LNG: od termosky k tahači

LNG, z anglického Liquefied Natural Gas, je zemní plyn ale v kapalném skupenství. Zemní plyn je za normálních podmínek bezbarvý, bez zápachu a lehčí než vzduch. LNG však vypadá jako namodralá průzračná kapalina s malou viskozitou. A má zhruba 600x menší objem než v plynné formě. Příhodné je, že není toxický ani korozivní.

Z plynu kapalinu

Plyn se zkapalňuje tak, že jej ochladíme na teplotu nižší než −82,7 °C a současně zvýšíme tlak. Nicméně z praktických důvodů je výhodnější mít zemní plyn kapalný za běžného atmosférického tlaku. K tomu je ale potřeba ho zchladit až na −162 °C. A proč je to výhodnější? Protože tepelná izolace nádrží je lehčí, než by vážila vysokotlaká nádoba.

Na co si ale musíme dát pozor? Jak jsme si řekli, má velmi nízkou teplotu, která může způsobit omrzliny. A samozřejmě jeho výpary jsou hořlavé. Koneckonců je to stále zemní plyn.

Naše bílé věže

Na LNG stanici asi nepřehlédnete jednu nebo někdy dvě velké nádrže. Ta první a větší slouží jako zásobník LNG. Je to velkoobjemové nádoba s velmi kvalitní tepelnou izolací. Má totiž dva pláště. Něco jako termoska. Aby co nejlépe izolovala, je mezi vnitřním a vnějším pláštěm vakuum. Pro zajímavost: životnost naší „vakuové termosky“ je odhadována nejméně na 15 let. Poté můžeme udělat kontrolu vakua, opravu nátěru, výměnu ventilů atd. a prodloužit životnost na dalších 15 let.

Ale ani jako termoska neudrží led napořád, tak i do zásobníku se časem mírně dostává teplo. Hlavně během tankování vozidel. LNG se ohříváním vypařuje a tím v zásobníku roste tlak, což je nežádoucí. Proto výpary opět zchlazujeme a kondenzujeme nebo odebíráme ze zásobníku. Tu první variantu volíme nejčastěji. K chlazení se používá kapalný dusík, který máme uložený v menším zásobníku poblíž – druhé bílé věžičce. Dusík je ideální, protože s ničím samovolně nereaguje, není hořlavý ani jedovatý. Ostatně vzduch okolo nás je ze 78 % dusík. V jednom případě, v Jažlovicích na D1, používáme jinou technologii. Výpary odebíráme kompresorem do tlakových zásobníků a nabízíme jako palivo pro vozidla na CNG.

A proč se LNG nádrže nezakopávají pod zem, jako u benzínek? LNG se chová trochu jinak než nafta nebo benzín. Pro čerpadlo je potřeba vytvořit hydrostatický tlak, který má vertikální nádoba nejlepší. I z tohoto důvodu se horizontální nádoby na mobilních plničkách musí dát na podstavec. Nadzemní zásobníky jsou také bezpečnější v případě úniku, kdy se LNG může rozlít do okolí a rychleji odpařit. Nohy zásobníku to vydrží. V podzemní variantě bychom měli technologii zalitou kapalným plynem a pod povrchem by se snadněji vytvořila výbušná směs.

Odkud LNG proudí

LNG pro naše stanice vozíme z evropských terminálů, kam jej po moři převážejí speciální LNG tankery především z USA a Kataru. Právě Katar a USA patří společně s Austrálií mezi největší exportéry LNG.

Vytěžený zemní plyn se plynovodem dostane do přístavu, kde je ve zkapalňovacím provozu přeměněn na LNG a naložen do tankerů. V cílovém přístavu je LNG přeložen do cisterny a dovezen na čerpací stanice. Existuje i čistší varianta, kterou také nabízíme. Tou je bioLNG, tedy zkapalněný biometan vyráběný rozkladem organického odpadu.

Jak často tankujeme do našich zásobníků? V Nýřanech na D5, kde je největší odběr a nejmenší zásobník, máme závoz obvykle dvakrát do týdne. V nejnovější stacionární stanici v Hradci Králové, na kterou si zákazníci ještě zvykají, stačí závoz zatím jednou měsíčně. Dusík doplňujeme obvykle jednou za týden až dva. Opět závisí na vytížení stanice.

Kde LNG slouží

Nejvhodnější užití má v současné době LNG jako palivo pro kamiony. Výrobci nabízejí zážehové i vznětové motory. Zážehový typ funguje na stejném principu jako benzinový motoru, ovšem spaluje výhradně LNG. Používají jej například tahače Iveco a SCANIA. Druhý typ se nazývá duální spalovací vznětový motor. Tento typ motoru spaluje 95 % LNG a 5 % nafty, která funguje jako nosič zápalné směsi. Můžeme ho najít v tahačích VOLVO.

Běžné benzinové i naftové motory mají energetickou hustotu směsi vzduchu a paliva omezenou, protože kapalná paliva se ve válci hůře mísí. Naopak v motoru na LNG je míchání paliva a vzduchu účinnější, protože plyny se zpravidla dobře promíchají i během velmi krátké doby. Vzhledem k tomu, že LNG vře už při teplotě přibližně -160 °C (prudce se mění v plyn), lze převést malé množství LNG z nádrže do plynné podoby o vysokém tlaku za použití minimální energie. Vhodně navržený motor s vysokým výkonem tak může vytvářet směs vzduchu a paliva o vyšší energetické hustotě.

Díky tomu mají LNG motory o 70 % nižší emise oxidu dusíku a produkují o 20 % méně CO₂ oproti dieselu. Výše zmíněné BioLNG má ve srovnání s naftovým motorem dokonce až o 95 % nižší emise CO₂ při pohledu metodou „od zdroje ke kolům“, která zohledňuje celý životní cyklus paliva.

Podívejte se, jak jsme stavěli plnící stanici v Hradci Králové: