Dossier Matériels pour l'automobile et outillage Mobilité

Dossier LPG et CNG: le LPG n’est pas du CNG

11-07-2018

Jusqu’à il y a dix ans, rouler au gaz était pratiquement synonyme de rouler au LPG (Liquified Petroleum Gas).  Depuis les choses ont changé et le gaz naturel comprimé ou CNG en anglais (Compressed Natural Gas) a gagné en importance.  Les deux carburants constituent une alternative à l’essence et surtout au diesel, expliquant pourquoi son usage est plus actuel que jamais.

Voor wat de gekozen aandrijfvorm betreft, bevindt de autosector zich op een kruispunt. De richting die het zal uitgaan is niet meteen duidelijk. Wel staat vast dat alternatieve aandrijfvormen aan belangstelling winnen. Hybriden en Plug-inhybriden zijn aan een opmars bezig en van de 100 % elektrische voertuigen met batterij of brandstofcel wordt veel verwacht. Dit betekent daarom nog niet dat de brandstofmotor aan het einde van zijn latijn is. De dieselmotor is de laatste tijd in het verdomhoekje geraakt maar zal ongetwijfeld een plaats blijven behouden toch zeker in de komende 15 jaar. Benzinemotoren worden zuiniger en het rijden op gas en vooral aardgas wordt een steeds realistischer alternatief. Belangrijk daarbij is even het verschil te schetsen tussen LPG, dat toch al meer dan 50 jaar een alternatief is voor veelrijders, en CNG dat de laatste jaren een groter aandeel voor zich opeist. 

Verschil tussen LPG en CNG 

LPG of ‘Liquified Petroleum Gas’ komt vrij bij zowel de ontginning van aardolie als tijdens het raffinageproces van diezelfde aardolie. Om LPG bruikbaar te maken, moet het nog chemisch worden nabehandeld en onder vloeibare vorm worden gebracht.

Aardgas daarentegen heeft geen nabewerkingen nodig en kan meteen worden gebruikt. Het aardgas dat wordt gebruikt om thuis te koken is in principe hetzelfde gas wat in de auto wordt gebruikt. Om in een auto als brandstof dienst te doen, moet het wel onder druk –ongeveer 200 bar- worden gebracht, vandaar de benaming ‘Compressed Natural Gas’. Die compressie kan in het openbaar tankstation of zelfs thuis of op het bedrijf gebeuren. 

Verschillende motoren 

Auto’s en vrachtwagens die op CNG rijden worden meestal door de constructeur zelf in de fabriek gebouwd met aangepaste onderdelen. Dit vergroot de betrouwbaarheid, de veiligheid en maakt ook dat de extra tanks voor de opslag van het gas zorgvuldig zijn berekend en geplaatst zodat een minimum aan plaats verloren gaat. Aanpassingen aan het motormanagement worden door de constructeur ontwikkeld maar ook onder meer de zuigers, de kleppen en de cilinderkoppakking zijn aangepast wat uiteraard de betrouwbaarheid en de loopcultuur van de motor ten goede komt.

Bij personenwagens wordt op basis van een benzinemotor gewerkt. Eigenlijk is het een ‘bi-fuel’-motor die zowel op benzine als op aardgas kan rijden. Het motormanagement is zo geprogrammeerd dat de overschakeling van de ene naar de andere brandstof naadloos verloopt. De oorspronkelijke benzinemotor heeft vier extra gasinjectoren die onderaan het inlaatspruitstuk zijn aangebracht. Het gas wordt bewaard in cilindervormige flessen. Een aantal daarvan bevinden zich in de bodem van de kofferruimte of bij sommige modellen onder de vloer. Er is nog altijd een benzinetank aanwezig maar dan wel een met een kleiner volume om plaats te besparen maar ook om de auto gehomologeerd te krijgen als aardgaswagen. Voor dat laatste mag de benzinetank niet groter zijn dan 15 liter.

Bij een koude start wordt de motor automatisch op benzine gestart. De overschakeling op gas gebeurt automatisch. Van op het stuurwiel kun je ook eigenhandig van de ene op de andere brandstof overschakelen.

Wat velen niet weten, is dat het rijden op aardgas ook met een dieselmotor kan worden gecombineerd. We spreken dan van een ‘dual-fuel’-motor. In de motor wordt een mengsel van diesel en aardgas gespoten. Deze techniek is uiteraard enorm interessant voor transportbedrijven die de brandstofkost van hun vrachtwagens willen beperken. Trouwens de combinatie van diesel en CNG wordt enkel nog maar toegepast bij motoren voor vrachtwagens en bussen.

Kenmerkend voor aardgas is de schone verbranding ervan. Dat ligt niet enkel aan de basis van minder schadelijke emissies, maar zorgt er ook voor dat de motor een langere levensduur heeft. De motorolie wordt minder snel vervuild.    

Minder afhankelijk van aardolie

Voor een transportbedrijf kan het rijden op aardgas de kosten drastisch verminderen. Maar er is niet enkel het zuiver economisch aspect. Voor een land als België is het uiterst belangrijk om niet afhankelijk te zijn van één enkele brandstof. In ons land wordt het merendeel van de auto’s en vrachtwagens aangedreven door diesel- en benzinemotoren. Beide brandstoffen zijn ontstaan uit de raffinage van aardolie die wordt ontgonnen in meestal politiek instabiele landen en regio’s. Hybride voertuigen kunnen het verbruik van aardolieproducten temperen. Hetzelfde geldt voor elektrische voertuigen die vooral van nut kunnen zijn in stedelijke omgevingen of voor bedrijven en particulieren die veel korte afstanden afleggen. Door gebruik te maken van aardgas, is men niet meer of minder afhankelijk van olieproducerende landen. CNG-voertuigen hebben immers nog altijd de mogelijkheid om ook op ofwel benzine of diesel te rijden.

