REKLAMA
Jak wynika z analizy rynku paliwowego, najbardziej poszukiwanym paliwem silnikowym jest obecnie olej napędowy. Do niedawna był zawsze paliwem tańszym od benzyny. Jednak popyt i stale rosnące zapotrzebowanie doprowadziły do odwrócenia tego, można już powiedzieć, historycznego trendu. Obecnie jego cena nieznacznie przewyższa cenę benzyny, spodziewany jest też dalszy jej wzrost. Ta niekorzystna tendencja może decydować o spadku popularności silników Diesla.
Na polskim i europejskim rynku paliwowym istnieją dwa popularne rodzaje paliw alternatywnych: gazy LPG i CNG. Ich ceny pomimo tradycyjnego ciągłego wzrostu nadal utrzymują się zdecydowanie poniżej cen benzyny i oleju napędowego. Stąd samochody wyposażone w instalacje LPG lub CNG są tańsze w eksploatacji niż samochody wykorzystujące paliwa klasyczne. Dokonując oceny opłacalności wykorzystania gazów LPG i CNG jako paliw samochodowych, warunkujemy ją czasem zwrotu kosztów zamontowania odpowiedniej instalacji. Analizy tego typu z założenia kierowane są do indywidualnych użytkowników aut osobowych.
Wykorzystanie pojazdu do celów zarobkowych związane jest z intensyfikacją ich eksploatacji, czyli dużymi przebiegami. Eksploatacja pojazdu użytkowego musi z założenia przynosić właścicielowi odpowiedni dochód (będący różnicą pomiędzy przychodem a kosztami eksploatacji pojazdu). Głównym czynnikiem decydującym o kosztach eksploatacji są ceny paliw a, stanowiące obecnie ponad 30–35%. Wykorzystanie tańszych i łatwo dostępnych paliw w prosty sposób umożliwia zwiększenie rentowności działalności transportowej. Nie bez znaczenia jest tu aspekt ekologiczny: spalanie paliw gazowych o prostszej budowie cząsteczkowej wiąże się ze zmniejszoną emisją związków toksycznych. Zasilanie gazami CNG i LPG oznacza brak emisji cząstek stałych (PM) – stanowiącej poważny problem w silnikach Diesla zasilanych olejem napędowym. Wyraźnie obniżona jest też emisja tlenków węgla i węglowodorów.
Nowa propozycja Mercedes-Benz
Fabryczne dostosowanie dostawczych Sprinterów do zasilania alternatywnymi paliwami LPG i CNG objęło wersje wyposażone w silniki benzynowe. Dzięki uprzejmości firmy Mercedes-Benz mieliśmy możliwość przetestowania dwóch Sprinterów wyposażonych w fabryczne instalacje zasilania gazami CNG i LPG. Pierwszym z nich był Sprinter 316 w wersji NGT furgon, drugim Sprinter 316 w wersji LGT z zabudową kontenerową. Oba pojazdy wyposażono w taki sam silnik benzynowy M271 E18 ML. Podstawowe dane techniczne silnika zamontowanego w tych pojazdach zestawiono w tabeli.
Wykorzystanie podwójnego układu zasilania pozwala na znaczne zwiększenie zasięgu pojazdów. Równoprawne zasilanie benzyną uniezależnia użytkownika od ewentualnego braku dostępu do stacji paliwa alternatywnego (dotyczy to głównie jeszcze mało popularnych stacji tankowania CNG). W pojazdach NGT i LGT wykorzystano manualną sześciostopniową skrzynię biegów (sześć biegów do przodu oraz bieg wsteczny). Wspólną cechą obu samochodów jest umieszczenie zbiorników gazu pod podłogą samochodu. Zaletą takiego rozwiązania jest brak ograniczeń przestrzeni ładunkowej pojazdu. Wykorzystanie miejsca pod ramą na zbiorniki uniemożliwia jednocześnie umieszczenie tam koła zapasowego. Dlatego też w standardzie wyposażenia tych pojazdów zamiast koła zapasowego znajduje się uszczelniacz opon wraz z elektryczną pompką do pompowania kół. Umożliwia on naprawę niewielkich uszkodzeń opony o rozmiarach mniejszych niż 6 mm. Wykorzystanie uszczelniacza jest możliwe przy temperaturach otoczenia nie niższych niż –30°C. Naprawiona nim opona pozwala na bezpieczną jazdę z prędkościami do 80 km/h. Trwałość niewykorzystanego uszczelniacza wynosi 8 lat – po tym okresie należy go wymienić. Niewątpliwą zaletą takiego rozwiązania jest niewielka ilość miejsca potrzebna do przechowywania zestawu naprawczego. Ponieważ nieodpowiednie obchodzenie się z uszczelniaczem może powodować ryzyko zabrudzenia odzieży, dlatego zastosowany w Sprinterach uszczelniacz opon jest rozpuszczalny w wodzie i może być łatwo zmyty. Ma to istotne znaczenie dla kierującego, jak wykazuje bowiem praktyka eksploatacyjna, uszkodzenia opon bezdętkowych są raczej rzadkie. Zatem kierujący nie ma zwykle wprawy w posługiwaniu się uszczelniaczem.
