LPG (Liquefied Petroleum Gas) je anglická zkratka pro zkapalněné uhlovodíkové plyny sestávající se zejména z propanu a butanu. Propan, butan a jejich směsi jsou zkapalněné uhlovodíkové plyny, převážně se třemi až čtyřmi atomy uhlíku v molekule, a to jak nasycené, tak nenasycené. V kapalném stavu jsou bezbarvé, snadno těkající, specifického zápachu. Jsou hořlavé a výbušné, nejedovaté, těžší než vzduch. Zkapalněním zmenšují asi 260x svůj objem. Fyzikálně chemické vlastnosti kapalné i plynné fáze jednotlivých plynů, jsou trochu rozdílné, takže výsledné parametry směsi závisí na poměru jednotlivých složek,. V následující tabulce jsou vedeny některé vlastnosti propanu a butanu porovnání s benzínem
Tabulka č.1 srovnání některých vlastností paliv
| Propan | butan | Benzín | |
|---|---|---|---|
| Chemický vzorec | C3H8 | C4H10 | Neuvádí se |
| Molekulová hmotnost | 44 | 58 | Neuvádí se |
| Hustota plynné fáze při 20°C | 2,01 kg m-3 | 2,64 kg m-3 | Neuvádí se |
| Hustota kapalné fáze při 20°C | 505 kg/m-3 | 580 kg m-3 | 760 kg m-3 |
| Výhřevnost | 46,3 MJ kg-1 | 45,9 MJ kg-1 | 43,2 MJ kg-1 |
| Zápalná teplota | 510 °C | 490 °C | 316 °C |
| Bod varu | - 41 °C | - 0,5 °C | |
| Oktanové číslo | 95,4 | 89 | 95 |
Jedním z nejzávažnějších problémů současné doby je rychle postupující a stále se zvyšující devastace životního prostředí. Mezi součásti životního prostředí, které nejvíce ohrožují zdraví člověka, flóru i faunu, patří bezesporu znečištěné ovzduší. Na něm má nežádoucími zplodinami značný vliv doprava, která se podílí na spotřebě energie v rozsahu cca 13 až 20 %. Hlavní podíl spotřeby kapalných pohonných hmot připadá na silniční a železniční dopravu. Dnes se nejedná pouze o znečišťování bezprostředního okolí pozemních komunikací, ale masivní poškozování životního prostředí v globálním měřítku.
Problémy spojené s emisemi výfukových plynů automobilů se začaly projevovat již v padesátých letech tohoto století na západním pobřeží Spojených států amerických v kotlině města Los Angeles. Ve USA byl také vydán právní předpis o regulaci čistoty výfukových plynů automobilů a stanovil limity základních škodlivin (oxidu uhelnatého, nespálených uhlovodíků a oxidů dusíku).
V současné době hledají všechny vyspělé státy světa cesty k náhradě kapalných pohonných hmot, především benzínu a motorové nafty jinými alternativními a pro životní prostředí příznivějšími zdroji energie. Jednou z možností, která se v poslední době uplatňuje nejvíce, je náhrada klasických kapalných paliv palivy plynnými.
Pozornosti vozidlům poháněnými plynem a bylo věnováno až v nedaleké minulosti. Důvodem je dnes ve všech pádech skloňované slovo ekologie. Jako plynná paliva se v posledních letech nejvíce používají zkapalněné uhlovodíkové plyny (LPG) a stlačený (CNG) nebo zkapalněný zemní plyn (LNG).
Srovnáme-li emise vozidel poháněných benzínem, naftou a LPG zjistíme, že výsledkem jsou vysoké přednosti motorů právě pro LPG. Neprodukují totiž na rozdíl od dieslových motorů tuhé emise (saze, kouř, prach a oxidy síry). Emise neobsahují olovnaté sloučeniny, obsahují méně oxidu uhelnatého CO, méně karcinogenních a jedovatých aromatických uhlovodíků např. benzénu, benzpyrénu a pod, pocházející z oblasti spalovací komory, kam se jen obtížně dostává plamen a zůstávají tak nespálené části paliva, případně mohou vznikat při nedokonalém spalování a tepelném rozkladu benzínů. Na zhruba stejné i když poněkud nižší úrovni jsou emise oxidů dusíku NO.
