Orkugildi metans
Metan ökutækjaeldsneyti ( CH4) er selt í mælieiningunni normalrúmmetri, Nm3. Mælieiningin er skilgreind sem rúmmetri af lofti við hitastigið 0°C og þrýstinginn 1 bar (eina loftþyngd, 1013,25 mbar). Með því að þjappa metani undir þrýstingi er unnt að geyma meiri orku í sama rúmmáli (geymi). Á afgreiðslustöðum er metan eldsneyti þjappað á metangeymi ökutækja upp í allt að 220 bara þrýsting (220 loftþyngdir) og því unnt að tryggja gott drægi ökutækja á metanbirgðum.
Jafngildi orkuinnihalds: 1 Nm3 100% metan = 1,12 L 95-oktan bensín = 0,98 L dísilolía
Sjá síðustu greiningu , CH4 = 97,525%
Nánar um orkuinnihald:
Jafngildi orkuinnihalds: 1 Nm3 100% metan = 1,12 L 95-oktan bensín = 0,98 L dísilolía
Sjá síðustu greiningu , CH4 = 97,525%
Nánar um orkuinnihald:
- Metan, CH4, hefur orkuinnihaldið 803 kJ/mól og vegur 16,04 grömm sem gefur 50,17 kJ/g. Metan er orkuríkasta kolvetnissambandið sem völ er á.
- Metan sem lofttegund vegur um 0,717 kg/Nm3
- Einn normalrúmmetri, Nm3, af 100% hreinu metani inniheldur 35,9 MJ/Nm3 - jafngildir um 10,17 KWh af hráorku.
- Hver lítri af 95-oktana bensíni vegur um 0,733 kg/lítra (handbókargildi) og neðra brunagildi bensíns er 44,4 MJ/kg sem samsvarar 32.0 MJ / lítra - jafngildir um 8,9 KWh .
- Hreinleiki íslenska metansins er um og yfir 95% og því gildir eftirfarandi í samanburði við 95-oktan bensín:
- Orkugildi metans / orkugildi bensíns: 0,95 * 35,9 / 32 ~ 1,066 ( 6,6% meiri orka í metaneiningunni, Nm3)
- Ef hreinleiki metansins væri 90%, eins og algengt er víða um heim, þá gildir eftirfarandi:
- Orkugildi metans / orkugildi bensíns : 0,90 * 35,9 / 32 ~ 1,010 ( 1,0% meiri orka í metaneiningunni, Nm3)
- Þar sem íslenskt metan eldsneyti er með allt að 98% hreinleika er ljóst að varlega er staðhæft þegar sagt er að orkuinnihald í einum normalrúmmetra (sölueiningin) af íslensku metani jafngildi minnsta kosti orkuinnihaldi í einum lítra af 95-oktana bensíni.
- Íslenska metanið er í allra hæsta gæðaflokki og er skilgreint sem 125-130 oktana eldsneyti. Oktantala eldsneytis veitir upplýsingar um áreiðanleika eldsneytisins við bruna í bílhreyfli. Því hærri sem oktantala eldsneytis er því meiri er áreiðanleiki atburðarásar við bruna eldsneytisins -hreinni bruni.
- Víðast hvar í Evrópu er hreinleiki metan ökutækjaeldsneytis um 90% og því ljóst að íslenska metanið er í hæsta gæðaflokki - allt að 98% hreinleiki.
Flestir bílaframleiðendur í dag framleiða bíla með svonefndri tvíbrennivél (metan/bensínvél). Slíkir bílar ganga fyrir metani, sem fyrsta valkosti, en geta einnig gengið fyrir bensíni ef á þarf að halda - bílarnir hafa tvo eldsneytisgeyma. Á akstri gengur metan/bensínbíllinn eingöngu fyrir metan eldsneyti ef metan er til staðar á metangeymi bifreiðarinnar en skiptir sjálfkrafa yfir á bensíngeyminn í akstri ef metanbirgðir klárast. Ökumaður finnur engan mun á því í aksrtri hvort vélin gengur fyrir metani eða bensíni. Algengt er að vélar metan/bensínbíla (tvíbrennivélar) séu stilltar þannig að vélin ræsir sig með bensíni og skiptir sjálfkrafa yfir á metan eldsneyti eftir að vélin hitnar - algengt eftir nokkur hundruð metrar ef kalt er úti. Bensínnotkun metan/bensínbíla getur því verið lítil sem engin en þar fyrir utan fjölgar bílum stöðugt sem ræstir eru einnig á metan eldsneyti.