Sprinter NGT
NGT (Natural Gas Technology) to nazwa technologii zasilania pojazdu gazem ziemnym CNG, zastosowana przez firmę Mercedes-Benz. Układ zasilania gazem CNG (Compressed Natural Gas), czyli metanem, obejmuje: grubościenne zbiorniki gazu mieszczone pod podłogą pojazdu, reduktor ciśnienia gazu, wtryskiwacze gazowe i dodatkowy komputer sterujący pracą silnika na gazie. Zbiorniki gazu CNG to grubościenne zbiorniki walcowe wytrzymujące ciśnienia do 400 barów. Tankowanie gazu do zbiorników odbywa się na stacji wysokociśnieniowego tankowania gazu CNG. Zawór tankowania umieszczony jest pod pokrywą obok wlotu do tankowania benzyny.
Sprzedaż gazu ziemnego odbywa się na metry sześcienne mierzone w warunkach normalnych, czyli tzw. normalne metry sześcienne. Zatem podstawową jednostką rozliczeniową jest masa gazu, jaka zawiera się w 1 metrze sześciennym przy ciśnieniu 1013,25 hPa (1 atm) i w temperaturze 273 K (0°C). W Polsce 1 normalny metr sześcienny gazu CNG kosztuje obecnie powyżej 2,80 zł. Zamiast tankowania na stacji CNG można też korzystać z gazu sieciowego. Do tankowania używana jest wtedy indywidualna sprężarka. Aby móc w ten sposób tankować pojazd, trzeba zwrócić się do lokalnego dystrybutora gazu ziemnego. Do sprzedawanego z przeznaczeniem na paliwo gazu zostanie bowiem doliczony podatek akcyzowy. Pewnym ograniczeniem tego typu dystrybucji gazu jest cena sprężarki wynosząca ponad 30 tys. zł. Samo tankowanie gazu CNG, pomimo że rozliczane jest w metrach sześciennych, odbywa się według wskazań manometru. W całkowicie napełnionym zbiorniku panuje ciśnienie 200 bar przy temperaturze 15°C. W podobny sposób, czyli spadkiem ciśnienia, mierzony jest ubytek gazu podczas jazdy. Należy pamiętać, że do zasilania powinien być wykorzystywany gaz ziemny grupy H lub L. Są to gazy oparte na metanie, zawierające ponad 80% metanu. H to gaz wysoko-, a L niskometanowy spełniający normę DIN 51624. Ponieważ metan jest gazem bezwonnym, dlatego do niego dodawany jest związek zapachowy umożliwiający wyczucie ulatniającego się gazu. Zaletą instalacji zasilania gazem CNG jest szybkie przechodzenie silnika, którego rozruch odbywa się na benzynie, na zasilanie metanem. (W przeciwieństwie do układów zasilania gazem LPG, w których przed przełączeniem zasilania należy poczekać aż do nagrzania się silnika i parownika gazowego). W przypadku nieszczelności metan jako gaz lżejszy od powietrza łatwo unosi się do góry i gromadzi pod sufitem, dlatego należy zadbać, aby kratka wentylacyjna znajdowała się w najwyżej położonym miejscu garażu. Ta właściwość metanu zapobiega gromadzeniu się gazu w nisko położonych miejscach, np. w kanale. Wszystko to sprawia, że układy zasilania gazem CNG pomimo dużej skłonności metanu do tworzenia mieszanki palnej z powietrzem są bezpieczniejsze w eksploatacji niż gaz LPG, który może gromadzić się przy podłodze, stwarzając niebezpieczeństwo wybuchu. Granice palności metanu to 5 i 15% zawartości metanu w mieszaninie z powietrzem.
