Sekcja 1: Klasyfikacja podstacji-tankowania CNG
Stacje tankowania CNG dzielą się głównie na trzy typy: stacje macierzyste, stacje standardowe i-podstacje. Stacje macierzyste zazwyczaj pobierają gaz z rurociągów-wysokociśnieniowych; tankują naczepy rurowe CNG (ciężarówki z butlami z gazem), odpowiadają za transport gazu do podstacji-, a także bezpośrednio tankują poszczególne pojazdy CNG. Stacje standardowe pobierają gaz głównie z miejskich sieci rurociągów średnio-ciśnieniowych w celu bezpośredniego tankowania pojazdów CNG. Z drugiej strony-podstacje wykorzystują naczepy rurowe CNG jako źródło gazu i są przeznaczone wyłącznie do tankowania pojazdów CNG. Warto zauważyć, że stacje standardowe pobierające gaz bezpośrednio z sieci gazociągów ziemnych-często charakteryzujące się dużymi przepływami-mogą znacząco obciążać miejską sieć gazową. Może to potencjalnie zakłócać dostawy gazu do odbiorców indywidualnych i przemysłowych; dlatego też wybór miejsca na stację standardową wymaga wszechstronnego i dokładnego rozważenia. Obecnie najbardziej rozpowszechnioną konfiguracją jest model stacji „matki-podstacji”, w ramach której podstacje dzieli się-na dwa typy: podstacje konwencjonalne i podstacje-hydrauliki. W kolejnych sekcjach zagłębimy się w szczegóły techniczne i cechy konwencjonalnych podstacji-tankowania.
Szczegółowa analiza konwencjonalnych podstacji-tankowania CNG
Skupimy się teraz szczególnie na konwencjonalnych podstacjach tankowania CNG-, szczegółowo badając ich zasady działania i kluczowe funkcje.
Podstacje-hydrauliki CNG do tankowania
Technologia konwencjonalnych podstacji-tankowania CNG opiera się głównie na tradycyjnych systemach wspomagania-opartych na sprężarkach gazu. Tego typu podstacje-są zwykle budowane w lokalizacjach, gdzie w bezpośrednim sąsiedztwie nie ma istniejących rurociągów gazu ziemnego. Często są one lokalizowane na obszarach miejskich, aby zapewnić wygodne usługi tankowania pojazdów, lub w wiejskich strefach przemysłowych i innych regionach, w których nie ma ułożonych gazociągów, gdzie służą jako źródło zaopatrzenia w energię z gazu ziemnego. Na stacji macierzystej gaz ziemny jest sprężany i magazynowany; następnie sprężony gaz ziemny-pod ciśnieniem do 25 MPa-jest transportowany do podstacji-specjalistycznymi pojazdami transportowymi (naczepami rurowymi). Następnie-podstacja przystępuje do tankowania poszczególnych pojazdów CNG. W przypadku-podstacji znajdujących się w strefach przemysłowych proces operacyjny jest następujący: gaz ziemny o niskim-lub średnim-ciśnieniu jest sprężany za pomocą sprężarek do ciśnienia w zakresie 20–25 MPa. Następnie jest on sprężany w specjalistyczne stalowe cylindry lub wiązki rur, które montuje się na przyczepach-opartych na płozach wyposażonych w mechanizmy holownicze. Pojazdy te transportują gaz ziemny do-podstacji, gdzie łączą się z systemem-rozładunku gazu i urządzeniami-regulującymi ciśnienie CNG, aby ułatwić przesyłanie gazu. Po przejściu przez płozę-redukującą ciśnienie w celu obniżenia-ciśnienia gazu ziemnego pod wysokim ciśnieniem do-określonego przez użytkownika zakresu 0,2–0,4 MPa, gaz trafia do sieci rurociągów dystrybucyjnych i staje się dostępny do spożycia przez użytkowników.
Schemat architektoniczny konwencjonalnej stacji córki CNG przedstawiono poniżej:
Architektura i proces konwencjonalnej stacji córki CNG
Przebieg procesu w przypadku konwencjonalnej stacji córki CNG przebiega w następujący sposób: kiedy przyczepa CNG dociera do stacji, łączy się ona z kolumną rozładunkową gazu za pomocą-wysokociśnieniowego węża rozładunkowego. Wykorzystuje się tu dwie odrębne linie: pierwsza to linia „bezpośredniego zasilania”, która wykorzystuje ciśnienie panujące w cylindrach przyczepy do bezpośredniego tankowania pojazdów. Linia ta wykorzystuje-zespoły butli do przechowywania gazu znajdujące się na miejscu-zespoły niskiego-, średniego- i wysokiego-ciśnienia-w celu uzupełnienia zbiornika paliwa pojazdu do ciśnienia 20 MPa. Kiedy ciśnienie w rzędach butli magazynujących spadnie poniżej 20 MPa, aktywuje się druga-linia „ciśnieniowa”-; rozpoczyna pracę sprężarka, pobierając gaz ziemny z cylindrów przyczepy w celu przywrócenia ciśnienia w zasobnikach do wartości 20 MPa.
Kluczowe wyposażenie konwencjonalnej stacji córki CNG obejmuje montowany na płozach-zespół kompresora gazu i jego układ doładowania, zespoły butli do magazynowania gazu (o łącznej pojemności 8 m³), dystrybutory gazu (wykorzystujące technologię tankowania „trój-liniową”), kolumnę rozładowczą gazu, a także systemy bezpieczeństwa i sprzętu do dystrybucji energii (takie jak kompaktowe transformatory podstacyjne).
Następnie zbadamy właściwości techniczne i architekturę hydraulicznej stacji córki CNG. Hydrauliczne stacje dodatkowe są zwykle budowane w lokalizacjach,-często na obszarach miejskich-gdzie w pobliżu stacji tankowania nie ma istniejącej infrastruktury rurociągów gazu ziemnego, co umożliwia im świadczenie usług tankowania pojazdów. Stacja tego typu wykorzystuje hydrauliczny układ doładowania, który zastępuje tradycyjny system doładowania oparty na-sprężarce gazu. Charakteryzuje się wysokim stopniem integracji systemu, dużą wydajnością tankowania, łatwością instalacji i niskimi kosztami eksploatacji. Jego schemat architektoniczny pokazano poniżej:
Architektura i proces hydraulicznej stacji córki CNG
Przebieg procesu w przypadku dodatkowej stacji hydraulicznej CNG jest następujący: Po przybyciu naczepy CNG na stację szybko{0}}złącza łączą wąż zasilający płyn pod wysokim ciśnieniem, wąż powrotny płynu pod wysokim-ciśnieniem, wiązkę gazu sterującego i wąż wylotowy CNG- pod wysokim ciśnieniem z zespołem płozy hydraulicznej stacji córki. Gdy system będzie gotowy,-wysokociśnieniowa pompa hydrauliczna rozpoczyna pracę. Automatyczny system sterowania PLC otwiera zawór wlotowy cieczy i zawór wylotowy gazu pierwszej butli magazynującej, jednocześnie zamykając zawór zwrotny cieczy. Powoduje to wtryskiwanie-ciekłego medium pod wysokim ciśnieniem-w szczególności oleju hydraulicznego o niskiej-lotności-do cylindra magazynującego w celu utrzymania ciśnienia gazu w zbiornikach magazynujących ciężarówki z butlą na poziomie od 20 do 22 MPa. CNG przepływa z wylotu gazu z butli przez-wysokociśnieniowy wąż CNG do zbiornika buforowego umieszczonego na płozach-podstacji hydraulicznej. Następnie jest przesyłany rurociągiem wysokociśnieniowym-do dystrybutora CNG w celu tankowania pojazdów-napędzanych CNG. Po wyładowaniu około 95% gazu ziemnego automatyczny system sterowania wydaje polecenie zamknięcia zaworów wlotu cieczy i wylotu gazu danej butli magazynowej, jednocześnie otwierając zawór powrotny cieczy. Umożliwia to-spływ ciekłego medium pod wysokim ciśnieniem z cylindra z powrotem do zbiornika magazynowego znajdującego się na płozie, napędzany połączonymi siłami resztkowego ciśnienia gazu i grawitacji. Następnie otwierają się zawory wlotu i wylotu cieczy w drugiej butli magazynującej i zaczyna ją napełniać ciecz pod wysokim ciśnieniem. Proces ten trwa do momentu, aż większość ciekłego medium z pierwszego cylindra magazynowego powróci do zbiornika magazynowego. Podczas tej operacji system sterowania programem PLC zapewnia, że osiem cylindrów magazynujących działa sekwencyjnie, podczas gdy siłowniki pneumatyczne otwierają i zamykają zawory wlotowe i wylotowe każdego cylindra dokładnie tak, jak nakazuje program sterujący PLC. Gdy ciężarówka z butlami zakończy rozładunek gazu, personel musi jedynie przełączyć-szybkozłącze na następną ciężarówkę z butlami,-proces przenoszenia zajmuje około 3–5 minut-, aby zapewnić nieprzerwane działanie stacji tankowania.
