Soluções de reabastecimento de veículos a GNC - Sobre GNC e GNV
O que é o Gás Natural?
O gás natural é um hidrocarboneto natural formado há milhões de anos através da decomposição de matéria orgânica, tais como árvores e animais.
É tipicamente encontrado no subsolo, em reservatórios, tanto em bolsas de gás como preso num substrato como areia ou petróleo, e é extraído como um derivado do petróleo ou especificamente como gás em bruto.
O metano é o principal componente do gás natural e normalmente encontra-se numa percentagem de mais de 90 por cento do gás natural de "qualidade para condutas". Os outros hidrocarbonetos que podem ser encontrados em pequenas quantidades no gás natural incluem etano, propano e butano.
A maioria do gás natural consumido no Reino Unido é actualmente produzida no Mar do Norte. Os fluxos de gás produzidos a partir de reservatórios contêm gás natural, líquidos e outros materiais. O processamento é necessário para separar o gás dos líquidos e para remover contaminantes. Primeiro, o gás é separado dos líquidos libertos, como crude, condensado de hidrocarboneto, água e sólidos flutuantes. O gás separado é posteriormente processado para cumprir os requisitos especificados. Um equipamento de desidratação controla o teor de água; um equipamento de processamento de gás remove certos componentes de hidrocarbonetos para cumprir as especificações do ponto de condensação de hidrocarbonetos, e um equipamento de purificação do gás remove o sulfureto de hidrogénio e outros compostos sulfúricos que estejam presentes. O Gás Natural é inodoro, pelo que lhe são adicionados odorantes para lhe darem o cheio familiar a 'gás'.
O que é GNC?
GNC significa Gás Natural Comprimido e é o termo utilizado para o metano ou gás natural que foi submetido a altas pressões (tipicamente, 250 bar). O gás natural continua no estado gasoso em todas as fases deste processo de pressurização.
Para maximizar a quantidade de gás armazenado dentro de um determinado volume (indicado no tanque de combustível), o gás é pressurizado para pressões muito elevadas e é armazenado em cilindros de armazenamento especializados.
O gás é comprimido utilizando compressores de alta pressão recíprocos (pistão).
O que são VGNs?
NGVs são Veículos a Gás Natural e são veículos padrão que foram modificados para utilizar com GNC.
Existem dois tipos de NGVs: Dedicados, Bi-Fuel e Dual Fuel. Os veículos dedicados funcionam apenas a gás natural. Os veículos Bi-Fuel funcionam a GNC, mantendo a capacidade de utilizar gasolina como combustível de reserva. O motor pode operar a ambos os combustíveis, mas não simultaneamente. O rácio de compressão do motor deve continuar a um nível adequado para a gasolina. Actualmente, este tipo de motor é utilizado quase exclusivamente em veículos abaixo de 3.500kgs. Os motores Dual Fuel derivam dos motores a diesel. Uma pequena quantidade de diesel é retida como uma fonte piloto de ignição. O combustível primário Gás Natural é misturado com o ar de entrada. Os motores Dual Fuel funciona com auto-ignição por compressão e não requerem velas de ignição.
 Empilhador a GNC – Estação de carregamento Qantas, Australia |
O gás natural comprimido é armazenado a bordo do veículo em cilindros instalados na retaguarda, na parte inferior da carroçaria ou por cima do veículo. O Gás Natural é alimentado para o motor através de um regulador de alta pressão (geralmente localizado no compartimento do motor), onde a pressão é reduzida. Nos motores carburados, o combustível entra no carburador (através de um misturador especial de combustível/ar), perto da pressão atmosférica, através de um misturador de gás natural especialmente concebido, onde é devidamente misturado com o ar. Nos veículos com injecção de combustível, o gás natural entra nos injectores a uma pressão relativamente baixa (até cerca de 6 bar, 90-100 psi). Em ambos os casos, o gás natural flúi na câmara de combustão do motor e é inflamado para criar a potência necessária para accionar o veículo. As válvulas de solenóide especiais impedem o gás de entrar no motor quando este está desligado. |
 Camião de eliminação de resíduos sólidos a GNC Onyx - Paris França |
Em veículos bi-fuel, um selector de combustível controla o fluxo de gás natural ou gasolina. (Em alguns sistemas, a mudança é feita automaticamente quando acaba o gás natural do veículo.) Um manómetro está colocado no painel de instrumentos ou incorporado no manómetro normal para que o condutor possa determinar a quantidade de gás natural restante nos tanques de combustível.
