاز طبیعی تولید شود. به عبارت دیگر OEMها نسبت به نوع تبدیلی، کارایی بهتر و عملکرد قابل قبول‎تری دارند².

 

دلایل جایگزینی

تنوع منابع انرژی، دلیلی تاریخی گزینش گاز طبیعی به عنوان سوخت موتورهاست. در سال 2000 نسبت ذخایر به برداشت گاز طبیعی 62 سال برآورد شد که 63 درصد بیش از ذخایر نفتی است و تا 38 سال دیگر دوام می‎آورد³.

ذرات آلاینده خروجی از موتورهای گاز طبیعی سوز بسیار کمتر است و این، یکی دیگر از دلایل مطلوبیت گاز طبیعی به شمار می‎آید. این نکته به ویژه در مقایسه با خودروهای دارای سوخت دیزل تبدیلی، نمود بیشتری دارد. امروزه علت اصلی تبدیل سوخت خودروها از دیزل به گاز طبیعی همین مورد اخیر است. گرچه جایگزینی دیزل با گاز طبیعی تنها هنگامی مؤثر واقع می‎شود که تمرکز ذرات معلق آلاینده توسط ضایعات خروجی دیزل مورد تأیید قرار گیرد. تمرکز این ذرات معلق، نوعی از آلودگی است که بیشترین آسیب را به سلامت هوای محیط‎های شهری می‎رساند و در بیشتر شهرهای بزرگ به ویژه در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه دیده می‎شود.

 

مزایا و معایب خودروهای گازسوز

مزایای NGVها به قرار زیر است:

1. آلاینده خروجی بسیار کمتر تولید می‎کنند.

2. توکسین‎های (Toxins) هواسوز آنها ناچیز است.

3. اکسیدهای گوگرد خروجی از آنها (SO_X) قابل چشم‏پوشی است.

4. موتورهای NGV نسبت به انواع دیزل بی سر و صداترند و با لرزش و ارتعاش کمتری کار می‎کنند.

 

معایب NGVها نیز موارد زیر را در بر می‎گیرد:  

1. توزیع و ذخیره سازی گاز طبیعی به صرف هزینه بیشتری نیاز دارد.

2. قیمت خودرو افزایش می‎یابد.

3. امکان طی مسافت کمتری وجود دارد.

4. مخزن سوخت آنها سنگین‎تر است.

5. پتانسیل عملکرد و کارایی آنها در مقایسه با سوخت‎های مایع، مشکلات بیشتری دارد.

با توجه به ذرات آلاینده خروجی، توجه به این نکته حائز اهمیت است که خودروهای بنزینی با فناوری پیشرفته (مجهز به کاتالیست‎های سه راهه) آن قدر پاکیزه‎اند که به ویژه در مورد ذرات خروجی از آنها، سوخت مصرفی (چه مایع و چه گاز) نقش نسبتاً کمتری ایفا می‎کند. با توجه به این بحث، تبدیل خودروی بنزینی پیشرفته به خودروی گازسوز حتی می‎تواند به جای کاهش میزان ذرات خروجی، سبب افزایش آنها شود.

خودروهای گازسوز، مزایای مشهودی نسبت به خودروهای دیزل با سوخت تبدیلی دارند. داده‎های نمونه‎ای که در زمینه مقایسه گاز طبیعی فشرده CNG با دیزل در ایالات متحده جمع‎آوری شده است، در جدول 2 دیده می‎شود.

 

جدول 2: بهبود ذرات آلاینده خروجی با جایگزینی اتوبوس‎های مجهز به سوخت دیزل تبدیلی با CNG⁶

 

