Το υγραέριο ως καύσιμο στα αυτοκίνητα

Το υγραέριο ως καύσιμο στα αυτοκίνητα

Γενικά για το Υγραέριο

Υπό κανονική ατμοσφαιρική πίεση, το υγραέριο (προπάνιο C3H8, ή βουτάνιο C4H10, ή μείγμα των δύο) υπάρχει σε αέρια κατάσταση, σε υγρή κατάσταση υπάρχει μόνο σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ή υπό πίεση. Σε υγρή μορφή καταλαμβάνει το 1/250 περίπου του όγκου του αερίου και μπορεί έτσι να αποθηκευτεί πιο εύκολα στα δοχεία. Συνήθως, αποθηκεύεται σε υγρή μορφή υπό πίεση σε χαλύβδινες δεξαμενές και φιάλες. Όταν η πίεση ελαττωθεί (για παράδειγμα, όταν η βαλβίδα παροχής ανοίξει), το υγρό βράζει και σχηματίζει ατμό. Αυτός ο ατμός (το υγραέριο) χρησιμοποιείται ως καύσιμο σε διάφορες συσκευές.

Για τη μετατροπή του υγρού σε αέριο απαιτείται θερμότητα, γνωστή ως λανθάνουσα θερμότητα εξάτμισης. Καθώς το υγρό βράζει, απαιτείται η παροχή σ’ αυτό ενέργειας υπό τη μορφή θερμότητας, από το ίδιο και από το περιβάλλον του. Γι’ αυτό το λόγο, τα δοχεία που το περιέχουν είναι κρύα στην αφή και εάν το αέριο απελευθερώνεται σε μεγάλες ποσότητες μπορεί να σχηματιστεί πάγος στο εξωτερικό τους. Η πίεση αυξάνεται με τη θερμοκρασία και κατά συνέπεια, όταν η θερμοκρασία στο περιβάλλον της δεξαμενής αυξηθεί, θα αυξηθεί και η πίεση στο εσωτερικό της καθώς το υγρό διαστέλλεται. Οι δεξαμενές διαθέτουν βαλβίδα ελέγχου της πίεσης έτσι ώστε όταν η πίεση αυξηθεί υπερβολικά να απελευθερώνεται αέριο με ασφάλεια.

Το προπάνιο και το βουτάνιο έχουν παρόμοιες ιδιότητες, αλλά διαφέρουν κατά πολύ στις συνθήκες αποθήκευσής τους. Το προπάνιο έχει χαμηλότερο σημείο βρασμού (-42,1 °C) από το βουτάνιο (-0,5 °C) και η μετατροπή του από υγρό σε αέριο συνεχίζεται ακόμα και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.

Ο ατμός του υγραερίου είναι βαρύτερος από τον αέρα. Το βάρος του σε υγρή μορφή είναι περίπου το μισό του ίδιου όγκου του νερού. Εάν το υγραέριο χυθεί στο νερό θα επιπλεύσει στην επιφάνεια πριν ατμοποιηθεί. Το αέριο είναι τουλάχιστον ενάμιση φορά βαρύτερο από τον αέρα και δεν διασκορπίζεται εύκολα. Αυτή η ιδιότητα είναι σημαντική για την ασφάλεια επειδή το αέριο από οποιαδήποτε διαρροή κατακάθεται κοντά στο έδαφος και συγκεντρώνεται στις χαμηλότερες περιοχές καθιστώντας δυσκολότερη τη διασπορά του. Συνεπώς, το υγραέριο δεν πρέπει ποτέ να αποθηκεύεται ή να χρησιμοποιείται σε υπόγειους χώρους αλλά σε καλά αεριζόμενους χώρους έτσι ώστε οποιεσδήποτε μικρές διαρροές να διασκορπίζονται και να αραιώνονται αρκετά κάτω από την εύφλεκτη συγκέντρωση.

Το υγραέριο είναι άχρωμο και εντελώς άοσμο, ωστόσο, σε αυτό προστίθεται μια έντονα δύσοσμη ουσία (αιθυλομερκαπτάνη ή διμεθυλοσουλφίδιο) πριν τη διάθεση του για κατανάλωση, με σκοπό τη διευκόλυνση του εντοπισμού των διαρροών.

