به گزارش خبرنگار مهر افزایش تقاضا برای انرژی پاکتر و کاهش وابستگی به سوختهای مایع، توجه بسیاری از کشورها را به استفاده از گاز طبیعی فشرده یا CNG جلب کرده است. این سوخت که عمدتاً از متان تشکیل شده، در مقایسه با بنزین و گازوئیل آلایندگی کمتری دارد و به همین دلیل در سالهای اخیر در بخش حملونقل و برخی کاربردهای صنعتی مورد توجه قرار گرفته است. اما گسترش استفاده از CNG وابستگی مستقیم به فناوریهای ذخیرهسازی ایمن، اقتصادی و کارآمد دارد؛ موضوعی که به یکی از چالشهای مهم در حوزه انرژی تبدیل شده است.
در سالهای اخیر پیشرفتهایی در طراحی مخازن ذخیره گاز، از جمله مخازن کامپوزیتی سبکتر و فناوریهای نوین ذخیرهسازی، صورت گرفته است. با این حال، مسائل مرتبط با ایمنی، هزینه تولید و زیرساختهای لازم همچنان از موضوعات مورد بحث میان کارشناسان انرژی و صنعت خودرو به شمار میرود.
مزایای استفاده از CNG در حملونقل
طبیعی فشرده به عنوان یکی از گزینههای جایگزین برای سوختهای فسیلی مایع مطرح شده است. یکی از مهمترین مزایای این سوخت، کاهش قابل توجه انتشار آلایندههایی مانند ذرات معلق، اکسیدهای گوگرد و دیاکسید کربن در مقایسه با سوختهای سنتی است. به همین دلیل بسیاری از دولتها از آن به عنوان راهکاری موقت برای کاهش آلودگی هوا در شهرهای بزرگ استفاده میکنند.
از نظر اقتصادی نیز CNG در بسیاری از کشورها به دلیل دسترسی به منابع گاز طبیعی، هزینه کمتری نسبت به بنزین و گازوئیل دارد. این موضوع باعث شده است که ناوگان حملونقل عمومی در برخی کشورها، از جمله اتوبوسها و تاکسیها، به تدریج به استفاده از این سوخت روی آورند.
کارشناسان انرژی میگویند یکی دیگر از مزیتهای CNG امکان استفاده از زیرساختهای موجود گاز طبیعی است. در کشورهایی که شبکه گسترده انتقال گاز دارند، توسعه ایستگاههای سوختگیری CNG نسبتاً سادهتر از ایجاد زیرساخت برای سوختهای جدید مانند هیدروژن است.
با این حال، چگالی انرژی گاز طبیعی نسبت به سوختهای مایع کمتر است و برای ذخیره آن باید گاز تا فشارهای بسیار بالا، معمولاً حدود ۲۰۰ تا ۲۵۰ بار، فشرده شود. همین موضوع اهمیت طراحی مخازن مقاوم و ایمن را دوچندان میکند.
فناوری مخازن CNG؛ از فولاد تا کامپوزیت
در سالهای اولیه استفاده از CNG، مخازن عمدتاً از فولاد ساخته میشدند. این مخازن مقاومت بالایی در برابر فشار دارند، اما وزن زیاد آنها باعث افزایش وزن خودرو و کاهش کارایی سوخت میشود. به همین دلیل در دهههای اخیر توسعه مخازن سبکتر به یکی از محورهای اصلی تحقیق در صنعت تبدیل شده است.
مخازن کامپوزیتی که از ترکیب مواد پلیمری و الیاف تقویتی مانند فیبر کربن یا فیبر شیشه ساخته میشوند، یکی از مهمترین پیشرفتها در این حوزه محسوب میشوند. این مخازن علاوه بر وزن کمتر، مقاومت بسیار بالایی در برابر فشار دارند و در برخی موارد میتوانند ایمنی بیشتری نسبت به مخازن فلزی فراهم کنند.
به طور کلی مخازن CNG به چهار دسته اصلی تقسیم میشوند: نوع اول که کاملاً فلزی هستند، نوع دوم که فلز با پوشش کامپوزیتی دارند، نوع سوم که دارای آستر فلزی با بدنه کامپوزیتی هستند و نوع چهارم که عمدتاً از مواد کامپوزیتی با آستر پلیمری ساخته شدهاند. هرچه به سمت انواع پیشرفتهتر حرکت میکنیم، وزن مخزن کاهش مییابد اما هزینه تولید افزایش پیدا میکند.