W zależności od wersji pojazd może mieć od 3 do 6 wysokociśnieniowych zbiorników gazu CNG. Ich objętość pozwala na zatankowanie od 33 do 49 kg gazu (1 kilomol czystego metanu waży 16 kg i w warunkach normalnych zajmuje objętość 22, 4 m3). Oznacza to, że do zbiorników możemy zatankować od 43 do 65 m3 gazu. Na podkreślenie zasługuje szybkość tankowania wysokociśnieniowym gazem CNG – przebiega ono znacznie szybciej niż tankowanie benzyną czy gazem LPG. Testowany pojazd Sprinter 316 NGT w wersji furgon zużywał średnio ok. 12 m3 gazu na 100 km. Oznacza to, że w wersji z 6 zbiornikami zapas gazu pozwala na pokonanie ponad 500 km. Zużycie gazu jest oczywiście uzależnione od jego wartości opałowej. Jeśli tankujemy gaz grupy H, to jego zużycie będzie mniejsze niż gazu grupy L. Przyjmując średnie zużycie paliwa podczas jazdy na benzynie równe 13 dm3/100 km, stosowanie paliwa gazowego pozwala na uzyskanie istotnych oszczędności związanych z kosztami jego zakupu. Wielkość tych oszczędności zależy bezpośrednio od stosunku ceny 1 dm3 benzyny do ceny 1 m3 gazu oraz warunków i techniki jazdy kierowcy. Inną, może nie mniej ważną, cechą zasilania gazem CNG jest niski poziom emisji hałasu. W przypadku samochodu użytkowego będącego miejscem pracy oznacza to mniejsze zmęczenie kierowcy, a pośrednio zwiększenie bezpieczeństwa. Oczywiście ta ostatnia cecha układu NGT została ustalona na podstawie subiektywnych odczuć kierowcy i trudno ją zweryfikować liczbowo. Wykonane pomiary stężenia wybranych związków toksycznych w spalinach pozwoliły zauważyć, że podczas ustalonej pracy na gazie CNG stężenie tlenku węgla i węglowodorów znajdowało się na granicy czułości analizatora spalin. Zmierzone stężenie tlenku węgla CO wynosiło od 0,01 do 0,1%, a stężenie węglowodorów HC od 0 do 14 ppm w zależności od prędkości obrotowej silnika. Pomiary przeprowadzono analizatorem Herman przy prędkości obrotowej biegu jałowego oraz przy prędkościach 1500, 2000 i 2500 obr/min. Analogiczne pomiary przeprowadzone na silniku zasilanym benzyną wykazały wartości stężeń tlenku węgla CO od 0,1 do 0,5%, a węglowodorów HC od 23 od 59 ppm. Relatywnie silne wahnięcia stężeń mierzonych związków obserwowano w trakcie przełączania pracy silnika na ww. paliwa.
Obsługa pojazdów zasilanych benzyną i gazem CNG wymaga dodatkowo okresowej kontroli szczelności instalacji CNG oraz mocowania i stanu zbiorników. Zgodnie z wymaganiami normy ECE-R 110 czas eksploatacji zbiorników gazu nie może przekroczyć 20 lat. Należy tu nadmienić, że zbiorniki są najdroższym składnikiem instalacji zasilania gazem CNG. Pozostałe czynności obsługowe nie różnią się od tych, które dotyczą pojazdów zasilanych benzyną.
Sprinter LGT
Zasilanie silnika gazem LPG to już klasyka. Instalacje tego typu są bardzo popularne. Zastosowana przez Mercedes-Benz technologia LGT (Liquefied Gas Technology) jest oparta na systemie sekwencyjnego wtrysku gazu LPG w fazie lotnej, opracowanym przez firmę BRC Gas Equipment. Sterownik wtrysku gazu firmy BRC współpracuje z oryginalnym sterownikiem silnika, zapewniając uzyskiwanie takich samych osiągów podczas zasilania gazem jak przy klasycznym zasilaniu benzyną. Zaletą zastosowanego układu jest dostępność serwisu i części zamiennych produkowanych bądź wykorzystywanych przez BRC. Marka BRC Gas Equipment należy do włoskiej firmy M.T.M., która jest jedną z najstarszych i największych producentów systemów zasilania gazem LPG. Firma produkuje zarówno komponenty, jak i kompletne instalacje, w tym przeznaczone do fabrycznego montażu w samochodach z silnikami benzynowymi. Zamontowany w Sprinterze układ stanowi kompletne rozwiązanie firmy BRC i, co jest warte podkreślenia, jest on przystosowany do wszystkich używanych zaworów tankowania gazu LPG. Pomimo nieznacznie zwiększonego zużycia gazu LPG w stosunku do zasilania benzyną, wynikającego z mniejszej wartości opałowej gazu LPG, różnica cen tych paliw sprawia, że podobnie jak przy zasilaniu gazem CNG uzyskujemy zmniejszenie kosztów eksploatacji pojazdu. Jednak w tym wypadku zwiększenie rentowności eksploatacji jest nieco mniejsze niż w układzie zasilania gazem CNG, oszczędności związane z zakupem paliwa przy zasilaniu gazem LPG wynoszą ponad 30% w stosunku do zasilania benzyną. Ponadto silnik pracujący na gazie LPG jest nieco głośniejszy niż silnik zasilany gazem ziemnym. Zastosowany w Sprinterze zbiornik paliwa LPG pozwala na przejechanie ok. 450 km, co w połączeniu z dużym 100-litrowym zbiornikiem benzyny zwiększa zasięg pojazdu do ok. 1200 km. Przeprowadzone na pojeździe testowym pomiary stężenia toksycznych składników spalin: tlenku węgla, węglowodorów i tlenków azotu wykazały, podobnie jak w przypadku pojazdu zasilanego gazem CNG, duże walory ekologiczne tego typu zasilania. Zanotowane największe stężenie tlenku węgla CO wynosiło zaledwie 0,1%, a węglowodorów HC – 8 ppm. Sterownik przez cały czas pomiarów utrzymywał współczynnik nadmiaru powietrza lekko powyżej wartości 1 (średnio ok. 1,01).
Podsumowanie – Sprinter NGT czy LGT?
Na zakończenie możemy dokonać porównania obu systemów zasilania pojazdu. Należy zaznaczyć, że oba rozwiązania prowadzą do niewątpliwych oszczędności na kosztach związanych z zakupem paliwa. Są tym samym atrakcyjne dla potencjalnych użytkowników. Zastosowanie zasilania NGT pozwala na uzyskiwanie trochę większych oszczędności niż przy zasilaniu LGT. Silnik pracuje cicho, a osiągi pojazdu nie różnią się od tych uzyskiwanych na benzynie. Jednak Sprinter NGT, jak każda nowość, ma swoje minusy, a wynikają one głównie z małego spopularyzowania tego typu układów. Pierwszy to niewielka liczba stacji wysokociśnieniowego tankowania gazem CNG. Drugi to wysokie koszty i nie uregulowana prawnie możliwość stosowania garażowych sprężarek do indywidualnego tankowania tego gazu. Trzeci to słabo rozwinięta sieć niezależnych stacji obsługi. Oczywiście pełny serwis fabrycznej instalacji NGT realizowany jest przez ASO Mercedes-Benz. Sprinter LGT z układem zasilania gazem LPG pomimo że daje mniejsze oszczędności, to obecnie jest bardziej atrakcyjny dla większości potencjalnych użytkowników. Decyduje o tym głównie duża popularność tego typu układów zasilania i bardzo dobrze rozwinięta infrastruktura potrzebna do ich obsługi (stacje tankowania i serwisy).
źródło: Piotr Ignaciuk / samochody-specjalne.com.pl
zdjęcia: © P. Ignaciuk