Το υγραέριο είναι καύσιμο υψηλής απόδοσης, αλλά αναφλέγεται μόνο αν αναμιχθεί με αέρα σε αναλογία υγραερίου προς αέρα μεταξύ 1:50 και 1:10. Το χαμηλό όριο ευφλεκτότητας σημαίνει ότι ακόμα και μικρές διαρροές μπορούν να έχουν σοβαρές συνέπειες.

Το υγραέριο είναι εύφλεκτο στον αέρα και παρόλο που δεν είναι τοξικό, σε μεγάλες ποσότητες μπορεί να προκαλέσει ασφυξία. Επίσης, λόγω της ταχείας εξαέρωσης της υγρής φάσης και της συνακόλουθης πτώσης της θερμοκρασίας, το υγραέριο μπορεί να προκαλέσει εγκαύματα εάν έρθει σε επαφή με το ανθρώπινο δέρμα.

Το υγραέριο είναι χημικά δραστικό και προκαλεί τη φθορά του φυσικού καουτσούκ και ορισμένων πλαστικών. Για το λόγο αυτό, τα εύκαμπτα εξαρτήματα σύνδεσης (κοινώς λάστιχα) με τις συσκευές κατανάλωσης πρέπει να έχουν σχεδιαστεί ειδικά για αυτό το σκοπό, όπως άλλωστε και ο υπόλοιπος εξοπλισμός που αφορά το υγραέριο.

Στον πίνακα που ακολουθεί φαίνονται συγκεντρωτικά οι ιδιότητες του υγραερίου.

Χαρακτηριστικά	Μονάδες	Προπάνιο	n-Βουτάνιο
Χημικός τύπος		C3H8	C4H10
Μοριακό βάρος		44,094	55,01
Σημείο πήξης υγρού σε 760 mm Hg	(°C)	-187,7	-138,3
Σημείο βρασμού υγρού σε 760 mm Hg	(°C)	-42,1	-0,5
Ειδικό βάρος υγρού στους 15,5 °C	(Kg/lt)	0,507	0,502
Σχετική πυκνότητα ατμού (αέρας = 1) υπό Κ.Σ.		1,522	2,006
Κρίσιμη Θερμοκρασία	(°C)	96,8	152,0
Κρίσιμη Πίεση – απόλυτη	(bar)	42,6	30,0
Λόγος ατμού προς υγρό υπό Κ.Σ.		272,7	237,8
Λανθάνουσα Θερμότητα στο Σημείο Βρασμού και σε 760 mm Hg	(Kcal/Kg)	101,7	92,3
	(Kcal/lt)	51,5	53,1
Ανώτερη Θερμογόνος Δύναμη υπό Κ.Σ.	(Kcal/Kg)	12.048	11.851
	(Kcal/ m3)	22.766	29.875
Απαιτούμενος αέρας για καύση υπό Κ.Σ.	(m3αέρα/1 m3 ατμού)	23,82	30,97
	(Kgr αέρα/1 Kgr ατμού)	15,71	15,49
Ειδική Θερμότητα ατμού υπό Κ.Σ. [Cp]	(Kcal/Kgr°C)	0,388	0,397
Ειδική Θερμότητα ατμού υπό Κ.Σ. [Cv]	(Kcal/Kgr°C)	0,343	0,361
Σημείο ανάφλεξης	(°C)	-105	-60
Κατώτερο Όριο Ευφλεκτότητας μίγματος ατμού / αέρα (LFL)	%	2,37	1,86
Ανώτερο Όριο Ευφλεκτότητας μίγματος ατμού / αέρα (HFL)	%	9,50	8,41
Αριθμός Οκτανίων		125	91

Κ.Σ.= Κανονικές Συνθήκες

Κίνηση με υγραέριο

Εκτός όλων των άλλων γνωστών χρήσεων το υγραέριο χρησιμοποιείται και για την κίνηση οχημάτων (ΙΧ, περονοφόρα) σαν εναλλακτικό καύσιμο για την βενζίνη ή το πετρέλαιο ντίζελ. Οι επιδόσεις της υγραεριοκίνησης είναι υψηλές τόσο στον τομέα της ασφάλειας όσο και στη απόδοση του κινητήρα, με μηδενικά κατάλοιπα και ελάχιστη εκπομπή ρύπων έναντι των υπολοίπων καυσίμων που διατίθενται στην αγορά. Για να είναι δυνατή η σύγκριση μεταξύ διαφορετικών τύπων καυσίμων πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η θερμιδική αξία κάθε καυσίμου, σε σχέση με την απόδοση του συστήματος στο οποίο γίνεται η καύση του. Ο παρακάτω πίνακας είναι χαρακτηριστικός:

