Mi az Autogas (LPG)
Az LPG jelentése L.iquified petróleum Gés szobahőmérsékleten gáznemű keverék, amely lényegében propánból és butánból áll. Elvileg az LPG kémiailag nem különbözik az "LPG-től", amelyet sokan fűtésre használnak, és amelyet viszonylag nagy gáztartályokban tárolnak valahol a kertben. Csak a keverési arány eltérhet. A kempinggáz, amelyet kis patronokban vagy nagyobb gázpalackokban vásárolhat, propán/bután keverékeket tartalmaz, ezért nagyon hasonlít az LPG-hez, csakúgy, mint a "könnyebb gáz". Az LPG-vel és annak használatával kapcsolatban számos részlet megtalálható a Wikipédiában. Nem szeretném megismételni az ottani tartalmat, inkább vegyi és energetikai szempontból szemlélem az LPG-t. Ha az ezen az oldalon található szöveg túl "kémiai" az Ön számára, akkor a Wikipédia oldalon megtalálhatja a keresett információt.
PB-gáz - DIN EN 589
A DIN EN 589 meghatározza az LPG tulajdonságait, és ezáltal meghatározza a kempinggáz és a fűtésre használt LPG közötti különbségeket is, amelyekre külön szabványok vonatkoznak. Határozottan tanácsolom, hogy ne próbálkozzon olyan gépkocsival, amelynek folyékony gázai nem felelnek meg a DIN EN 589 szabványnak, mivel mind a gázrendszerek elektronikáját, mind magát a rendszert a DIN EN 589 szerint tervezték. Ha olyan keveréket használnak, amely nem felel meg a szabványnak, akkor a gáz nyomása és fűtőértéke kiszámíthatatlan következményekkel járhat a specifikáción kívül. Sajnos, mint a legtöbb DIN, a DIN EN 589 is pénzbe kerül. A szabványokat szerzői jog védi, és nem terjesztik őket ingyenesen. Meg lehet szerezni például a www.din.de webhelyen, ahol a DIN EN 589 jelenleg (2017.02.03.) 73,90 €.
A Westfalen AG PB-gázszivattyú szerint a bután: propán arány nyáron 60:40, télen pedig 40:60 volt. Kérdésemre a Westfalen AG azt is elmondta, hogy ezek tömegszázalékok. A keverési arány valószínűleg hasonló lesz a többi szolgáltatóval.
A tél magasabb propántartalmának alacsonyabb hőmérsékleten kell beállítania a gőznyomást a nyári gázéhoz, mert a propán gőznyomása magasabb, mint a butáné ugyanazon a hőmérsékleten.
Propán és bután
Kémiailag a propán és a bután nagyon hasonló. Mindkettő olyan molekulákból áll, amelyek csak szén- és hidrogénatomokat tartalmaznak, de a butánmolekula valamivel nagyobb. A propánmolekula 3 szén- és 8 hidrogénatomból (C3H8) áll, míg a bután C4H10.
| Ábrázolás a modellben | ||
| képlet | C3H8 | C4H10 |
| A cseppfolyósított anyag sűrűsége Gáz 20 ° C-on | 501,8 g/l | 574,2 g/l |
| alacsonyabb fűtőérték | 12,87 kWh/kg i | 12,70 kWh/kg i |
| Az égés entalpiája | -2217 kJ/mol 1 | -2874 kJ/mol 1 |
| Olvadáspont | -188 ° C ii | -138,3 ° C iii |
| forráspont | -42 ° C ii | -0,5 ° C iii |
A táblázat röviden összefoglalja mindkét anyag alapvető tulajdonságait. A Westfalen AG kedvesen tájékoztatott a sűrűségről. A fűtőértékek magyarázata megtalálható ezeken az oldalakon a "Mi a fűtőérték?" Részben.
Mindkét anyag előállítását, további tulajdonságait és egyéb felhasználását itt nem tárgyaljuk, mivel ezt a Wikipédia leírja mind a propán, mind a bután esetében.
Az LPG energikus használatához, azaz vezetéshez az LPG-t elégetni kell. Ezért először a propán vagy a bután elégetését vesszük figyelembe.
égés
propán
A következő kémiai reakció történik propán elégetésekor:
Tehát, ha meg akar égetni egy propánmolekulát, akkor szüksége van 5 oxigénmolekulára, és három szén-dioxid-molekulát és 4 molekula vizet kap. Ha 1 mol propán, azaz 6,023 · 10 23 molekula átalakul, 2217 kJ energia szabadul fel a reakció során, ha ez normál körülmények között (25 ° C, 1013 hPa vagy 1013 mbar) zajlik le. Az égés természetesen nem szobahőmérsékleten, hanem lényegesen magasabb hőmérsékleten történik. A standard méretekkel történő kiszámításkor a hiba azonban csak csekély, ezért itt lemondok az átalakításról.
