DOĞALGAZLA ÇALIŞAN ARAÇLAR

ADEM ÇAKMAKLIÖMÜR KAVAS

Yakıt Sistemlerine Genel Bir Bakış ve Alternatif Yakıt Türleri

Yakıt SistemleriGünümüzde 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 motorinBir otomobilin 100 km yol için tüketim miktarları:8.50 litre benzin7.72 litre CNG7.72 litre motorin10.0 litre LPG.

Yakıtların Ekonomik Bazda Karşılaştırılması

CNG ile TasarrufCNG’ 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 çevrimi- ne 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 sistem-lerin 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 dolumtesisleri dışında insanlarınkendi araçlarını evlerindedoldurma imkanı sağlayan ekipmanlarda bulunmaktadır. Ancak doğal gazın araç deposuna girmesi ile oluşacak vergi takip edilemeyeceğindenbu cihazların kullanımıbaşlayamamıştır.

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 tüplerininboyutlarından 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 üreticisiCNG’li araç üretmekte oluptasarımlar sırasında tüpleraracın kullanılmayanbölgelerine yerleştirilerekhem menzil artırılmaktahem 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 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.

Türkiye’de CNG Kullanımı

• Ülkemizde Ankara, Kocaeli, Kayseri ve İstanbul ‘da

toplu taşımacılıkta kullanılan belediye otobüsleri- nin özellikle egzozt

gazlarının neden olduğu hava kirliliğinin azaltılması ve yakıt giderlerinin azaltıl- ması amacıyla yeni doğal gazlı otobüslerin ve doğal- gaza dönüşümleri tamamla- nan otobüsler kullanılmaktadır.• Türkiye’ de Temsa, BMC, MAN,

Mercedes, Otokar Karsan gibi firmaların özellikle toplu taşı- maya yönelik doğal gazlı araç- lar 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 edilmesihalinde 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’likbenzin ve yaklaşık 22m3’lük doğal gaz alan CNG tüpleribulunmaktadır. Bu sistemler aracın altına yerleştirilmiştir.

Araç kullanımında benzin ile doğalgaz arasında en ufak bir güç kaybı hissedilme-miştir. 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 katkılarsağlanabilecektir.

TEŞEKKÜRLER.