	Ειδικό Βάρος	Κατώτερη Θερμιδική Αξία	Μέση Απόδοση Καυστήρα
Προπάνιο	0,51 kg/lt	11.060 kcal/kg	91 %
Βουτάνιο	0,58 kg/lt	10.940 kcal/kg	91 %
Μίγμα Αερίων	0,57 kg/lt	10.960 kcal/kg	91 %
Ντίζελ	0,83 kg/lt	10.200 kcal/kg	86 %
Μαζούτ	0,97 kg/lt	9.600 kcal/kg	82 %
Φυσικό Αέριο	0,63 kg/m3	9.100 kcal/kg	91 %

Πλεονεκτήματα Υγραερίου

Οι αέριες καύσιμες ύλες, συνεπώς και τα υγραέρια, αποτελούν εξιδανικευμένα καύσιμα διότι είναι έτοιμα για καύση, δηλ. πληρούν τις ιδανικές συνθήκες καύσης, που απαιτούν την καύσιμη ύλη σε αέρια κατάσταση. Παραθέτουμε στη συνέχεια τα συγκριτικά πλεονεκτήματα του υγραερίου έναντι των υγρών καυσίμων τα οποία κυρίως καλείται να υποκαταστήσει:

1. Καλύτερος ενεργειακός βαθμός απόδοσης.

2. Άνεση στον έλεγχο και χειρισμό των παρακάτω,

3. Χαμηλό κόστος διαχείρισης καυσίμου,

4. Χαμηλό κόστος συντήρησης του εξοπλισμού

Πλεονεκτήματα υγραερίου ως καύσιμο στα αυτοκίνητα

•    Ένα πλεονέκτημα που έχουν τα αέρια καύσιμα ως προς την βενζίνη, είναι ο μεγάλος αριθμός οκτανίων που διαθέτουν και έτσι δεν έχουν ανάγκη από πρόσθεση ειδικών πρόσθετων. Η αντοχή του υγραερίου στην κρουστική καύση επιτρέπει την αύξηση της σχέσης συμπίεσης του κινητήρα έως και 12:1.

•  Αποφυγή διάβρωσης που προκαλούν τα πρόσθετα για την καλυτέρευση των χαρακτηριστικών της βενζίνης.

•    Επίσης η χρήση υγραερίου προκαλεί μικρότερη ρύπανση των λιπαντικών ,γιατί  το  υγραέριο  δεν  διαλύεται  σ’ αυτά.

•    Τέλεια καύση χωρίς καπνό, ένεκα της οποίας δεν παραμένουν επικαλύψεις απανθράκωσης ή άλλης φύσης στους θαλάμους  καύσης.

•    Η  χρήση   υγραερίου   επιτρέπει μια τέλεια και ολοκληρωμένη  ανάμιξη με τον αέρα,  γιατί πρόκειται περί ανάμιξης δύο αερίων, αέρα και υγραερίου και όχι ενός αερίου και ενός υγρού, όπως αέρα και βενζίνης, που στις χαμηλές θερμοκρασίες παρουσιάζει  δυσκολίες.

•    Τα καυσαέριά του περιέχουν περίπου 60% λιγότερο CO  και 50% λιγότερους άκαυστους HC ενώ  αντίθετα οι εκπομπές NOx είναι αυξημένες λόγω των υψηλότερων πιέσεων και θερμοκρασιών που αναπτύσσονται κατά την καύση .

•    Η τιμή του είναι πολύ φθηνότερη από αυτή της βενζίνης .

Σύγκριση Καυσίμων
Κόστος	Υγραέριο	Αμόλυβδη Βενζίνη	Super Βενζίνη	Πετρέλαιο Κίνησης
Μέσο Κόστος	160	230	248	215
Κατανάλωση lt/100 Km	12	11	11,6	10
Κόστος Δρχ./Km	19,2	25,3	28,76	21,5
Οικονομία από χρήση υγραερίου		-24,8%	-32,4%	-14,2%

•    Τα οχήματα που χρησιμοποιούν υγραέριο έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

•    Παρέχει μεγαλύτερη ασφάλεια από τη συμβατική βενζίνη επειδή:

1.    Η πίεση στο εσωτερικό της δεξαμενής και η απουσία οξυγόνου αποκλείουν την πιθανότητα έκρηξης, κάτι που μπορεί να συμβεί στα ρεζερβουάρ των υγρών καυσίμων σε περίπτωση πυρκαγιάς .