O que são estações de reabastecimento de GNC?
As estações de reabastecimento de GNC são o termo colectivo para a instalação completa necessária para reabastecer um veículo utilizando gás natural comprimido, e são compostas principalmente por uma alimentação de gás, um compressor de gás, cilindros de armazenamento, um painel de prioridade e um dispensador.
As estações de GNC têm várias dimensões e formatos, mas todas contêm estes componentes básicos.
As estações de reabastecimento estão divididas em dois grupos principais, o Abastecimento Lento e o Abastecimento Rápido.
As estações de Abastecimento Lento usam o compressor para abastecer directamente o veículo durante um período de tempo, normalmente enquanto o veículo está estacionado durante a noite. Assim, estas estações não requerem dispensadores electrónicos dispendiosos, mas são limitadas, na medida em que não se adequam ao reabastecimento público ou pátios.
Este tipo de estação é adequado para grandes parques de autocarros, em que todos os veículos retomam a uma base conhecida todas as noites.
O Abastecimento Rápido é a abordagem mais comum para veículos ligeiros, como automóveis e táxis, e é adequado para um posto de gasolina.
Para estas estações, o gás é dispensado a partir de cilindros estáticos de armazenamento que contêm gás a altas pressões (250 bar). Os compressores de gás mantêm sempre a pressão ao máximo, cortando e accionando periodicamente, quando necessário para repor o gás retirado por cada abastecimento de veículo.
Esta configuração é adequada idealmente para estações públicas ou onde for necessário um abastecimento rápido e o veículo tiver de passar para outra localização afastada da estação de gás.
As estações de abastecimento rápido são adequadas para automóveis, táxis, carrinhas, veículos de recolha do lixo e veículos pesados, mas qualquer tipo de veículo pode ser reabastecido desta forma.
Segurança
O GNC, que é sempre um gás, é mais seguro do que os combustíveis líquidos tradicionais, como a gasolina e o diesel, por vários motivos. Em primeiro lugar, no caso de uma fuga de combustível, o gás é rapidamente dissipado para cima, visto que, com combustíveis líquidos, estes irão concentrar-se no solo, criando o perigo de um potencial incêndio.
Em segundo lugar, o GNC tem uma temperatura de ignição muito superior à dos combustíveis líquidos (580º C, por oposição aos 220º C da gasolina) e, por conseguinte, estarão potencialmente presentes menos fontes de ignição no caso de uma fuga de gás.
Em terceiro lugar, o GNC tem um intervalo de flamabilidade reduzido, inflamando apenas quando a concentração no ar é entre 5 e 15% (a gasolina é entre 1 e 8% misturada no ar).
O Gás Natural também é não-tóxico ou corrosivo e não contamina as águas subterrâneas.
A combustão de gás natural também não produz aldeídos significativos ou outras toxinas do ar, que são uma preocupação no caso da gasolina e de alguns combustíveis alternativos.
Outra opção de segurança que o Gás Natural Veicular tem é que os cilindros de armazenamento nos veículos e nas estações de reabastecimento são feitos de material muito forte e estão protegidos por válvulas de descarga de pressão e outros dispositivos de segurança.
O design dos cilindros está sujeito a uma série de testes rigorosos, de incêndio, colisão, danos mecânicos, etc.
O processo de reabastecimento na bomba dispensadora também é muito seguro, na medida em que todo o sistema está “selado”, o que previne qualquer fuga ou derramamento do produto.
Combustíveis alternativos
Os combustíveis alternativos para transporte têm sido considerados há muitos anos.
Não se trata de uma nova tecnologia, mas da consciencialização de que as reservas de petróleo de crude são finitas e que a dependência do petróleo tem outras implicações, como a segurança do fornecimento e o preço.
Os principais combustíveis alternativos são:
- Diesel com Teor de Enxofre Ultra-Baixo – Este é o combustível diesel que cumpre a especificação Euro4 ou a especificação sobre combustível proposta pela Commonwealth para implementação 4 em 2006. As especificações sobre combustíveis Euro4 foram publicadas na Directiva 98/70/CE 5 das Comunidades Europeias em 1998, e determina o nível de enxofre como sendo inferior a 50 ppm. Isto já substituiu o diesel convencional, que tem um nível de >1000 ppm, e irá substituir o diesel de baixo teor de enxofre que está agora amplamente disponível, mas que tem um teor de enxofre de <500 ppm.
