压缩天然气(CNG)作为一种燃料,主要由甲烷(CH4)组成,经过压缩后,占据标准大气压下体积的不到1%。这种燃料以硬容器储存和分配,压力在20至25兆帕之间,通常呈圆柱形或球形。随着世界对清洁能源需求的增加,CNG的应用已逐步扩大,不仅被用于改装传统石油/内燃机车辆,还出现了专门为CNG制造的汽车。
与其他燃料相比,天然气在泄漏时对环境的威胁较小,因为它比空气轻,泄漏后能快速扩散。
CNG被广泛用于汽车、校车、和公共交通工具中,尤其是在高油价和环保意识抬头的背景下。而影响CNG更广泛普及的主要障碍是燃料储存容器的成本和布局。然而,在有见地的市政府和公共交通系统的推动下,CNG的使用量逐年增加,目前全球每年增长30%。随着技术的不断进步,CNG储存圆筒的成本已大幅降低,确保了该技术的可靠性和经济性。
CNG的应用可追溯至1850年代,当时法国首次进行了压缩气体的实验。随着时间的推移,自第一次世界大战以来,天然气开始作为运输燃料。 1960年代,俄亥俄州的哥伦比亚天然气公司测试了一艘CNG运输船,但因为高压容器的成本而未能成功。自那以后,工业界不断探索商业化成功的CNG运输设计。
在多种设计中,各家提出独特的气体运输优化方案,并尽可能使用现成技术以降低成本。
CNG在各类运输工具中的应用已相当广泛。 2011年,全球的天然气车辆(NGVs)达到了1480万辆,数量最多的国家包括伊朗、巴基斯坦和阿根廷等。多家汽车制造商也推出了双燃料车,而根据印度最高法院的裁定,自1995年起,所有投放市场的汽车必须使用无铅燃料,这进一步推动了CNG的使用。
由于CNG可以让现有的汽油车辆改装为双燃料,这为汽车拥有者提供了更多的选择。
不仅在汽车领域,CNG还被用于机车和火车等公共交通系统中。美国的纳帕谷葡萄酒火车在2002年成功地将柴油机车改装为CNG动力,这是CNG技术的一个成功示范。
CNG相较于其他燃料拥有多项优势,例如低维护成本、更低的环境污染和更高的燃烧效率。与汽油相比,CNG可减少高达90%的排放,同时更防止了燃料泄漏和蒸发带来的损失。尽管如此,也存在一些缺点,其中之一是需要更大的储存空间以容纳CNG储气罐,这让传统汽油车辆改装面对不小挑战。
此外,天然气的泄漏问题也引起了不少关注,因为甲烷对环境的影响不容忽视。
在全球范围内,伊朗、巴基斯坦、阿根廷和巴西等国家拥有最多的CNG运行车辆,尤其是在亚洲太平洋地区与南美的许多城市,CNG的使用正在快速增长。非洲的埃及和尼日利亚也在推动CNG的使用,前者在1996年开设了第一家公共CNG加油站,后者则在本年推出了数个CNG加油站。
随着环保意识的提升及对可再生能源的需求增长,压缩天然气作为一种替代燃料的潜力仍未被完全发掘。随着技术的进步和基础设施的发展,CNG的应用范围可能会进一步扩展。这种清洁的燃料是否能取代传统燃料成为主流选择,仍然需要未来的演变来见证?