Tabulka č. 2 emise jednotlivých typů vozidel v závislosti na druhu paliva
| Typ vozidla | g/test | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| CO | Nox | CxHy +NOx | ||||
| Benzín | LPG | Benzín | LPG | Benzín | LPG | |
| Škoda Forman | 56,14 | 33,92 | 5,77 | 5,19 | 11,7 | 11,72 |
| Škoda 120 | 63,57 | 7,61 | 7,66 | 7,65 | 21,44 | 17,52 |
| Opel Astra | 19,0 | 3,82 | 3,50 | 2,45 | 5,00 | 3,78 |
| Limit EHK 83-B pro kubatury do 1400 ccm |
45,00 | 6,00 | 15,00 | |||
| Lada 2107 | 20,70 | 21,90 | 10,43 | 10,07 | 25,44 | 16,76 |
| Audi 80 | 57,51 | 24,7 | 4,05 | 3,65 | 6,89 | 4,86 |
| Renault Clio | 14,00 | 2,80 | 3,52 | 0,68 | 5,69 | 1,49 |
| Limit EHK 83-B pro kub. do 1400-2000 ccm |
30,00 | 8,00 | ||||
| BMW 528 | 84,40 | 17,76 | 4,59 | 2,54 | 15,54 | 4,65 |
| Ford | 26,93 | 13,59 | 23,15 | 17,87 | 29,95 | 21,89 |
| Renault Safrane | 14,00 | 2,80 | 3,52 | 0,54 | 5,82 | 1,41 |
| Limit EHK 83-B pro kubatury nad 2000 ccm |
25,00 | 3,50 | 6,50 | |||
Tyto údaje jsou převzaty z odborné literatury.
Přitom je LPG energeticky ostatním palivům plnohodnotný a dokonce má stejné nebo lepší antidetonační vlastnosti než např. dnes již nepoužívaný benzín Super, viz tabulka č.1 Z tohoto důvodu není nutné zvyšovat u LPG antidetonační číslo příměsí z organokovových sloučenin (tetraethylolovo), jež jsou globálně jedním z největších emisních zátěží životního prostředí. Pro porovnání spotřeb jednotlivých druhů paliv u obdobných motorů se zavádí tzv. koecifient ekvivalentu LPG je ekonomika provozu.
Při dnešních cenách např. benzínu Natural za 1 litr, stojí cena 1 litr LPG méně než polovinu, i když výhřevnost benzínu je vyšší. Pro porovnání spotřeb jednotlivých druhů paliva se zavádí tzv. koecifient ekvivalentu paliva, přičemž se za základ, tj. relativní hodnota 1, uvažuje benzín Tento koecifient je stanoven jako poměr výhřevnosti benzínu k výhřevnosti srovnávaného paliva.
K nezanedbatelným přednostem vozidel s pohonem na LPG patří též delší životnost mazacího oleje (není rozpouštěn benzínem), delší životnost motoru (netvoří se karbonové usazeniny). LPG přitom tvoří v absolutní většině případů doplňující alternativu k benzínu, takže se zvyšuje akční rádius vozidla často až na dvojnásobek.
Výhodou LPG oproti CNG je skutečnost, že LPG se poměrně snadno zkapalňuje. provozní tlak LPG se pohybuje kolem 7 - 9 bar oproti provoznímu tlaku CNG cca 150-200 bar.
Nevýhodou oproti benzínu je však nižší výkon motoru asi o 10 %, což se projevuje snížením rychlost vozidel asi o 3 %, snížením obsahu zavazadlového prostoru z důvodů umístění zásobníkové nádrže a dále určitými pořizovacími náklady, které se dnes u osobních vozidel s karburátorovým systémem pohybují mezi 10.000 -14.000,- Kč např. u Škody 105 a u vozidel s řízeným katalyzátorem mohou pohybovat kolem mezi 20.000 - 35. 000 Kč např. u Škody Felicie a Škody Octavie . U zahraničních vozidel se vstřikováním plynu mohou náklady na přestavbu převyšovat 40.000,- Kč.