Elvileg nem mindegy, hogy a reakció entalpiajával számol, vagy közvetlenül a táblázat fűtőértékét használja - mindenesetre az eredmény az, hogy 1 kg propán elégetésekor 12,87 kWh (46,32 MJ) autóvezetéshez szükséges. felhasználható energia áll rendelkezésre.
Mivel 1 mol propán súlya 44 g, 1 kg propánt tartalmaz
1000 g: (44 g/mol) = 22,73 mol
Propán molekulák. Mivel 1 mol propán elégetésével 3 mol szén-dioxid keletkezik, így 22,73 mol propán (1 kg) elégetésével kapjuk meg
3 x 22,73 mol = 68,18 mol
Szén-dioxid. Mivel 1 mol szén-dioxid 44 g-ot is nyom, 1 kg Porpan elégetése keletkezik
68,18 mol x 44 g/mol = 3000 g = 3 kg
A kapott 1 kWh hasznos energiához viszonyítva:
3 kg CO2/kg: 12,87 kWh/kg = 0,233 kg CO2/kWh
1 kWh vagy 3,6 MJ felhasználható energia előállításához propán égetésével 233 g szén-dioxid szabadul fel.
1 l cseppfolyósított propán elégetésekor a fenti táblázat sűrűsége 1,505 kg szén-dioxidot és 6,46 kWh energiát ad 20 ° C-on.
bután
A bután elégetésekor a következő kémiai reakció lép fel:
Tehát, ha egy molekula butánt éget el, akkor 6,5 molekula oxigénre van szüksége, és 4 molekula szén-dioxidot és 5 víz molekulát kap. Ha 1 mol butánt, azaz 6,023 · 10 23 molekulát átalakítunk ilyen módon, 2874 kJ vagy 0,798 kWh hőenergia szabadul fel.
1 kg bután elégetésekor összesen 12,70 kWh vagy 3,53 MJ energia nyerhető a vezetéshez. Mivel 1 mol bután elégetésével 4 mol szén-dioxid keletkezik, és 1 mol bután súlya 58 g, a propán számítása a következőket eredményezi:
1000 g: 58 g/mol = 17,24 mol bután
17,24 mol · 4 = 68,96 mol CO2
68,96 mol CO2 44 g/mol = 3034 g CO2
3,034 kg CO2/kg: 12,7 kWh/kg = 0,239 kg CO2/kWh
Ha a vezetéshez szükséges energiát butánból nyerik, akkor a felhasználható energia kWh-jára 239 g szén-dioxid szabadul fel, vagyis nem egészen 3% -kal több.
1 l cseppfolyósított bután elégetésekor a fenti táblázatban szereplő sűrűség 1,742 kg szén-dioxidot és 7,29 kWh energiát ad 20 ° C-on.
A propán/bután összehasonlítása a benzinnel/dízellel
| Szén-dioxid/üzemanyag-kilogramm | 3000 kg | 3,034 kg | 3,023 kg | 3,183 kg |
| Szén-dioxid/kWh | 0,233 kg | 0,239 kg | 0,266 kg | 0,270 kg |
| felhasználható energia/kg üzemanyag | 12,87 kWh | 12,7 kWh | 11,38 kWh | 11,8 kWh |
| hasznos energia literenként 20 ° C-on | 6,46 kWh | 7,29 kWh | 8,5 kWh | 9,8 kWh |
| Szén-dioxid-kibocsátás literenként (20 ° C) | 1,505 kg | 1.742 kg | 2,26 kg | 2,65 kg |
| Szén-dioxid/km fogyasztáskor 100 km-enként 6 liter dízelnek felel meg | 137 g | 141 g | 156 g | 159 g |
A táblázat ismételten röviden összefoglalja a fenti szakaszok számértékeit, és összehasonlítja őket a benzin és a dízel értékével, amint azt a Wikipedia iv., V.
Felszíni szempontból úgy tűnik, hogy a bután sokkal nagyobb "éghajlatirtó", mint a propán, mivel literenként csaknem 16% -kal több szén-dioxid keletkezik. Ez az első benyomás téves, mert nem az "literrel", hanem az energiával hajtunk, és mivel a bután egyszerre körülbelül 13% -kal több energiát tartalmaz, mint a propán, a tiszta butánnal elért fogyasztás literben elméletileg 13% -kal alacsonyabb, mint a Tiszta propán használata.
Az éghajlatra gyakorolt hatás szempontjából nem kell figyelembe venni az üzemanyag literenkénti szén-dioxid-mennyiségét, de a kWh-ra (vagy MJ) termelt szén-dioxid mennyiségét, és itt a bután, körülbelül 3% -kal magasabb szén-dioxid-kibocsátással, csak kissé rosszabb, mint a propán. A benzin és a dízel itt lényegesen rosszabb. Láthatja azonban azt is, hogy egy liter dízel energiatartalma lényegesen magasabb, mint egy liter benziné, és még mindig jóval magasabb, mint a propáné vagy a butáné. Ez az egyik oka annak, hogy a gázolaj fogyasztása ilyen alacsony, és az LPG-je viszonylag magas. Ennek ellenére a gázolaj szén-dioxid-kibocsátása minden kilométerenként lényegesen magasabb, mint az LPG-vel. Ökológiai szempontból a dízel alacsony fogyasztása (literben) nem hoz előnyt, amint azt a táblázat utolsó sora mutatja. Ha olyan autót vezetne, amely 100 km-enként 6 litert fogyaszt a dízel mellett, ugyanolyan energiahatékonysággal, mint a Popan, a szén-dioxid-kibocsátás növekedne minden egyes A kilométerek 159 g-ról 137 g-ra esnek.
LPG - propán és bután keveréke
Az autogáz (LPG) ma már propán és bután keveréke, amely nyáron több butánt tartalmaz, mint télen. A Westfalen-AG 40% propán és 60% bután összetételét határozza meg nyáron, 60% propánt és 40% butánt tartalmaz télen az általa szállított benzinkutaknál, ezáltal tömegszázalék, és nem térfogatszázalék. A propán és a bután közötti nagy hasonlóság miatt nincsenek furcsa keverési hatások, például azok, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a sót vízben oldják. A keverék tulajdonságainak többsége megegyezik az egyes anyagok megfelelő súlyozásával. A következőkben ezt sűrűségszámítással mutatjuk be.
20 ° C-on a propán sűrűsége 501,8 g/l, a butáné pedig 574,2 g/l. 40: 60 arányú propán: bután keverési arány mellett sűrűsége:
0,4 x 501,8 g/l + 0,6 x 574,2 g/l = 545,2 g/l
A 60% -os propánnal készített téli keverékhez ennek megfelelően jut:
0,6 x 501,8 g/l + 0,4 x 574,2 g/l = 530,8 g/l
Mindkét számított érték pontosan egyezik azzal a sűrűséggel, amelyet a Westfalen-AG 20 ° C-on szívesen rendelkezésemre bocsátott a két keverékhez, és ezzel bizonyítják ennek a számításnak az elfogadhatóságát.
égés
LPG elégetésekor propán/bután keveréket égetnek, ezért tekinthető az autó motorjában az égés az egyes anyagok égésének. A fenti adatok ennek megfelelően alakulnak:
| Szén-dioxid/üzemanyag-kilogramm | 3,020 kg | 3,014 kg | 3,023 kg | 3,183 kg |
| Szén-dioxid/kWh | 0,237 kg | 0,235 kg | 0,266 kg | 0,270 kg |
| felhasználható energia/kg üzemanyag | 12,77 kWh | 12,80 kWh | 11,38 kWh | 11,8 kWh |
| hasznos energia literenként 20 ° C-on | 6,96 kWh | 6,79 kWh | 8,5 kWh | 9,8 kWh |
| Szén-dioxid-kibocsátás literenként (20 ° C) | 1,65 kg | 1,60 kg | 2,26 kg | 2,65 kg |
| Szén-dioxid/km fogyasztáskor 100 km-enként 6 liter dízelnek felel meg | 139,4 g | 138,6 g | 156 g | 159 g |
Láthatja, hogy a nyári és a téli LPG alig különbözik egymástól, de mindkettő jelentősen alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátást eredményez, mint a benzin vagy akár a dízelüzem, ha ugyanazt az energiahatékonyságot feltételezzük, vagyis 100 km-re ugyanannyi kWh-t fogyasztunk. Az azonos literszámú számítás téves lenne, mivel egy liter LPG sokkal kevesebb energiát tartalmaz, mint egy liter gázolaj.
A külső hőmérséklet hatása
A pletykák
Alapvetően minden motor valamivel kevésbé hatékonyan működik alacsonyabb külső hőmérsékleten, vagyis valamivel nagyobb fogyasztást okoz, mint magasabb hőmérsékleten. Ez annak köszönhető, hogy a motor csak magasabb üzemi hőmérsékleten éri el optimális hatásfokát, télen pedig hosszabb ideig tart elérni ezt a hőmérsékletet, ezért az ember hosszabb ideig úton van fizikailag és technikailag rosszabb hatékonysággal, azaz nagyobb fogyasztással. Természetesen ez különösen fontos, ha rövid távolságokat vezet. Nem ez az egyetlen oka annak, hogy rövid távokra a kerékpárját vagy a lábát használja az autó helyett. A különböző hőmérsékleteken mért energiahatékonyságot azonban itt nem szabad tovább vizsgálni. Ehelyett rátérek az LPG változására különböző hőmérsékleteken, mivel nagyon furcsa dolgokat olvashat róla a különböző fórumokon.