در کنار این پیشرفتها، برخی فناوریهای جدید نیز در حال توسعه هستند. یکی از این فناوریها ذخیره گاز به روش جذب سطحی (ANG) است که در آن گاز در مواد متخلخل مانند کربن فعال ذخیره میشود. این روش میتواند فشار مورد نیاز برای ذخیرهسازی را کاهش دهد و در نتیجه مخازن سبکتر و ایمنتر طراحی شود.
فناوری دیگر، ذخیره گاز به شکل گاز طبیعی مایع (LNG) است که در آن گاز در دمای بسیار پایین مایع میشود. این روش چگالی انرژی بالاتری دارد، اما نیازمند سامانههای برودتی پیچیده و مخازن عایقدار ویژه است.
چالشهای ایمنی، اقتصادی و زیرساختی
با وجود مزایای قابل توجه CNG، استفاده گسترده از آن با چالشهایی نیز همراه است. یکی از مهمترین نگرانیها، ایمنی مخازن تحت فشار است. مخازن CNG باید بتوانند فشارهای بسیار بالا را تحمل کنند و در عین حال در برابر ضربه، خوردگی و شرایط محیطی مختلف مقاوم باشند.
کارشناسان ایمنی صنعتی تأکید میکنند که استانداردهای تولید، نصب و بازرسی دورهای مخازن نقش بسیار مهمی در کاهش خطرات احتمالی دارد. در برخی کشورها، قوانین سختگیرانهای برای آزمایش و تعویض مخازن پس از مدت مشخصی از استفاده وجود دارد.
از نظر اقتصادی نیز هزینه تولید مخازن پیشرفته، به ویژه مخازن کامپوزیتی فیبر کربن، همچنان بالا است. این موضوع میتواند مانعی برای گسترش سریع استفاده از این فناوری باشد. در بسیاری از موارد، قیمت بالای مواد اولیه و فرآیندهای پیچیده تولید باعث میشود که استفاده از مخازن سبکتر تنها در خودروهای خاص یا پروژههای آزمایشی اقتصادی باشد.
چالش دیگر به زیرساختهای سوختگیری مربوط میشود. ایجاد شبکه گسترده ایستگاههای CNG نیازمند سرمایهگذاری قابل توجهی است. علاوه بر آن، نگهداری کمپرسورها و تجهیزات فشار بالا نیز هزینههای عملیاتی خاص خود را دارد.
ارزیابی کارشناسی گذار انرژی و نقش CNG
برخی کارشناسان حوزه انرژی معتقدند که CNG میتواند در دوره گذار به سمت انرژیهای پاکتر نقش مهمی ایفا کند. از دید آنها، در شرایطی که زیرساخت خودروهای برقی یا سوخت هیدروژنی هنوز به طور کامل توسعه نیافته، استفاده از گاز طبیعی میتواند راهکاری عملی برای کاهش نسبی انتشار آلایندهها باشد.
با این حال، گروهی دیگر از تحلیلگران معتقدند که سرمایهگذاری بلندمدت روی فناوریهایی مانند خودروهای برقی ممکن است بازده بیشتری داشته باشد. به گفته این کارشناسان، اگرچه CNG نسبت به بنزین پاکتر است، اما همچنان یک سوخت فسیلی محسوب میشود و انتشار گازهای گلخانهای را به طور کامل حذف نمیکند.
در حوزه فناوری مخازن نیز انتظار میرود پیشرفت در مواد کامپوزیتی، کاهش هزینه تولید فیبر کربن و توسعه روشهای نوین ذخیرهسازی بتواند برخی از محدودیتهای فعلی را برطرف کند. تحقیقات در زمینه مواد سبک و مقاوم، حسگرهای هوشمند برای پایش وضعیت مخازن و روشهای نوین فشردهسازی گاز از جمله حوزههایی است که در سالهای اخیر مورد توجه مراکز تحقیقاتی قرار گرفته است.
در مجموع، آینده استفاده از CNG تا حد زیادی به تحولات بازار انرژی، سیاستهای زیستمحیطی دولتها و پیشرفت فناوریهای ذخیرهسازی وابسته است. اگرچه این سوخت میتواند در کوتاهمدت به کاهش آلودگی و تنوعبخشی به منابع انرژی کمک کند، اما موفقیت بلندمدت آن به حل چالشهای ایمنی، اقتصادی و زیرساختی بستگی خواهد داشت.
نظر شما