Doğalgaz, CNG ve LNG Nedir?
Doğalgaz, CNG ve LNG nedir? LNG nerelerde kullanılır? Doğalgazın özellikleri nelerdir?
Doğalgaz Nedir?
Doğalgaz (NG- Natural Gas), 200 milyon yıl önce yaşamış olan küçük bitki ve deniz canlılarının çürümüş artıklarından oluşmuş ve yeryüzünde alt katmanlarda bulunan ağırlıklı Metan (CH4) olmak üzere çeşitli hidrokarbonlardan meydana gelen yanıcı bir gaz karışımıdır.
Doğalgazın büyük bölümünü %90-96 CH4 (metan) gazı oluĢturmaktadır. Geri kalan bölümünü ise %2.411 C2H6 (etan), %0.736 C3H6 (propan), %0.371 C4H10 (bütan), %0.776 N2 (azot), %0.164 C5H12 (pentan) ve % 0.085 CO2 (karbondioksit) oluşturmaktadır.
Metan’ın (CH4) bilinen en basit hidrokarbon yapısı olması, doğalgazın yanma verimini artıran en büyük etkendir.
Doğalgaz (NG) iki farklı şekilde kullanılmaktadır.
Sıvılaştırılmış Doğalgaz (LNG):
Doğalgaz, atmosfer basıncında -162°C’a kadar soğutulduğunda yoğuşarak sıvı faza geçmekte ve “Sıvı Doğalgaz” (LNG-Liquified Natural Gas) olarak adlandırılmaktadır.
LNG, kokusuz, renksiz ve zehirli olmayan, sıvı fazda bir yakıttır. Sıvı fazında taşınmakta ve depolanmaktadır. Tüketime, gaz fazında sunulmaktadır.
LNG ile yüksek miktardaki doğalgaz, düşük basınçlar altında hacmi yaklaşık 600 kez küçültülerek sıvı halde saklanabilmektedir. Bu özellik, doğalgazın boru hatlarıyla taşınmasının teknik ve ekonomik anlamda mümkün olmadığı yerlere, gemi, kamyon ve tankerlerle nakliyesini uygun hale getirmektedir.
LNG, enerji ihtiyacını farklı yakıtlarla sağlayan ve yüksek yakıt tüketimine sahip tüm işletmelerde ilgili talimat, standart ve yönetmeliklerde geçen şartların sağlanması durumunda kolaylıkla kullanılabilmektedir.
LNG, ağırlıklı olarak her ölçekteki sanayi tesislerinde, seramik ve cam sanayinde, ticari işletmelerde, turistik tesislerde;
- • Sıcak su ve kızgın su elde edilmesi,
- • Buhar elde edilmesi,
- • Sıcak hava elde edilmesi,
- • Kızgın yağ elde edilmesi,
- • Pişirme ve kurutma fırınları,
- • Metal işleme (döküm, ergitme, ısıl işlem vs.),
- • Elektrik üretimi amacıyla kullanılmaktadır.
Sıkıştırılmış Doğalgaz (CNG):
CNG (sıkıştırılmış doğalgaz), ulusal iletim şebekesi veya şehir içi dağıtım sisteminden gaz olarak ya da LNG terminallerinden sıvılaştırılmış doğalgaz (LNG) şeklinde tedarik edilen doğalgazın, yaklaşık 200-250 bar basınç altında sıkıştırılmasıyla elde edilmektedir. CNG, kokusuz, renksiz ve zehirli olmayan gaz fazında bir yakıttır.
Yüksek basınç altında gaz fazında taşınmakta ve depolanmaktadır. Basıncının düşürülmesiyle yine gaz fazında tüketime sunulmaktadır.
Doğalgazın Özellikleri
Doğalgazın, Otto motorlarında yakıt olarak kullanılmasında yarar sağlayacak en önemli özelliği oktan sayısının yüksek oluşudur. Ayrıca ısıl değerinin benzin ve alkole göre yüksek olması da bir avantaj sağlamaktadır. Doğalgaz benzine oranla daha yüksek hava fazlalık katsayısı değerlerinde tutuşma olanağına sahiptir. Böylece motorun fakir karışımla çalıştırılıp, yakıt ekonomisi ve egzoz gazları emisyonu açısından yarar sağlanması da mümkün olmaktadır.