Mint minden anyag, kivéve a vizet, a térfogat a hőmérséklet növekedésével folyamatosan növekszik, és a hőmérséklet csökkenésével csökken. Ez vonatkozik mind a benzinre, mind a gázolajra, valamint az LPG-re. Ennek eredményeként alacsony hőmérsékleten minden literrel nagyobb mennyiségű üzemanyagot kap, mint magasabb hőmérsékleten, mert minden liter valamivel nehezebb - így a sűrűség megnőtt. Tehát télen több energiát kap ugyanannyi pénzért, azonos mennyiséggel, és ennek megfelelően nyáron kevesebbet. Állítólag ez a hatás állítólag olyan nagy az LPG-nél, hogy pénzügyi okokból nyáron át kell váltani a benzinre - ezt néhány fórumon ajánlották. A kilométerenkénti szén-dioxid-kibocsátást a sűrűség változása, az energiafogyasztás sem befolyásolja. Saját szubjektív érzésem azonban elhiteti velem a nyári nagyobb gázfogyasztást (literben mérve!). Fogyasztási kísérletem részletei az "Energiatakarékosság az LPG-re történő átalakítással" részben találhatók. leírták, és itt nem szabad megismételni.
A Westfalen AG szíves támogatásának köszönhetően, amely nyári és téli LPG-sűrűség táblákat biztosított számunkra -30 ° C és +40 ° C közötti hőmérsékletekre, most fényt deríthetünk erre a sötétségre.
Az LPG sűrűségének hőmérsékletfüggése
Amint az a diagramból látható, az LPG sűrűsége a hőmérséklet emelkedésével szinte egyenletesen csökken, míg a nyári LPG 60% propánnal mindig 12-16 g/l körüli. Ugyanezen a hőmérsékleten egy liter LPG nyáron kissé többet nyom, mint télen. Mivel azonban a téli gázüzemű gáz értékesítésénél a hőmérséklet valamivel alacsonyabb, minden évszakban mindig kb
Szén-dioxid-kibocsátás liter liter PB-gázra különböző hőmérsékleteken
Amint a szén-dioxid-kibocsátás diagramjáról látható, a PB-gáz literenkénti szén-dioxid-kibocsátása a nyári LPG-nél mindig 40-50 g/liter LPG-vel magasabb, mint a téli LPG-nél, de még -40 ° C-on sem közelíti meg a benzin értékeit vagy dízel.
Az LPG energiatartalma különböző hőmérsékleteken
Egy liter nyári LPG energiatartalma körülbelül 0,2 kWh-val magasabb, mint a téli LPGé bármilyen hőmérsékleten, és a hőmérséklet növekedésével csökken, csakúgy, mint a sűrűség és a szén-dioxid-kibocsátás literenként. A fogyasztásnak ezért nőnie kell a hőmérséklet emelkedésével, mivel minden liter kevesebb energiát szolgáltat. Ugyanakkor minden liter kevesebb szén-dioxidot is termel, így a szén-dioxid-kibocsátásnak állandónak kell maradnia. A literenkénti fogyasztás és ezáltal az egy kilométerre eső üzemanyagköltség azonban növekszik a hőmérséklet növekedésével, mivel minden liter egyre kisebb energiamennyiséget szolgáltat, és így egyre rövidebb tartományt tesz lehetővé. A hőmérséklet minden fokának növekedésével a térfogat növekedése miatt körülbelül 0,016 kWh vagy 0,2% energiát veszít literenként. Az 5 ° C-os hőmérséklet-emelkedés körülbelül 1% -kal magasabb üzemanyagköltséget eredményez ugyanazon üzemanyag esetében, 25 ° C-os magasabb hőmérséklet pedig körülbelül 5% -kal magasabb költségeket eredményez - csak csekély hatás a most biztonságosan bekapcsolt légkondicionálás miatti további fogyasztáshoz képest.
Eredmény
Az LPG sűrűségének változása a hőmérséklet változásával nincs hatással a szén-dioxid-kibocsátásra, és csak elhanyagolhatóan csekély hatással van az üzemanyagköltségekre, feltételezve a motor összehasonlítható energiahatékonyságát. Mindkét tényezőt a vezetési viselkedés és a légkondicionáló rendszer nyári működése is sokkal nagyobb mértékben befolyásolja, mint a sűrűség változása. A Benin vagy a dízelüzemű járművel összehasonlítva az LPG nyáron és télen történő üzemeltetésének előnyei és hátrányai megegyeznek, mivel a benzin és a gázolaj sűrűsége hasonlóan változik, mint az LPG-nek, és a hatás amúgy is csak nagyon kicsi van.