Come funzionano i veicoli a gas naturale?

I veicoli a gas naturale compresso (CNG) funzionano in modo molto simile ai veicoli a benzina con motori a combustione interna a scintilla.

Infatti, il gas naturale è immagazzinato in un serbatoio di carburante, o bombola, tipicamente nella parte posteriore del veicolo. Un sistema di alimentazione a metano trasferisce il gas naturale ad alta pressione dal serbatoio del carburante al collettore di aspirazione o alla camera di combustione del motore. La pressione viene quindi ridotta ad un livello compatibile con il sistema di iniezione del carburante del motore ed il carburante viene introdotto nel collettore di aspirazione o nella camera di combustione, dove viene miscelato con l'aria. La miscela aria-carburante viene quindi compressa e accesa da una candela.

Componenti chiave di un veicolo a gas naturale

• Batteria: fornisce elettricità per avviare il motore e alimentare gli accessori del veicolo.
• Modulo di controllo elettronico (ECM): l'ECM controlla la miscela di carburante, i tempi di accensione e il sistema di emissioni, il funzionamento del veicolo, salvaguardando il motore dagli abusi e risolve i problemi ove possibile.
• Sistema di scarico: convoglia i gas di scarico dal motore attraverso il tubo di scappamento. Un catalizzatore a tre vie è progettato per ridurre le emissioni in uscita dal sistema di scarico.
• Riempitrice (Fuel Filler): un ugello di un erogatore ad alta pressione si collega alla presa sul veicolo per riempire il serbatoio.
• Sistema di iniezione del carburante: introduce il carburante nelle camere di combustione del motore per l'accensione.
• Tubazione del carburante: un tubo metallico o un tubo flessibile (o una combinazione di questi) trasferisce il carburante dal serbatoio al sistema di iniezione del carburante del motore.
• Serbatoio del carburante (gas naturale compresso): immagazzina gas naturale compresso a bordo del veicolo.
• Regolatore di alta pressione: riduce e regola la pressione del carburante in uscita dal serbatoio, abbassandolo a un livello accettabile richiesto dal sistema di iniezione del carburante del motore.
• Motore a combustione interna (a scintilla): il carburante viene iniettato nel collettore di aspirazione o nella camera di combustione, dove viene combinato con l'aria, e la miscela aria / carburante viene innescata dalla scintilla dalla candela.
• Spegnimento manuale: consente all'operatore del veicolo o al meccanico di interrompere manualmente l'alimentazione di carburante.
• Filtro del combustibile per gas naturale: intrappola lo sporco e altre particelle per impedire che ostruiscano i componenti critici del sistema di alimentazione, come gli iniettori.
• Trasmissione: trasferisce la potenza meccanica dal motore per azionare le ruote.

Veicoli a gas naturale

Il gas naturale alimenta oltre 175.000 veicoli negli Stati Uniti e circa 23 milioni di veicoli in tutto il mondo. I veicoli a gas naturale (CNG) sono una buona scelta per le flotte a chilometraggio elevato, alimentate perché possono fornire un simile supporto della gamma di carburante per le applicazioni non coinvolte nelle rotte a lungo raggio in cui le stazioni di rifornimento possono diventare scarne. 

Per i veicoli che percorrono lunghe distanze, il gas naturale liquefatto (GNL) è una buona scelta in quanto il GNL ha una densità energetica maggiore rispetto al metano, il che significa che l'autonomia è più comparabile al combustibile convenzionale. I vantaggi del gas naturale come combustibile per i trasporti comprendono la sua disponibilità domestica, la sua diffusa infrastruttura di distribuzione e la riduzione delle emissioni di gas serra rispetto alla benzina convenzionale e ai carburanti diesel.

Il CNG e il GNL sono considerati carburanti alternativi ai sensi dell'Energy Policy Act del 1992. La potenza, l'accelerazione e la velocità di crociera dei veicoli a gas naturale sono paragonabili a quelli dei veicoli equivalenti ai carburante convenzionale. Inoltre, rispetto ai veicoli diesel e benzina convenzionali, gli CNG offrono altri vantaggi in termini di qualità dell'aria.

Sono disponibili veicoli commerciali leggeri, medi e pesanti disponibili presso i produttori (OEM), nonché opzioni di veicoli per medio e pesante impiego tramite retrofitter di sistema qualificato. I retrofitters di sistemi qualificati possono anche convertire in modo economico, sicuro e affidabile molti veicoli per il funzionamento del gas naturale con sistemi di conversione post-vendita.

Tipi di veicoli a gas naturale

Esistono tre tipi di CNG:

Dedicato: questi veicoli sono progettati per funzionare solo con gas naturale.

Bi-fuel: questi veicoli hanno due sistemi di alimentazione separati che consentono loro di funzionare con gas naturale o benzina.

Doppio carburante: questi veicoli sono dotati di sistemi di alimentazione a gas naturale ma utilizzano gasolio per l'assistenza all'accensione. Questa configurazione è tradizionalmente limitata ai veicoli pesanti.

I veicoli leggeri sono in genere dotati di sistemi dedicati o bi-fuel, mentre i veicoli pesanti utilizzano sistemi dedicati o a doppio carburante. I veicoli a metano immagazzinano gas naturale in serbatoi dove rimane allo stato gassoso. A bordo di un veicolo può essere immagazzinato più carburante usando GNL perché il carburante viene immagazzinato come liquido, aumentando così la sua densità energetica rispetto a quella del metano. Ciò rende il GNL adatto per i camion di classe 7 e 8.

Spesso la scelta del carburante è determinata da fattori quali le esigenze di applicazione del veicolo (ad es. Requisiti di potenza) e il campo di guida richiesto.

La gamma di guida dei veicoli a CNG è generalmente inferiore a quella dei veicoli diesel o benzina comparabili a causa della minore densità di energia del gas naturale. I serbatoi di stoccaggio aggiuntivi possono aumentare la portata, ma il peso aggiuntivo può diminuire la capacità di carico nel bagagliaio.