První vozidla na LPG byla postavena v Německu ve 30-letech minulého století. Je tedy jedním z nejmladších paliv, který se získával jako odpad při výrobě benzínu z uhlí. LPG se používal nejdříve v nákladní dopravě teprve později byl použit i v dopravě osobní. V současné době v některých evropských státech, např. Itálie, Nizozemí apod. dosahuje počet takto upravených vozidel i přes 30 % z celkového počtu provozovaných motorových vozidel.
V Československu byly zahájeny první ověřovací zkoušky s tímto palivem až v roce 1942. Po válce a zejména po únoru 1948 nebylo o toto zájem a v padesátých letech byl provoz naPB dokonce zakázán. Tento stav vedl k tomu, že se na propan-butan jezdilo načerno, po domácku provedených neodborných úpravách, které často končily výbuchem nebo požárem plynu. K tomu nejčastěji docházelo (a bohužel stále dochází i když v menší míře) při výměně PB láhví, které se používaly jako zdroj plynu.
K sjednocení technických a bezpečnostních požadavků na jednotlivé komponenty zařízení byl v roce 1987 byl přijat předpis Evropské hospodářské komory R 67 (EHK 67), K uznání tohoto předpisu v té době přistoupila tehdy bývalá ČSSR, avšak neupravila k tomu účelu svoji legislativu. K legalizaci provozu vozidel s pohonem na LPG došlo pod velkým tlakem veřejnosti až po sametové revoluci přijetím vyhl. FMD č. 248/1991 Sb, která měnila tehdy platnou vyhl. č. 41/1984 Sb.
V současné době je problematika přestavem vozidel na LPG řešena zákonem č.38/1995 Sb. a prováděcí vyhláškou č. 102/1995 Sb. Od 1.7.2001 bude řešit provádění přestaveb vozidel na LPG zákon č. 56/2001 Sb. "O podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích …", který ruší zákon č. 38/1995 Sb.
Princip využití LPG pro pohon osobních motorových vozidel jako přídavného alternativního paliva je poměrně jednoduchý. Do nádrže je plyn z čerpací stanice LPG dopravován přes přípojku plnění, upevněnou na vnější straně karoserie, pomocí plynového rozvodu. K tomuto účelu se používají vysokotlaké homologované hadice, příp. pevné potrubí z mědi, nebo oceli.
Nádrž na LPG (tlaková nádoba k dopravě plynů) se rozlišuje na
Nádrž ve vozidle smí být plněna na max. množství 80 % objemu. Nádrž musí být pevně uchycena ke konstrukci vozidla, speciálním držákem tak, aby ani při nárazu nebyla zdrojem nebezpečí, přičemž se nesmí pohnout při přetížení v podélném směru 20 g a v příčném směru 8 g. Nádrž bývá osazena vícecestným ventilem, který je pod hermeticky utěsněným krytem. Součástí vícecestného ventilu jsou plnící jednotka, stavoznak, omezovač přeplnění vozidla, odpouštěcí ventil, provozní ventil, (pojistný ventil), průtoková pojistka. Vícecestný ventil je opatřen plynotěsným víkem, tak aby případně uniklý plyn nemohl vniknout do prostoru vozidla. Z něho je vyvedeno odvětrávací potrubí pod vozidlo. U jiných typů tzv. "holandské typy" jsou tyto armatury na nádrži osazeny samostatně. Z nádrže je kapalná fáze LPG vedena potrubím přes elektromagnetický ventil plynu do regulátoru - směšovače. Zde dochází ve dvou stupních k jeho zplynění (ohřevu) a následně k jeho regulaci na provozní hodnotu cca 3 kPa. Energie potřebná na jeho zplynění je dodávána teplou vodou, která přichází z chladícího systému motoru. Odpařený LPG je nasáván spojovacím potrubím, plynovou hadicí do směšovače. Zde se mísí se vzduchem v potřebném poměru a je dávkován podle potřeby do motoru. Směšovač je umístěn v bezprostřední blízkosti, nebo přímo vmontován podle typu do karburátoru. Existuje celá řada směšovačů a jejich správný výběr je nezbytný pro optimální chod motoru.