- Biodiesel e Biogás - Biodiesel é um nome genérico para os combustíveis obtidos por esterificação de óleos vegetais. Desta forma, é produzido um combustível com propriedades de combustão muito similares ao diesel puro, mas com menor viscosidade. O Biodiesel refere-se frequentemente ao metilester de colza (RME), o principal Biodiesel Europeu. O óleo de soja esterificado é a principal fonte deste combustível nos Estados Unidos, chamado Diesel de Soja.
- Gás Natural Liquefeito – O GNL também é um Gás Natural, mas no estado liquefeito. O metano é liquefeito a –161º C e é geralmente refrigerado para –180º C para liquefacção, e requer tanques criogénicos isolados a vácuo para o manter na forma líquida para armazenamento.
- Gás de Petróleo Liquefeito – O LPG é constituído maioritariamente por propano, propileno, butano e butileno, em várias proporções, de acordo com o seu local de origem. Os componentes do LPG são gases com temperaturas e pressões normais, mas podem ser facilmente liquefeitos para armazenamento. Tal é conseguido por um aumento de pressão para cerca de 8 atmosferas ou por uma redução da temperatura.
- Hidrogénio – O hidrogénio é o elemento químico com a mais pequena massa molecular e não se encontra como elemento livre na Terra. Devido à sua alta reactividade, é sempre ligado a outras moléculas e, como resultado disso, o hidrogénio para uso automóvel teve de ser criado pelo homem. Os veículos podem queimar hidrogénio puro num motor de combustão interna ou utilizá-lo numa célula de combustível para accionar um motor eléctrico. A opção de célula de combustível é geralmente considerada preferível a longo prazo, porque embora requeira alterações mais complexas ao modelo existente do veículo, permite uma maior eficiência e, assim, um maior rendimento com a mesma quantidade de combustível.
- Eléctrico – Muitos veículos eléctricos estão em uso, tais como empilhadores, transportadores de leite e alguns veículos pequenos de passageiros, etc. A maioria dos veículos eléctricos tem uma reduzida gama operativa e requer recarregamentos frequentes e, por conseguinte, limita esta opção aos transportes localizados no interior da cidade. Os veículos híbridos, como os de Electricidade/Gás, irão ajudá-lo a aumentar a gama destes veículos no futuro.
Questões ambientais
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Existem muitos motivos para investir em combustíveis alternativos, principalmente de ordem Ambiental, Económica, Empresarial e de Evolução Tecnológica. Os veículos accionados a gás natural podem reduzir ou eliminar:
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A redução de emissões perigosas pode ser significativa:
- Dióxido de Carbono – 22-24% de redução em relação ao petróleo, 10% de redução em relação ao diesel
- Monóxido de Carbono – 76% de redução em relação ao petróleo, GNC e Diesel baixos
- Óxidos de Nitrogénio – 83% de redução em relação ao petróleo, 80% de redução em relação ao diesel
- Hidrocarboneto – 88% de redução em relação ao petróleo, 80% de redução em relação ao diesel
- Benzeno – 99% de redução em relação ao petróleo, 97% de redução em relação ao diesel
- Chumbo – 100% de redução em relação ao petróleo, não aplicável ao diesel
- Partículas – não aplicável ao petróleo, Eliminadas no diesel
- Enxofre – quase 100% de redução em relação ao petróleo, quase 100% de redução em relação ao diesel
O Gás Natural queima mais lentamente do que o petróleo ou o diesel, resultando num desgaste reduzido e no aumento da duração do motor.
O gás natural não contém chumbo, por conseguinte, as incrustações de chumbo das velas de ignição são eliminadas e a duração aumenta em 2 a 3 vezes.
As grandes estações de reabastecimento de GNC justificam o investimento numa infra-estrutura de condutas.
A utilização aumentada dos recursos – o apoio nacional aos Veículos a Gás Natural, por motivos económicos, e a substituição de um combustível autóctone por petróleo.
O Gás Natural Comprimido é entre 30% e 60% menos utilizado do que os combustíveis convencionais
Segurança do Fornecimento – Um país dependente da importação de petróleo pode ter alguma protecção no caso de uma crise de petróleo internacional, ao mudar para o gás natural autóctone para os seus transportes.