Het gebruik van CNG kan een oplossing zijn voor het rijden van langere afstanden.

De andere voordelen hebben vooral met het milieu te maken. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan en kan daardoor makkelijk met biogas worden vermengd. Dat opent weer nieuwe perspectieven om de aanmaak van biogas te bevorderen. Biogas is een hernieuwbare brandstof die gewonnen wordt uit de vergisting van organisch materiaal. Biogas kan zuiver of in om het even welke verhouding worden gemengd met aardgas zonder dat er aanpassingen nodig zijn aan de aardgasvoertuigen. Doordat biogas een hernieuwbare brandstof is, biedt het ook enorme voordelen op het vlak van de CO2-uitstoot van de volledige productie- en consumptieketen. Afhankelijk van het productieproces kan de CO2-reductie oplopen tot 80 %.

Emissies 

Het milieuaspect van een brandstof moet eigenlijk op twee manieren worden beoordeeld. In de eerste plaats is er het effect op het klimaat en dat heeft vrijwel alles te maken met de uitstoot van CO2 en eventueel andere broeikasgassen. CO2 is op zich niet giftig, maar kan op middellange tot lange termijn wel het klimaat beïnvloeden. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan. Daardoor zijn er minder koolstoffen aanwezig dan in om het even welke andere fossiele brandstof. Het resultaat is dat de productie van CO2 tot ongeveer 27 % lager ligt dan bij benzine en 12 % lager dan bij een diesel. Het aardgas kan worden aangevoerd via de bestaande gasleidingen. Er zijn dus geen vrachtwagens nodig om een tankstation te bevoorraden, tenminste als het tankstation zich in de omgeving van het gasnetwerk bevindt. Mocht in de Europese Unie aardgas een marktaandeel van 20 % hebben, dan zou de CO2-uitstoot met 5 % dalen.   

Een tweede aspect waarbij het milieueffect van een brandstof moet worden beoordeeld, heeft te maken met de luchtkwaliteit en meer bepaald de emissie van kwalijke en toxische stoffen en deeltjes die een rechtstreekse invloed hebben op de volksgezondheid. De emissie van deze kwalijke stoffen wordt gecontroleerd door de Euro-normen. Bij aardgas ligt de productie van stikstofoxiden (NOx) behoorlijk laag, tot 75 % minder dan bij een diesel. CNG maar ook LPG geven in de uitlaat nauwelijks vaste deeltjes.

In aardgas steken geen octaanverbeteraars of andere additieven zoals in benzine en er is dus ook nauwelijks roetuitstoot. Sinds dieselgate wordt er meer aandacht besteed aan de pure luchtkwaliteit en het beperken van NOx en roet waardoor het rijden op CNG maar eigenlijk ook LPG meer aandacht verdient. 

Veiligheid 

Als het op veiligheid van aardgas aankomt, is een negatieve connotatie nooit ver weg. Ten onrechte, zo blijkt. Crashtests van het Duitse ADAC hebben uitgewezen dat de aardgastanks een van de stabielste componenten zijn bij een ongeval. Autoconstructeurs hanteren de strengste normen bij de fabricage van voertuigen op aardgas: ze voldoen aan de hoogste eisen qua kwaliteit en veiligheid. De aardgastanks zitten ingewerkt in een dubbele vloer, in de kofferruimte of in het chassis als het om zwaardere voertuigen gaat. De tanks en alle leidingen zijn van de hoogste kwaliteit.

Gecomprimeerd aardgas wordt in de aardgastanks ingespoten onder een druk van 200 bar, terwijl de tanks bestand zijn tegen een druk van 600 bar.  In stroomloze toestand is het veiligheidsventiel van de aardgastanks volledig gesloten. Aardgas tanken gebeurt met een volledig gesloten systeem. Een terugslagventiel voorkomt dat het aardgas ontsnapt.

Bij het starten van het voertuig wordt het aardgassysteem automatisch en onmiddellijk op zijn volledige dichtheid gecontroleerd. Bij een aanrijding die de airbagsensor activeert, gaan alle ventielen van de aardgastanks onmiddellijk en automatisch dicht. Mocht een gasleiding lekken of een ventiel uitvallen, dan zorgt een doorlaatbegrenzer ervoor dat het gas gecontroleerd kan wegstromen.

Via de drukregelaar van de reservoirs stroomt het gas onder constante druk naar de inspuitrail waarbij elke cilinder over een inblaasventiel beschikt. Eenmaal het gas de reservoirs verlaat, wordt het op lage druk naar de motor gebracht.

Mocht een voertuig op aardgas vuur vatten, dan zorgt het veiligheidsventiel van de aardgasreservoirs ervoor dat het aardgas gecontroleerd en dus in kleine hoeveelheden vrijkomt. Doordat aardgas lichter is dan lucht blijft het niet ter plaatse op de grond hangen en kan het in gecontroleerde hoeveelheden verbranden zonder ontploffingsgevaar. Dat is een groot verschil met LPG dat ‘zwaarder’ is dan lucht en bij het vrijkomen net boven de grond blijft hangen.

Europa

In 2014, nog voor dieselgate, is een Europese richtlijn uitgewerkt om tegen 2020 meer auto’s met een alternatieve aandrijving op de markt te hebben. Tegen dan zou Europa een vloot van 10 % auto’s op aardgas moeten hebben, 8 % op biobrandstoffen en 5 % op waterstof. Ook helpen auto’s op aardgas mee om tegen het jaar 2050 de uitstoot van broeikasgassen met minstens 60 % terug te brengen, zoals het witboek van de Europese Commissie stipuleert.