هنگامی که در زمینه جایگزینی CNG به عنوان سوخت مصرفی خودروها کار می‎شد، «دیزل پاک در امریکای شمالی و اروپا تحت آزمایش‎های ناوبری قرار می‎گرفت و استفاده از آن در نیمه پایانی دهه 90 اجباری می‎شد تا بر آینده توسعه بلندمدت خودروهای گازسوز تأثیر بگذارد. فناوری دیزل پاک در بستر کاهش میزان سولفور در سوخت دیزل حرکت می‎کند (ترکیب سولفوری کمتر از 005/0 درصد و حتی در حالت کامل کمتر از 001/0 درصد) تا امکان استفاده از تجهیزات عملیاتی بر روی خروجی اگزوز خودروها را کاربردی کند. این تجهیزات، تله‎های ویژه‎ای را برای کاهش ذرات ریز و آلاینده خروجی ایجاد می‎کردند و از کاتالیست‎های deNox برای کاهش اکسیدهای نیتروژن (Nox)ها بهره می‎جستند. اطلاعات محدود قابل دسترسی مشخص می‎کند که CNG در مقایسه با فناوری «دیزل پاک»، در مورد ذرات آلاینده خروجی، مزایای چندانی ندارد.

 

جدول 3

* اتوبوس‏های با وظایف سنگین (مدل سال 1999) که از دیزل شامل 30 واحد در میلیون (ppm) سولفور در سوخت آنها استفاده می‎شد و سیستم فیلتر جانسون میتز با بازیافت پیوسته ذرات بر روی آنها نصب شده بود (اما کاتالیست‎های NO_X نداشتند) و اتوبوس‏‎های CNG (مدل سال‎های 1996 و 1998 و 1999) مجهز به کاتالیست‎های اکسیداسیون.

- کلیه واحدها گرم بر کیلومتر gr/km می‏باشد.

 

مشکلات فنی بسیاری بر سر راه گسترش دیزل پاک وجود دارد که شامل فرایندهای پالایش برای تولید گازوئیل با سولفور فراخفیف در تقابل با هزینه به کارگیری فناوری‎های تبدیلی است. با توجه به این مشکلات، به نظر می‎رسد دیزل پاک سال‎ها راه در پیش دارد تا به مرحله کاربرد گسترده در کشورهای در حال توسعه برسد. امروزه CNG، تنها سوخت پاک جایگزین باقیمانده برای استفاده در موتورهای سنگین پرکاربرد به منظور بهبود ساختارهاست.

 

دو نمونه

آرژانتین و نیوزیلند دو رهبر جهانی در بازار NGV هستند. امروزه بازار ‌آرژانتین در حالی بزرگترین بازار جهان است که بازار NGV نیوزیلند در اواخر دهه 1980 رو به افول گذاشت⁸.

 

1 . آرژانتین

آرژانتین برنامه به کارگیری خودروهای مجهز به CNG را در سال 1984 گسترش داد و سپس شبکه‎های گسترده‎ای از خطوط لوله گاز طبیعی در بیشتر شهرهای این کشور ایجاد شد. دولت هیچ اجباری برای استفاده از CNG اعمال نکرد و در عوض، تبدیل سوخت به طور کلی با اخذ مالیات‎های سنگین از بنزین صورت گرفت.

بهای سوخت در دسامبر 1999، معادل 04/1 دلار امریکا به ازای هر لیتر بنزین مرغوب و نیم دلار امریکا برای هر لیتر گازوئیل بود؛ در حالی که این رقم معادل 33/0 دلار امریکا برای هر مترمکعب NGV (یا حدود 41/0 دلار امریکا برای هر کیلوگرم از آن) محاسبه می‎شد. با توجه به این قیمت‎ها، بازپرداخت هزینه تبدیل سوخت از بنزین به CNG توسط مالکان می‎توانست در چند ماه بسته به شمار نهایی کیلومترهای پیموده شده در یک سال انجام شود. بیشتر خودروهای CNGسوز آن دسته از خودروهایی بودند که سوخت آنها از بنزین به CNG تبدیل شده بود. مالکان خودروهای دیزل از تبدیل سوخت به گاز طبیعی، کمتر استقبال کردند و با توجه به زمان بازپرداخت هزینه‎ها، تعداد اندکی از دیزل به CNG تبدیل شدند زیرا تفاوت قیمت گازوئیل و CNG برای پوشش هزینه NGV در یک دوره زمانی معقول، کافی نبود. در نتیجه امروزه هیچ اتوبوسی با سوخت CNG برای کاربردهای معمولی در آرژانتین وجود ندارد و گازوئیل برای دور نگه‏داشتن بازار تاکسی‎ها از CNG نیز فعالانه رقابت می‎کند. برخلاف آنچه در آرژانتین روی داد، دولت نیوزیلند در برنامه‎های CNG فعالانه مشارکت کرد. دولت این کشور توازن مالی ویژه‎ای در هر دو زمینه تبدیل سوخت و ایجاد پایگاه‎های سوخت‎گیری به وجود آورد و به این دلیل شمار خودروهای مجهز به سوخت CNG هر سال دو برابر شد. دلیل عمده این افزایش، گسترش توانایی صنایع برای مشارکت در این موضوع بود. صنعت با مشاهده تقاضا برای تبدیل، به شدت وارد عمل شد. در آن زمان، کیفیت اولویت ثانویه تلقی می‎شد و از این رو CNG به سوخت درجه دومی تبدیل شد که تنها به دلیل ارزان بودن مورد استفاده قرار می‎گرفت. وقتی نیروی کار جدید دولتی، سازماندهی مجدد اقتصاد را با ترسیم برنامه‎های صنعت CNG آغاز کرد، بازار NGV به طور کامل نابود شد. امروزه تعداد خودروهای گازسوز حدود 1555 دستگاه است؛ در حالی که زمانی این رقم 100000 دستگاه بود و در نیوزیلند حتی به 110000 دستگاه نیز رسید.