K zabránění současného nasávání benzínového paliva je na benzínové cestě instalován elektrický benzínový ventil, jenž je zapojen oproti plynovému reverzně. K tomuto účelu je nejčastěji na palubní desku instalován přepínač. Pro karburátorová vozidla bez vstřikování má tři polohy. V mezipoloze jsou oba ventily uzavřeny a je tak zabráněno přístupu paliva do motoru. V obou krajních polohách jsou střídavě zapojeny budˇ plynový, nebo benzínový ventil.
U vozidel se vstřikovacím systémem a s řízeným katalyzátorem se používají elektronicky řízené regulátory s vyhodnocovací řídící jednotkou a kyslíkovou -sondou. Bohatost směsi ovlivňuje průběh pracovního cyklu motoru a je právě vyjadřována pomocí součinitele přebytku vzduchu . S tím souvisí zejména antidetonační odolnost a výhřevnost směsi a v neposlední řadě i výše zápalné teploty směsi. Bohatost směsi pak výrazně ovlivňuje složení výfukových plynů a míru jejich škodlivosti. Např., u chudých palivových směsí jsou výsledkem výrazně nižší koncentrace oxidů dusíku (Nox)
Proto u těchto vozidel musí být kladen velký důraz na správné časování směsi, protože jinak může dojít k poškození celého elektronického systému. V současné době se začínají používat takové systémy, kdy dochází ke vstřikování paliva přímo do všech válců. Celý systém musí být vybaven kvalitním katalytickým systémem, zajišťující dostatečnou likvidaci škodlivin .
V současné době se dle odhadu pohybuje po našich silnicích cca 250.000 vozidel přestavěných na LPG
Schválení technické způsobilosti plynového zařízení podle současně platné legislativivní úpravy řeší vyhl. č.102/1995 Sb, přičemž je možno provádět typovou "hromadnou/ přestavbu u u typů vozidel VAZ, Tatra 613.,Tatra Beta, Škoda 105-130, škoda Favorit, Škoda Felicie, Škoda Octavie, Škoda Fabie, Mazda 2000, Deewoo Lanos a Deawoo Nubira. Ostatní typy lze schvalovat individuelně s nutností při schvalování provádět některé složitější procesy, zejména pokud se týká dokazování upevnění nádrže ve vozidle a emisní zkoušky.
Přestavba vozidla vyžaduje odbornou zdatnost a praxi, proto montovat zařízení na LPG smějí pouze odborně způsobilé firmy. Po montáži je nutné zařízení podrobit tlakovým, těsnostním a funkčním zkouškám odborně způsobilou osobou (revizním technikem), o čemž musí být proveden záznam. O provedení přestavby je třeba provést též záznam do technického průkazu vozidla. Vozidla přestavěná na LPG takto upravená musí být trvale označena kruhovým žlutým označením s nápisem LPG.
Podmínky pro montáž zařízení na LPG, zkoušení, revize a provoz plynového zařízení silničních motorových vozidel jsou stanoveny v technických pravidlech TPG 403 01 "Použití propan-butanu k pohonu motorových vozidel" vydaný tehdejším sdružením COPZ.
Montáž plynového zařízení lze provést u motorových vozidel, která splňují podmínky pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a podmínky pro provedení plynového zařízení a jeho instalaci do těchto vozidel. Při montáži plynového zařízení musí být dodržen postup stanovený v technické dokumentaci plynového zařízení. Emise škodlivin ve výfukových plynech u vozidel poháněných LPG nesmí překročit hodnoty původního paliva. Všechny části plynového zařízení musí být chráněny proti poškození. Nádrže a jejich příslušenství, propojovací plynová potrubí a spoje musí být umístěny tak, aby nevyčnívaly přes obrysy vozidla a byly chráněny před nárazem, sálavým teplem, slunečním zářením a před poškozením od přepravovaného nákladu. Nádrž nesmí být umístěna v motorovém prostoru vozidla.
Prostory řidiče a osádky musejí být vůči motorovému prostoru dokonale utěsněny.
Veškeré armatury plynového zařízení musí být umístěny tak, aby byly snadno přístupné. Plynové zařízení musí být řádně upevněno ke konstrukci vozidla. Plynové zařízení umístěné pod vozidlem musí být umístěno tak, aby při provozu vozidla a při běžných servisních úkonech nemohlo dojít k jeho mechanickému poškození.
Technická dokumentace plynového zařízení instalovaného ve vozidle
Při provozu a obsluze vozidel poháněných stlačeným nebo zkapalněným plynem musí být dodrženy tyto podmínky:
Provozovatel vozidla by měl věnovat dostatečnou péči zařízení na LPG a nechat si provést pravidelné revize a prohlídky zařízení alespoň jedenkrát za rok, aby se vyhnul zbytečnému riziku výbuchu, které by mohlo vzniknout například ztrátou těsnosti zařízení.
Pro kvalitu plynu dodávaných do čerpacích stanic LPG platí ČSN EN 589 " Motorová paliva- Zkapalněné ropné plyny (LPG) -Technické požadavky a metody zkoušení. V této normě je stanoveny požadavky např. na oktanové číslo (min 89), obsah dienů (max 0,5 %mol) obsah celkové síry max (200 mg/ kg) a pod. Největší pozornost by měla být věnována korozivnímu působení na měď, která by tak mohla být narušena zejména v rozvodném potrubí vozidel přestavěných na LPG. Proto je nutno tlačit na dodavatele plynu aby jejich dodávky odpovídaly platné ČSN.
V roce 1993 a 1994 byla zahájena demonopolizace trhu s propan-butanem, a to privatizací tehdejších plníren PB do rukou zahraničního kapitálu. Postupem doby vznikaly další společnosti, takže dnes existuje sedm největších firem podnikajících na trhu s propan-butanem. Jsou to Český plyn, Flaga a Primaplyn, Bohemia Gas, BP, Shell Gas ČR a Agip. Tyto firmy, které ovládají asi 70-80 procent trhu se sdružily ve společenství nazvané Asociace propan-butanu s cílem sjednotit zejména technické a legislativní podmínky pro výstavbu a provoz zařízení na LPG. K těmto zařízením patří
Společným úsilím vytvořily a prosadily firmy zastoupené v Asociaci, např. změnu č.3 ČSN 69 0012, financují a spolupracují společně s firmou GAS s.r.o na předpisu TPG 402 01, který umožní konečně zánik již dávno nevyhovujících ČSN 38 6460 a ČSN 38 6462.
V současné době Asociace spolupracuje např. s Asociací tlakových zařízení na vytvoření nových vyhlášek z oblasti bezpečnosti práce, které nahradí vyhl.ČÚBP č. 18/1979 Sb. a 21/1979 Sb. Asociace PB taktéž připravuje k prosazení nový zákon (obdoba energetického zákona), který stanoví podmínky pro podnikání v oblasti LPG.
Z nejnovějších aktivit jmenujme alespoň navázání spolupráce s LPG autoklubem za účelem zvýšení kvality pohonného plynu na českém trhu
Problematika bezpečnosti a spolehlivosti čerpacích stanic vystupuje do popředí s ohledem na trend v použití plynných paliv k pohonu motorových vozidel. V současné době není v České republice zpracován technický předpis na úrovni obecně závazného předpisu ani na úrovni národní technické normy. Proto bylo přistoupeno k řešení této aktuální a závažné problematiky tvorbou technických pravidel.. Technické pravidlo TPG 304 01 " Čerpací stanice propan-butanu pro motorová vozidla ". V tomto předpise jsou stanoveny podmínky umístění, provedení a provozu čerpacích stanic zkapalněného uhlovodíkového plynu propanu, butanu a jejich směsí pro silniční motorová vozidla.
Čerpací stanice se zřizují na volném prostranství tam, kde není ohrožován jejich provoz a jejich provozem nejsou ohrožovány okolní objekty, komunikace a technická zařízení. Je zakázáno je umisťovat v průjezdech budov, průchodech a v bezprostřední blízkosti budov. Jednotlivé části čerpací stanice se chrání proti nebezpečí spojenému s provozem motorových vozidel. Při navrhování čerpacích stanic se respektují zejména předpisy požární ochrany ČSN 73 0802, ČSN 73 0804,
Montáž, opravy čerpacích stanic a plnění nádrží motorových vozidel LPG provádí oprávněná firma dle vyhlášky ČÚBP č. 21/1979 Sb. v platném znění.
Čerpací stanice mohou být v provedení tzv. " kompakt" tzn., na rámu je umístěn jeden zásobník plynu s objemem do 5 m3, technologické zařízení s propojovacím potrubím a výdejní stojan nebo "stabilní ČS", které u nichž zdrojem plynu jsou nádrže se součtem objemů nad 5 m3. Tyto nádrže mohou být instalovány dle přání zákazníka, jako nadzemní nebo podzemní.
Dalšími technologickými prvky čerpací stanice je vhodné čerpadlo s elektromotorem v nevýbušném provedení. Jako velmi vhodné se osvědčilo čerpadla Pompemtravaini (např. TBH 317) a to zejména pro jeho provozní spolehlivost nízkou hlučnost a relativně příznivou cenu. Aby bylo zabráněno provozu čerpadla s plynnou fází (na sucho) je nutno na přívodním potrubí instalovat tzv. "sondu hlídání zaplavení čerpadla", která zablokuje jeho chod v případě poklesu hladiny kapaliny nad přípustnou mez. Přepouštěcí ventil za čerpadlem odvádí přebytečnou kapalinu zpět do zásobníku. Je-li možno uzavřít kapalnou fázi v potrubí mezi dvěma armaturami, musí být v těchto místech instalován pojistný ventil, který zabrání destrukci potrubí vlivem tepelné roztažnosti plynu. Výdej plynu je pak prováděn z výdejního stojanu. K nejrozšířenějším výdejním stojanům u nás patří stojany Nuovo Pignone a Bennett.. Součástí výdejního stojanu je obchodní měřidlo, takže stojan musí být vždy po dvou letech cejchován Českým metrologickým institutem
Je nutno si uvědomit, že v zásobnících je uloženo nejméně 2 t zkapalněného plynu. Z tohoto důvodu jsou kolem čerpací stanice (zásobníky a výdejní stojany) stanoveny ochranná pásma, ve kterých je zakázáno používat zdroje iniciace umísťovat nebo skladovat hořlavé věci a pod. Proto je důležité, aby při výběru umístění čerpací stanice a zejména při její realizaci, byly dodrženy všechny bezpečnostní aspekty na kladené Taktéž je potřebné, aby státní orgány zejména v rámci územního a stavebního řízení důrazně trvaly na dodržování bezpečnostních zásad. Bohužel, to se v současné době moc neděje, a tak jsme stále častěji svědky provozování různých technických harakiri, např. umístění čerpací stanice na přívěse, nebo jako součást vyřazené autocisterny, které dle mého názoru s bezpečností nemají nic společného nebo jen velmi málo. Jejich společným jmenovatelem je pouze vyhnout se stavebnímu řízení, ve kterém by musely být dokladovány dodržení bezpečnostních předpisů. Je mi líto, že zejména stavební úřady, ČÚBP a HZS aj. to jest státní orgány, které by měly dohlížet na dodržování předpisů, jsou v této oblasti více než zdrženlivé, pokud nechci říci přímo bezzubé.
Na čerpacích stanicích s e během provozu provádějí pravidelné revize a kontrolní odborné prohlídky, tak aby byla zajištěna bezpečnost a spolehlivost
Automobilový provoz je jedním z největších znečisťovatelů životního prostředí. Automobilová doprava na jedné straně zabezpečuje naše potřeby, ale na straně druhé straně působí negativně na okolní prostředí. Podíl autoprovozu na celkových emisích závisí na celé řadě faktorů. Snahy o snížení emisního zatížení životního prostředí se promítají nejen do oblasti konstrukce motorů, ale i do oblasti pohonných hmot.
V mnohých zemích světa je využití LPG pro pohon automobilů různým způsobem stimulován.
Proto pro rozšiřování provozu motorových vozidel na alternativní plynná paliva u nás je zásadní otázkou nalezení všestranně přijatelných řešení, která by měla vyplynout z dialogu mezi orgány státní správy, dodavateli plynu, výrobci a provozovateli motorových vozidel.
Zobrazit vyhledávací formulář »