Allur stjórn-og öryggisbúnaður metan/bensínbíls er hinn sami og í bíl sömu gerðar sem getur eingöngu gengið fyrir bensín. Eldsneytisgeymir fyrir metan er þó mun sterkbyggðari en bensíngeymir. Bensíngeymar eru algengt úr plasti en metangeymir úr stáli.
Nútímabílar með metan/bensínvél nýta orkuinnihald íslenska metansins það vel að metannotkunin, fjöldi sölueininga, Nm3, er heldur minn en sem nemur fjölda bensínlítra fyrir sama akstur. Sem dæmi má nefna að eldsneytisnotkun VW Passat árgerð 2010 í blönduðum akstri er samkvæmt handbókargildi 6,9 Nm3/100km fyrir metan en 7,2 L/100km fyrir 95-oktana bensíni. Við breytingu á bensínbílum ( uppfærslu á bensínvélum) má þó gera ráð fyrir að eldsneytisnotkunin sé einn á móti einum , einn Nm3 metan = einn lítri 95-oktana bensín.
Uppfæra má allar bensínvélar þannig að þær geti einnig nýtt metan eldsneyti og jafnframt eru dísilvélar uppfærðar í dag í stórauknum mæli um allan heim. Díselvélar eru þó uppfærðar með annari tækni s.k. „dual-fuel“ þar sem metani er blandað í díselolíuna í brunahólfi vélarinnar. Þótt bensínbíll sé uppfærður getur hann eftir sem áður gengið fyrir bensíni enda bensíntankurinn ekki fjarlægður nema þess sé óskað. Þróun á hönnun á nútíma metan/bensínbílum gerir það að verkum að ekki þarf að fórna innra rými ökutækja til að koma metanbirgðum fyrir. Gott dæmi um þetta er VW Passat 2010 sem kemst 450km á metanbirgðum sínum og að auki 430 km á bensínbirgðum - alls um 880km án þess að fylla þurfi á eldsneytisbirgðir og án þess að innra rými bílsins sé fórnað fyrir eldsneyti.
Hvað þarf metangeymirinn að taka mikið pláss ef notaður bensínbíll er uppfærður í metan/bensínbíl ?
Allur stjórn-og öryggisbúnaður metan/bensínbíls er hinn sami og í bíl sömu gerðar sem getur eingöngu gengið fyrir bensín. Eldsneytisgeymir fyrir metan er þó mun sterkbyggðari en bensíngeymir. Bensíngeymar eru algengt úr plasti en metangeymir úr stáli.
Nútímabílar með metan/bensínvél nýta orkuinnihald íslenska metansins það vel að metannotkunin, fjöldi sölueininga, Nm3, er heldur minn en sem nemur fjölda bensínlítra fyrir sama akstur. Sem dæmi má nefna að eldsneytisnotkun VW Passat árgerð 2010 í blönduðum akstri er samkvæmt handbókargildi 6,9 Nm3/100km fyrir metan en 7,2 L/100km fyrir 95-oktana bensíni. Við breytingu á bensínbílum ( uppfærslu á bensínvélum) má þó gera ráð fyrir að eldsneytisnotkunin sé einn á móti einum , einn Nm3 metan = einn lítri 95-oktana bensín.
Uppfæra má allar bensínvélar þannig að þær geti einnig nýtt metan eldsneyti og jafnframt eru dísilvélar uppfærðar í dag í stórauknum mæli um allan heim. Díselvélar eru þó uppfærðar með annari tækni s.k. „dual-fuel“ þar sem metani er blandað í díselolíuna í brunahólfi vélarinnar. Þótt bensínbíll sé uppfærður getur hann eftir sem áður gengið fyrir bensíni enda bensíntankurinn ekki fjarlægður nema þess sé óskað. Þróun á hönnun á nútíma metan/bensínbílum gerir það að verkum að ekki þarf að fórna innra rými ökutækja til að koma metanbirgðum fyrir. Gott dæmi um þetta er VW Passat 2010 sem kemst 450km á metanbirgðum sínum og að auki 430 km á bensínbirgðum - alls um 880km án þess að fylla þurfi á eldsneytisbirgðir og án þess að innra rými bílsins sé fórnað fyrir eldsneyti.
Hvað þarf metangeymirinn að taka mikið pláss ef notaður bensínbíll er uppfærður í metan/bensínbíl ?