2.    Σε πιθανή διαρροή το αέριο διαχέεται στο περιβάλλον και δεν συγκεντρώνεται στο γύρω χώρο όπως τα υγρά καύσιμα .

3.    Η  εγκατάσταση δεν επικοινωνεί με το εσωτερικό του οχήματος

4.    Οι δεξαμενές και οι συσκευές που τοποθετούνται στα αυτοκίνητα δοκιμάζονται σε υψηλές πιέσεις, είναι πιστοποιημένες και σύμφωνες με τα αυστηρότερα standards.

5.    Το σύστημα καύσης προστατεύεται από κατάλληλες βαλβίδες (αντεπιστροφής, υπερβολικής ροής, μεγίστης στάθμης, ασφαλείας)

Εγκατάσταση

Έστω ότι κάποιος θέλει να μετατρέψει το αυτοκίνητο του σε υγραεριοκίνητο. Το πρώτο που πρέπει να ξέρει είναι πως μετά την διασκευή, όπως λέγεται του οχήματος, θα έχει την δυνατότητα να χρησιμοποιεί και την δεξαμενή της βενζίνης και εκείνη του υγραερίου. Η αυτονομία του οχήματος του, δηλαδή, θα διπλασιαστεί και εκείνος θα έχει την δυνατότητα επιλογής καυσίμου κατά την ώρα της κίνησης. Η μετατροπή είναι απλή, διαρκεί 4-6 ώρες και το κόστος της κυμαίνεται, ανάλογα με τον τύπο του οχήματος, από 1.200 – 1.700€. Τα καταλυτικά οχήματα μετατρέπονται άμεσα σε υγραεριοκίνητα ενώ για εκείνα που κινούνται με super βενζίνη απαιτείται η μετατροπή τους κατ' αρχήν σε καταλυτικά και στη συνέχεια σε υγραεριοκίνητα.

Η εργασία εκτελείται από έναν μηχανικό που θα πρέπει να έχει άδεια ασκήσεως επαγγέλματος του Ν.1575/1985 με ειδικότητα τεχνίτη συστημάτων υγραερίου. Μετά την εγκατάσταση του συστήματος του υγραερίου ο μηχανικός υποχρεούται να παραδώσει στον κάτοχο του αυτοκινήτου αντίγραφο υπεύθυνης δήλωσης του Ν.1599/1986 που ενημερώνει το ΚΤΕΟ πως η διασκευή έγινε σύμφωνα με τις προϋπόθεσης του Υπουργείου Μεταφορών και Επικοινωνιών. Το αυτοκίνητο, στη συνέχεια, περνάει από τεχνικό έλεγχο σε ΚΤΕΟ και εάν διαπιστωθεί πως η εργασία, όντως, έγινε με βάση τους κανόνες του Υπουργείου συμπληρώνεται στην άδεια κυκλοφορίας η χρήση υγραερίου σαν καύσιμο κίνησης.

Ήδη υπάρχουν αρκετά συνεργεία σε όλη την χώρα, κυρίως στις μεγάλες πόλεις, που αναλαμβάνουν τέτοιου είδους μετατροπές. Αναμένεται, σύντομα, η αύξηση του αριθμού τους.

Καυσαέρια

Κατά την καύση του υγραερίου εκλύονται στην ατμόσφαιρα καυσαέρια, τα οποία αποτελούνται από μονοξείδιο του άνθρακα (CΟ), άκαυστους υδρογονάνθρακες (ΗC) και οξείδια του αζώτου (ΝΟχ).

Βλάβες - ασφάλεια του συστήματος

Για να μπορείτε να διασφαλίσετε ασφαλές περιβάλλον κατά τη χρήση του υγραερίου παραθέτουμε ορισμένες σύντομες συμβουλές ασφαλείας:

•     Το υγραέριο είναι εύφλεκτο όπως όλα τα καύσιμα πετρελαίου. Πρέπει να αποθηκεύεται μακριά από πηγές ανάφλεξης και σε καλά αεριζόμενο χώρο.

