Zkapalněný zemní plyn může jako palivo nahradit naftu

Za posledních patnáct let udělali železniční dopravci v USA značný pokrok ve snižování spotřeby paliva. I tak ale za naftu utrácejí závratné částky. Jen v roce 2012 se tyto výdaje odhadovaly na 9 miliard dolarů. Není proto divu, že se hledají alternativní cesty. Ve hře je sice bionafta, ale opravdovým hitem se může stát zkapalněný zemní plyn (LNG). Jeho výrobní cena totiž činí pouhých 0,11 dolaru za litr! Nízkou cenu udržuje především převis nabídky na americkém trhu způsobený rozvojem těžby břidlicového plynu. Díky vládní podpoře domácí produkce energie panuje optimismus, že ceny zůstanou nízké v dlouhém časovém horizontu. 

Stlačený plyn se odpařuje

Na to, jak dopravit LNG přímo do vznětového motoru, existuje několik metod. Všechny ale počítají s odpařováním stlačeného zemního plynu. Ten je tvořen metanem ochlazeným na minus 162 °C po předchozím odstranění ostatních produktů jako voda, propan a butan. Vypařování probíhá v zásobníku paliva, zatímco ve válcích se přidává nafta, která se zapaluje vysokým tlakem a používá se k zapálení plynu. V současnosti neexistuje technologie přímého vstřikování LNG do motorového válce. Proto se testuje přímé vstřikování pod vysokým tlakem v rozmezí od 344,7 do 551,6 baru a dopravování paliva naopak pod nízkým tlakem 8,6 baru. Zatím se ale neuvažuje o lokomotivě s provozem výhradně na zkapalněný zemní plyn, protože používání LNG vyžaduje přeskok jiskry ve válci a existující motory by musely být nákladně upravovány. 

Využívá se směs s naftou

LNG technologie vyvíjená ve firmě GE Transportation je založena na směsi 80 procent LNG a 20 procent nafty a využívá stávající řadu motorů GE Evolution Series. Tento poměr dovolí motoru návrat k stoprocentnímu využívání nafty v případě poruchy na systému LNG nebo při nedostupnosti čerpacích stanic na zkapalněný zemní plyn. Podobně se dělají pokusy s poměrem 90 procent LNG a 10 procent nafty. Avšak při poměru 95 procent LNG a pět procent nafty již není možné provozovat vozidlo v dieselovém režimu. Zásobníky na zkapalněný zemní plyn, přestože mají menší kapacitu, nabízejí větší provozní flexibilitu a tím i nižší provozní náklady. Navíc jsou vyjímatelné a dají se průběžně vyměňovat během běžného provozu, čímž se sníží náklady na pořizování čerpacích stanic. Vyvíjejí se i čerpací stanice, které jsou schopny doplnit palivo do lokomotivního zásobníku za 30 až 45 minut rychlostí asi 1 820 litrů za minutu. Doba tankování je sice delší než na čerpacích stanicích na naftu, zato zastávky jsou méně časté.

LNG je bezpečnější než nafta nebo plyn, poněvadž se v tekutém skupenství nevznítí a v plynném skupenství se zapaluje při dostatku kyslíku až při teplotě 537 °C. Pokud se náhodou rozlije, začne se vypařovat a rozptylovat do okolí v závislosti na vlhkosti a větru. Kryogenické zásobníky, které dodávají firmy Chart Industries a Westport Innovations, jsou dvouplášťové a mají odolat i nárazu. Vnitřní zásobník se vyrábí z nerezové oceli, ale i z hliníku, a je „zapouzdřen“ do pružného materiálu. Vnější obal bývá z uhlíkové oceli nebo také z nerezu. Prostor mezi vnějším a vnitřním obalem zásobníku je navíc z bezpečnostních důvodů vakuově utěsněný. 

Pozadu nezůstávají ani v Rusku

Loni představila společnost SINARA Group nový prototyp lokomotivy vyvinuté společně s ruským Výzkumným ústavem železniční dopravy poháněné turbínou na zkapalněný zemní plyn. Osminápravová dieselelektrická lokomotiva GT1h váží 360 tun. K pohonu generátorů využívá turbínu na LNG vybavenou usměrňovačem, který převádí napětí pro trakční motory a další zařízení na 500 V.

Ruský stroj GT1h dosahuje celkového výkonu 7,35 MW. Předchůdce tohoto stroje, který byl vyroben v roce 2007 pod označením GT1, překonal světový rekord pro lokomotivy s plynovou turbínou. Uvezl vlak o hmotnosti 16 tisíc tun na trase dlouhé 750 kilometrů průměrnou rychlostí 100 km/h. Tento stroj disponoval turbínou a generátorem, který dosahoval 6 tisíc otáček za minutu. Nové provedení s označením GTh1 je navrženo tak, aby pracovalo jak v původním režimu, tak i polovičním (3 tisíce otáček za minutu). Ruské železnice v současnosti zvažují nákup čtyřiceti lokomotiv tohoto typu.      

PROČ MÁ LNG ŠANCI SE UCHYTIT

Výrobní náklady jsou jen 0,11 dolaru za litr, tedy méně než u nafty.
Využívá se již nyní ve směsi s naftou v poměru 80 : 20 nebo 90 : 10.
Tankování do lokomotiv se plánuje rychlostí až 1 820 litrů za minutu.

Zpracováno podle IRJ.