Utilizarea gazelor naturale la motoarele cu aprindere internă

UTILIZAREA GAZELOR NATURALE LA MOTOARELE CU ARDERE INTERNĂ

1. Intoducere – gazele naturale –

Gazele naturale sunt combustibili fosili şi pot exista în zăcăminte independente sau pot fi asociate cu zăcămintele de ţiţei. În primul caz poartă denumirea de gaze naturale uscate şi au în compoziţie 98-99 % metan. Gazele asociate zăcămintelor de petrol sunt numite gaze de sondă sau gaze umede.

1.1. Compoziţia chimică

Gazele naturale sunt un amestec de hidrocarburi, dioxid de carbon şi hidrogen sulfurat. Componentul de bază al gazului natural este metanul (CH4), cea mai scurtă moleculă de hidrocarbură.

Ponderea diferitelor categorii de hidrocarburi din compoziţia gazului natural este:

- Metan 80,83 %

- Etan 6,40 %

- Propan 5,56 %

- N-butan 1,15 %

- Izobutan 0,79 %

- Pentan 1,66 %

- Dioxid de carbon 0,96 %

- Reziduu 2,65 %

Hidrogenul sulfurat (H2S) este o impuritate care trebuie îndepărtată inainte de cele mai multe

utilizări.

1.2. Conţinutul energetic

Arderea unei cantităţi de 100 ccf de gaz natural de calitate comercială oferă aproximativ

1 calorie britanică. (100 calorii britanice = 30 kWh). Prin arderea unui metru cub de gaz natural se obţin 38 MJ (10,6 kWh).

1.3. Proprietăţile fizico-chimice

Metanul, etanul, propanul şi butanul sunt gaze incolore, insolubile în apă la temperatura şi presiunea atmosferică. Gazul natural nu este toxic.

Principalele proprietăţi fizico-chimice sunt prezentate în tabelul următor:

Tabelul 1.1 Proprietăţile fizico-chimice ale principalelor hidrocarburi din

compoziţia gazelor naturale

Proprietatea Metan Etan Propan Butan

Starea normală

p0=0,1031Mpa,T0=273K

-densitate [kg/m3]

-căldură specifică la p=ct

Raportul căldurilor specifice 1,30 1,22 1,14 1,11

Masa moleculară 16,032 30,07 44,09 58,12

Temperatura de vaporizare

Componenţa masică [%]

1.4. Obţinerea gazului natural

Gazul natural se poate obţine din zăcăminte independente sau de la sondele petroliere in urma extragerii ţiţeiului.

O idee experimentală este utilizarea gazului natural care este obţinut natural din (landfills)

Există planuri în Ontario (Canada) pentru captarea gazului metan din îngrăşământul natural obţinut de la vitele închise în ferme industriale şi utilizarea acelui gaz pentru a furniza energie de 2500MW unui orăşel mic. De asemenea există şi posibilitatea ca, in urma separării materiilor organice prin utilizarea bazinelor de fermentare, metanul obţinut să poată fi folosit pentru producerea energiei utilizabile.

1.5. Utilizarea gazului natural

1.5.1. Producerea de energie

Gazul natural este o importantă sursă pentru generarea de energie prin intermediul turbinelor cu gaz şi turbinelor cu aburi. Gazul natural are o ardere mai curat în comparaţie cu alţi combustibili fosili, el produce gazele de seră. Însă extragerea şi transportul gazului natural pot genera poluări suplimentare.

1.5.2. Industria de automobile

Gazul natural, sub formă de gaz natural comprimat (CNG) sau lichefiat (LNG), poate fi o alternativă curată la combustibilii lichizi pentru automobile.

În anul 2003, ţările cu cel mai mare număr de vehicule cu gaz natural erau Argentina, Brazilia, Pakistan, Italia şi India.