•    Οι αναθυμιάσεις του υγραερίου είναι βαρύτερες από τον αέρα. Κάθε διαρροή πέφτει στο έδαφος και συσσωρεύεται σε χαμηλές περιοχές.

•    Σε κάθε περίπτωση διαρροής, το υγραέριο μπορεί να ανιχνεύεται από την τυπική δυσάρεστη οσμή του αερίου.

•    Το υγραέριο προξενεί φθορά στο φυσικό ελαστικό και σε κάποια πλαστικά. Χρησιμοποιείτε λάστιχα και άλλον εξοπλισμό που ενδείκνυται ειδικά για το υγραέριο.

•    Παρά το ότι ο υγραέριο δεν είναι τοξικό, η κατάχρησή του είναι πολύ επικίνδυνη. Μεταχειρίζεστε με προσοχή το υγραέριο

Η ασφάλεια του συστήματος εξασφαλίζεται μέσα από τα διάφορα εξαρτήματα που περιγράφηκαν παραπάνω, και τα οποία ενεργοποιούνται όταν παρουσιαστεί κάποιο πρόβλημα στο σύστημα

•    Σύστημα αυτόματου γεμίσματος που διακόπτει την τροφοδοσία, όταν η δεξαμενή φτάσει το 80% της πληρότητάς της.

•    Σύστημα διακοπής της παροχής καυσίμου μόλις σβήσει ο κινητήρας.

•    Δείκτης στάθμης υγραερίου στον πίνακα οργάνων.

•    Bαλβίδα εκτόνωσης για αποφυγή έκρηξης σε  περίπτωση που για οποιονδήποτε λόγο αυξηθεί πολύ η εξωτερική θερμοκρασία.

•    Οι δεξαμενές υγραερίου, σύμφωνα με Crash Tests, αντέχουν σε μεγαλύτερες παραμορφώσεις από αυτές που υφίσταται ένα όχημα κατά την διάρκεια ακόμα και της πιο δυνατής σύγκρουσης.

•    Διαθέτουν, επιπλέον, ειδική βαλβίδα ανακούφισης της πίεσης που δεν επιτρέπει την διάρρηξη της δεξαμενής.

•    Τέλος έχουν ηλεκτρομαγνητική βαλβίδα διακοπής παροχής καυσίμου σε περίπτωση απώλειας πίεσης ή έλλειψής του. Τα βενζινοκίνητα οχήματα ΔΕΝ διαθέτουν τέτοιου είδους αυτοματισμό. Όσοι είχαν την ατυχία να εμπλακούν σε κάποιο τροχαίο ατύχημα θα θυμούνται σίγουρα την αγωνία να βγουν γρήγορα από το όχημα και να διακόψουν την παροχή καυσίμου και ηλεκτρισμού ώστε να αποφύγουν έκρηξη σε βενζινοκίνητο αυτοκίνητο.

Νομοθεσία – κανονισμοί

Σύμφωνα με το νόμο 2773 άρθρο 45  από 22-12-1999 επιτρέπεται στην Ελλάδα η υγραεριοκίνηση όλων ανεξαιρέτως των οχημάτων ΙΧ, ΔΧ, ταξί κτλ. Για να είναι νόμιμη η εγκατάσταση υγραερίου στο αυτοκίνητο, θα πρέπει η συσκευή, η δεξαμενή και όλα τα εξαρτήματα που θα χρησιμοποιηθούν, να έχουν έγκριση από το Υπουργείο Συγκοινωνιών, ο δε τεχνικός να έχει το πτυχίο τοποθετήσεως συσκευών για το υγραέριο. Ο έλεγχος των παραπάνω γίνεται στα ΚΤΕΟ όλης της χώρας, ώστε με τις αυστηρές προδιαγραφές που εφαρμόζονται να παρέχονται εγγυήσεις ασφαλείας κατά 100%. Εκεί πρέπει να προσκομίσουμε και υπεύθυνη δήλωση του μετατροπέα, τα στοιχεία του οποίου θα διασταυρωθούν με το Υπουργείο Ανάπτυξης, προκειμένου να διαπιστωθεί αν είναι εγκεκριμένος ή όχι. Με τη βεβαίωση αυτή πρέπει να πάμε στο Υπουργείο για να αλλάξουμε την άδεια της κυκλοφορίας, η οποία στο εξής, δίπλα στον τύπο του καυσίμου, θα πρέπει να γράφει «αμόλυβδη-υγραέριο».