Ancak stokiyometrik karışım içindeki yakıtın hacimsel oranının yüksek oluşu (benzin için % 1.65, metan için %9.47) nedeniyle, motorun birim hacmindeki stokiyometrik karışımın ısıl değeri benzine göre %10 mertebesinde daha az olmaktadır. Ayrıca laminar alev hızının da benzin-hava karışımına göre düşük olması, performans açısından olumsuz etkiler yaratmaktadır. Ancak doğalgazın motor performansı üzerindeki bu olumsuz etkisi, sahip olduğu yüksek oktan sayısı avantajlı kullanılarak motorun sıkıştırma oranının artırılması sonucunda giderilebilmektedir.
Doğalgazın difüzyon katsayısının benzine oranla iki kat fazla olması, hava ile daha kolay ve hızlı karışması, çift yakıtlı motorlarda kullanımı açısından yarar sağlamaktadır. Dizel ilkesine göre çalışan motorlarda doğalgaz, ortam içerisine yapılan pilot püskürtme yardımıyla tutuşturulabilmektedir. Bu özelliği nedeniyle doğalgaz, benzin ve dizel motorlarında önemli değişiklik yapılmadan kullanılabilmektedir.
Yüksek performansa ve düşük emisyonlara sahip bir doğalgaz motorunun yapımı doğru sıkıştırma oranının tespiti ile sağlanmaktadır. Bu oran her motor için değişebilir. Sıkıştırma oranının arttırılmasını motor vuruntusu sınırlamaktadır. Doğalgazın yüksek oktan sayısına sahip olması sıkıştırma oranının arttırılabilmesini sağlamaktadır. Yüksek oktan sayısı demek; vuruntunun ortadan kalkması, daha uzun buji ömrü, yağlama yağının daha fazla kullanımı ve soğuk havalarda iyi çalışması demektir. Doğalgaz motorlarında sıkıştırma oranının yüksek tutulması önemlidir. Sıkıştırma oranının arttırılması daha fazla termik verim sağlar. Termik verimin artması yakıt tüketiminde azalma demektir. Sıkıştırma oranında bir değişiklik yapılmadan doğalgazın benzin motorlarında kullanılması durumunda güçte %7’lik kayıp meydana gelecektir.
Sıkıştırma oranının arttırılması ile motorda benzin yerine doğalgaz yakılması sonucu oluşacak güç kayıplarının üstesinden gelinebilir. Doğalgaz daha hafif moleküler yapıya sahiptir ve silindire giren havanın %10’unu teşkil etmektedir. Hava miktarının azaltılması genellikle güç kaybına neden olurken, sıkıştırma oranının arttırılması bu durumu azaltabilir. Ayrıca doğalgazın yanması sonucu oluşan maksimum basınç ve sıcaklık benzin motorundan daha düşük olduğundan, sıkıştırma oranının arttırılması sonucu artacak olan basınç ve sıcaklıklar tehlikeli boyutlara ulaşmayıp, ancak benzin motorundaki değerlere gelecektir.
Dizel motorlarının yüksek sıkıştırma oranlarında çalışması ve doğalgazın oktan sayısının yüksek olması nedeni ile sıkıştırma oranının yüksek tutulabilmesinden dolayı, eğer dizel motorlarında uygun değişiklikler yapılırsa, doğalgazın dizel motorlarında rahatlıkla kullanılabileceğine yaygın olarak inanılmaktadır.
Doğalgazın korozif (aşındırıcı) özellikleri yoktur. Fakat bazen dünyanın değişik bölgelerinden elde edilen doğalgaz içerisinde nem olabilmekte; bu da motoru aşındırıcı etki göstermektedir. İçten yanmalı motorlarda, yakıt olarak doğalgazın kullanılması durumunda yanma sonu sıcaklığında düşme olmaktadır. Yanma sonu sıcaklığın düşmesi NOx emisyonlarında azalma sağlayacaktır. Bunun yanında doğalgazın kullanımı, motorlu taşıtların gürültü düzeyinde azalmalar temin edecektir.
Doğalgaz saf halde iken renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Güvenlik amacı ile kokulandırılmıştır. CNG, uluslararası standartlara uygun olarak üretilen yüksek basınçlı tüpler ve özel taşıma araçları ile tüketicilerin kullanımına sunulmaktadır.