Kluczowe elementy wyposażenia podstacji-do tankowania hydraulicznego obejmują zespół płozy-podstacji hydraulicznej (składający się z konstrukcji płozy, układu wspomagania itp.), szafę sterowniczą, urządzenia doprowadzające powietrze do przyrządów, dystrybutor CNG (wykorzystujący technologię tankowania-jednoliniową), system bezpieczeństwa oraz sprzęt do transformacji i dystrybucji energii (taki jak transformatory skrzynkowe-). W następnej sekcji zagłębimy się w metodologię doboru sprzętu do podstacji-tankowania CNG.
Obecnie stacje tankowania pojazdów CNG obsługują przede wszystkim autobusy miejskie i taksówki. W rezultacie zarówno ich perspektywy rynkowe, jak i możliwości dostaw gazu są ograniczone przepisami urbanistycznymi, co skutkuje pewnymi nieodłącznymi ograniczeniami. Chociaż konwencjonalne stacje dodatkowe i hydrauliczne stacje dodatkowe ostatecznie dostarczają ten sam produkt,-przynosząc identyczne przychody-, różnice w wyposażeniu procesowym powodują różnice w początkowych kosztach inżynieryjnych i kosztach operacyjnych.
Dobór wyposażenia dla stacji córki CNG
Stanowi to kluczową fazę w procesie poszukiwania rozwiązania technicznie solidnego i ekonomicznie opłacalnego. Wpływa to nie tylko na kontrolę kosztów projektu, ale jest również istotne dla minimalizacji kosztów operacyjnych. Koszty całkowite w całym cyklu życia projektu składają się z początkowego kosztu inżynieryjnego i kosztów operacyjnych poniesionych w okresie świadczenia usługi. Dlatego też oceniając i porównując alternatywne projekty inżynieryjne, nie należy skupiać się wyłącznie na kosztach inżynieryjnych poniesionych na etapie budowy, ale także w pełni uwzględnić długoterminowe-koszty operacyjne na etapie serwisowania.
Kompleksowa analiza stanowi podstawę doboru sprzętu; jego celem jest efektywna alokacja i wykorzystanie zasobów i kapitału w celu maksymalizacji zwrotu z inwestycji. W procesie selekcji można zastosować różne metodologie porównywania korzyści z kosztami, począwszy od porównań kompleksowych po porównania częściowe. Niezależnie od przyjętej metody, konieczne jest zachowanie zasady spójności w obliczeniach parametrów zarówno korzyści, jak i kosztów, zapewniając w ten sposób porównywalność różnych proponowanych rozwiązań.
Powszechnie stosowane metody selekcji porównawczej obejmują metodę porównania korzyści, metodę porównania kosztów i metodę ceny minimalnej. Wśród nich szczególnie wnikliwa jest *wewnętrzna stopa zwrotu z inwestycji przyrostowej*-specyficzna technika w ramach metody porównania korzyści-. Obliczając finansową wewnętrzną stopę zwrotu (IRR) z inwestycji przyrostowej pomiędzy alternatywnymi rozwiązaniami i porównując ją z wcześniej ustaloną stopą referencyjną, metoda ta zapewnia jasne i intuicyjne odzwierciedlenie różnic w wynikach ekonomicznych pomiędzy różnymi opcjami. W środowisku gospodarki rynkowej, gdzie maksymalizacja zysku jest nieodłączną naturą kapitału, metoda ta okazuje się mieć ogromne znaczenie podczas oceny porównawczej propozycji projektów.
Przegląd podstawowego wyposażenia konwencjonalnych stacji dodatkowych
W budowie stacji-córek CNG niezastąpioną rolę odgrywają konwencjonalne stacje-córki, w dużej mierze określone przez ich specyficzny zestaw kluczowych urządzeń. Te podstawowe elementy są nie tylko krytyczne dla kontroli kosztów projektu, ale także bezpośrednio wpływają na optymalizację wydatków operacyjnych. W związku z tym, podczas oceny i porównania alternatywnych propozycji projektów, kompleksowa ocena tego sprzętu staje się kluczowym krokiem w określeniu rozwiązania technicznie solidnego i racjonalnego ekonomicznie.
Przegląd podstawowego wyposażenia hydraulicznych stacji dodatkowych
W budowie stacji-córek CNG kluczową rolę odgrywają stacje-córki hydrauliczne, wyróżniające się unikalnym zestawem specjalistycznych urządzeń. Te podstawowe elementy są nie tylko niezbędne do kontrolowania kosztów inwestycji w projekcie, ale mają także bezpośredni wpływ na zwiększenie efektywności operacyjnej. Podczas procesu oceny i porównywania alternatywnych propozycji-dogłębna analiza tego sprzętu stanowi kluczowy krok w określeniu optymalnego rozwiązania technicznego i ekonomicznego.