 

مشاهدات جهانی

تجربیات متعددی در زمینه جایگزینی گاز طبیعی فشرده به عنوان سوخت خودروها در سراسر جهان به دست آمده است. این تجربیات ـ چه موفقیت‎آمیز و چه ناکام ـ حاوی نکاتی هستند که راه را برای ادامه این روند در دیگر کشورها هموار می‎کنند. با مطالعه این تجربیات و دقت در مشترکات آنها، می‎توان به بعضی از این موارد پی برد:

ـ تبدیلات ناقص و نادرست می‎تواند به تولید آلاینده‎های بیشتر، مشکلات کارکرد و حتی تصادفات منجر شود. نتایح تست آلاینده‎های خروجی این خودروهای تبدیلی در کشورهای صنعتی نشان می‎دهد، این گونه خودروها از خودروهای مدل جدید همان سال آلاینده‎ترند که خود، رخدادی ناخوشایند به شمار می‎آید.

ـ خودروهایی که کارکرد سالیانه بالایی دارند و می‎توانند بر مسائل اقتصادی حمل و نقل به طور گسترده تأثیر بگذارند، با توجه به سازماندهی‎های زیربنایی برای تغییر سوخت، آموزش رانندگان و کارکنان بخش‎های تعمیر و نگهداری و همچنین هزینه سوخت مصرفی، برای NGV مناسب‎ترند. توجه به فعالیت‎های عمده ساختاری و مزایای عمومی NGVها به ویژه در روزهای آغازین پیاده سازی برنامه NGV مؤثر است.

ـ گزارش‎های ارائه شده از اتوبوس‎های مجهز به سوخت NG با عملکرد ضعیف که اوایل دهه 1990 تولید شده‎‏اند، حاکی است این اتوبوس‎ها نه تنها پرهزینه‎ترند بلکه برای تعمیر و نگهداری هم به 30 تا 40 درصد هزینه بیشتر نیاز دارند و اعتمادپذیری را نیز به طور مشهودی کاهش می‎دهند. در حالی که امروزه بسیاری از این موانع و مشکلات برطرف شده، فناوری موتورهای NG برای کارکردهای سنگین هنوز نیازمند پالایش بیشتر است.

‌ـ به این نکته هم نیز باید توجه کرد که برنامه‎های موفق اتوبوس‎های NG برپایه OEM بنیان نهاده شده است و برای اتوبوس‎های تبدیلی مناسب نیستند. تبدیل سوخت خودروها از دیزل به گاز طبیعی عموماً رضایت مشتری را جلب نمی‎کند.