Þú ræður hvað þú hefur metangeyminn stóran - hvaða drægi þú vill hafa á metanbirgðum. Almenna reglan er að metangeymir tekur 4,5x meira pláss en bensíngeymir sem skilar sömu akstursvegalengd (drægi). Við uppfærslu á bensínbíl, er ódýrast að hafa metangeymi í farangursrými og sleppa við nýsmíði til að koma metangeymi fyrir. Metangeyminn má færa síðar eða fjarlægja með lítilli fyrirhöfn ef því er að skipta. Á Íslandi er metan eldsneyti þjappað í allt að 220 bara þrýsting. Þannig fæst að 90L metangeymir getur skilað ökutæki um 200-220 km ef bíllin notar 9L af bensíni á 100km akstri.
Farangursrými flestra 5 manna fólksbíla er 450L +/- 100L. Þannig má gera ráð fyrir að aka megi þorra fólksbíla í umferð á Íslandi í dag um 300 km á metanbirgðum sem rúmast í 16-25% af farangursrými ökutækjanna . Sjá nánar undir hnappi á forsíðu: Breytingar á bílum.
Metan í vökvaformi inniheldur mun meiri orku á rúmmálseiningu en metan í gasformi og er notað á stærri farartæki og báta víða um heim. Metan í vökvaformi er ekki afgreitt á Íslandi í dag. Með kælingu á metani niður í -162°C má halda metaninu í vökvaformi undir litlum þrýstingi. Í nánustu framtíð má einnig gera ráð fyrir framboði á metni í vökvaformi hér á landi.
Farangursrými flestra 5 manna fólksbíla er 450L +/- 100L. Þannig má gera ráð fyrir að aka megi þorra fólksbíla í umferð á Íslandi í dag um 300 km á metanbirgðum sem rúmast í 16-25% af farangursrými ökutækjanna . Sjá nánar undir hnappi á forsíðu: Breytingar á bílum.
Metan í vökvaformi inniheldur mun meiri orku á rúmmálseiningu en metan í gasformi og er notað á stærri farartæki og báta víða um heim. Metan í vökvaformi er ekki afgreitt á Íslandi í dag. Með kælingu á metani niður í -162°C má halda metaninu í vökvaformi undir litlum þrýstingi. Í nánustu framtíð má einnig gera ráð fyrir framboði á metni í vökvaformi hér á landi.
Viðauki um orku í stuttu máli:
- Orku jarðarinnar má rekja til sólarinnar. Við tölum um að ekki sé hægt að eyða orku en að henni megi umbreyta úr einu formi í annað.
- Við könnumst við orðið kaloría (hitaeining) úr næringarfræði - kaloría er skilgreind sem sú orka sem nota þarf til að hita eitt gramm af vatni ( H2O) um eina gráðu ( 1°C.)
- Ein kaloría jafngildir 4,2 Joule, en Juole ( J) er mælieining fyrir orku.
- Mælieiningin Joule (J) er skilgreind sem sú orka sem skapar kraft upp á eitt Neuton (N).
- Eitt Newton (N) er skilgreint sem sá kraftur sem beita þarf til að færa 1 kg massa um einn metra á sekúndu á sekúndu ( á sekúndu í öðru veldi).
- Eitt Joule (J) af orku sem notuð er í eina sekúndu er nefnt eitt Watt ( W) .
- Eitt Watt sem notað er í eina klukkustund er nefnt Wattstund.
- Ef við notum þúsund Joule á sekúndu tölum við um kílówött , kW og kílówattstund (kWh) ef notuð er þúsund Joula orka á sekúndu í eina klukkustund ( í 3600 sekúndur)
- Orðin megawatt (10^6) og gígawatt (10^9) heyrast gjarnan í umræðu um virkjanir og jafnvel terawatt (TW , 10^12). Trygg raforkuframleiðsla Kárahnúkavirkjunar er um 4,6 TWh ( tera-watt-stundir) á ári.
Stoðefni og heimildir:
Orkueiningar:
Gunnar Herbertsson, verkfræðingur Mannvit hf
Björn H. Halldórsson, verkfræðingur og framkvæmdastjóri SORPU bs og Metan hf
Bjarni P. Hjarðar, yfirverkfræðingur, þróunar- og tæknideild SORPA bs
Gunnar Herbertsson, verkfræðingur Mannvit hf
Björn H. Halldórsson, verkfræðingur og framkvæmdastjóri SORPU bs og Metan hf
Bjarni P. Hjarðar, yfirverkfræðingur, þróunar- og tæknideild SORPA bs