ـ در بیشتر موارد، کسانی که با استفاده از اتوبوس‎های ترانزیت در کشورهای توسعه یافته به فعالیت می‏پردازند، بیشتر به فکر درآمد خویش هستند. در نتیجه با این تبدیل، نه امکان تعمیر اتوبوس‎ها به درستی فراهم می‎شود، نه مسؤولان اجرایی می‎توانند هزینه گران‎تر اتوبوس‎های NG را (شامل آموزش گسترده کلیه کارکنان درباره آشنایی با فناوری جدید و پذیرش امکان نیاز به تعمیرات بیشتر به دلیل خرابی افزون‎تر این نوع اتوبوس‎ها) تقبل کنند. آلایندگی اتوبوس‎های دیزل با توجه به نوع سوخت مصرفی آنها اجتناب ناپذیر است اما مشکلاتی از این دست وجود دارد که ممکن است به شکست برنامه‎ اتوبوس‎های NG بینجامد.

در اینجا خوب است به تجربه یکی از شرکت‎های ترانزیت درباره جایگزینی سوخت خودروهایش اشاره کنیم. تجربه‎ای که در شرکت حمل و نقل فینیکس امریکا رخ داد⁵، مؤید این نکته است: آموزش، آموزش و باز هم آموزش.

شرکت حمل و نقل فینیکس ابتدا با مقاومت رانندگان، تعمیرکاران، دست اندرکاران امور سوخت و تا حدی اتحادیه روبه رو شد. برای غلبه بر این مشکل، شرکت آموزش به کارکنان را ـ از مدیران رده بالا تا کارگران شستشوی اتوبوس‎ها ـ در دستور کار خود قرار داد. پیشرفت عمده‎ای که با انجام این کار به دست آمد، این بود که پس از آموزش، آنها رانندگان و تعمیرکاران مجربی داشتند که می‎توانستند تغییرات اتوبوس‎ها را هنگام کار و نیز حین اقدامات تعمیر و نگهداری پیشگیرانه، مشاهده کنند و گزارش دهند. مزیت دیگر این بود که سازندگان نهایی و قطعه سازان اتوبوس‎ها مجبور به مشارکت و همکاری توأمان با پیمانکاران بخش‎های سرویس و تعمیر و نگهداری شدند.

ـ تعداد مراکز سوخت و NGV باید به گونه‎ای تنظیم شود که در درازمدت درخواست پذیرفته نشده‎ای مبنی بر تغییر سوخت، باقی نماند. در روزهای آغازین اجرای برنامه‎های NGV ممکن است دولت فشارهایی از خارج اعمال کند، مثلاً اجازه تأسیس کارگاه‎های تبدیل یا جایگاه‎های سوخت‎گیری را در مناطقی صادر کند که پیش از آن مجاز به این کار نبودند (مانند آرژانتین) و یا دستگاه‎های کوچکی را برای زمانی محدود ایجاد کند.

بررسی تجربیات دیگر کشورها نشان می‎دهد که یک سلسله شرایط مقدماتی برای اجرای موفقیت‎آمیز برنامه‎های CNG در درازمدت ضروری است که از آن جمله می‎توان به ایجاد خطوط لوله گاز طبیعی برای برآورده کردن نیازهای کاربران اشاره کرد. همچنین باید استانداردهای نظارتی و اجباری کافی در زمینه کارایی و ایمنی تجهیزات تدوین شود و به مورد اجرا درآید. لازم است مقررات مالیاتی به صورتی تنظیم شوند که با جایگزینی سوخت خودروها با گاز طبیعی، بهای معمول سوخت جدید تقریباً نصف قیمت سوخت‎های مایع باشد. به این ترتیب علاوه بر تشویق مالکان خودروها به تبدیل سوخت، امکان بازپرداخت هزینه‎های مصرف شده توسط آنها نیز در فاصله زمانی معقول فراهم می‎شود. از آنجا که مالیات سوخت دیزل در همه کشورهای ‌آسیایی پایین است، جایگزین کردن دیزل با NG در این کشورها با مشکلات بیشتری رو به روست؛ مشکلی که کمتر در مورد خودروهای بنزینی رخ می‎دهد. در پایان، توجه به این نکته نیز حائز اهمیت است که اجرای برنامه‎های اجباری برای جایگزینی CNG از نظر اقتصادی نامطلوب است و شکست برنامه‏های CNG را محتمل می‎کند. امید است با استفاده از این تجربیات و موارد مشابه دیگر، راه برای اجرای این برنامه در کشور ما هموارتر شود و در آینده‎ای نزدیک از عواید اقتصادی و زیست محیطی این طرح بهره‎مند شویم.

 

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