Surugaasi kasutamine transpordis ja selle keskkonnamõju

Fossiilne kütus on orgaanilise päritoluga kütteaine, mis on tekkinud umbes 300-500 miljonit aastat tagasi. Fossiilkütused kuuluvad taastumatute ressursside hulka, mille varud ammenduvad looduses kiiremini kui taasmoodustamine toimub. Peamised fossiilkütused on nafta, kivisüsi, põlevkivi, turvas ja maagaas. Lõputöö eesmärkidest lähtuvatele ülesannetele vastavalt kujunes lõputöö struktuur. Vastavalt sellele käsitletakse esmalt fossiilsete kütuste olemusest, kasutamist ja keskkonnaprobleem. Maagaasi peamine komponent on metaan ning vähesel määral sisaldab etaani, propaani, butaani ning väärisgaaside segu. Lisaainete segu ja kogus oleneb maagaasi leiukohast. Maagaasis on metaani umbes 98%, samuti sõltub leiukohast. Maagaasist on võimalik saada erinevaid gaaskütuseid: surugaasi (CNG) ja veeldatud gaasi (LNG). Surugaas ja veeldatud gaas koosnevad mõlemad metaanist. Lisaks on olemas veeldatud naftagaas (LPG), mis koosneb propaanist, butaanist ja teistest hargenenud ahelaga alkaanide segust. Kaasajal pööratakse järjest suuremat tähelepanu maagaasile, mis on komprimeeritav või täiendavat ka biogaasiga. Surugaas on kokkusurutud maagaas gaasilises olekus, mis komprimeeritakse rõhuni 250 bar. CNG on kõige puhtama põlemisprotseduuriga kütus, sest põhikomponendiks on metaan. Täielikul põlemisel muundub metaan süsihappegaasiks ja veeauruks. CNG loetakse taastuvaks loodusvaraks, sest kui maagaasi varud ammenduvad, siis saab seda asendada biogaasist pärit biometaaniga. Töös antakse ülevaade surugaasi kasutamise trendidest maailmas ja Eestis. Eesti Gaasi AS-i andmetel on surugaasi müük Eestis tõusu teel. 2018. aasta seisuga müüdi CNG-d 8 miljonit m3 ning prognoositakse müügitõusu. AS Eesti Gaasi üheks plaaniks on rajada kogu Eestit katvat CNG tanklate võrgustikku. Hetkel on Eestis 11 CNG, mis on püsitatud Eesti Gaasi AS-i poolt ja Alexela Energia OÜ on ehitanud neli ning neli tanklat on ehitamisjärgus. Surugaasil töötavate autode arv on kasvanud aastate jooksul. Maailmas on ligikaudu 18 miljonit sõidukit, mis kasutavad kütusena CNG-d. Eestis on liikvel kuskil 2460 sõidukit. Surugaasil töötavat autot on sama lihtne tankida, kui diislil või bensiinil sõitvat sõidukit. Kui võrrelda erinevaid kütusete hindasid, siis maagaasil töötav auto on inimestele kõige hinnasõbralikum. Ühes aastas säästaks inimene surugaasil töötava autoga diiselkütuse pealt ca 600 eurot ning bensiini mootoriga üle 900 euro. Euroopa riikides on CNG järgi kõige suurem nõudlus Itaalias, kus rohkem kui miljon sõidukit kasutab CNG-d. See tuleneb sellest, et CNG hind on võrreldes diisli hinnaga poole odavam. Maagaasi võib pidada kõige puhtamaks fossiilseks kütuseks, sest täielikul põlemisel eraldub süsinikdioksiid ja veeaur. Võrreldes maagaasi nafta ja söega siis õhuheitmeid tekib maagaasi kasutamisega tunduvalt vähem. Euroopa Liit on paika seadnud „Kliima- ja energiapoliitika raamistiku aastani 2030“, mille eesmärgiks on suurendada transpordisektoris taastuvaenergia kasutamist kütusena ja CO2 heitmete vähendamist. Surugaasi tanklad on ehitatud selliselt, et võimalikud riskid ja mõjud ümbritsevale keskkonnale ning inimasutusele oleksid minimaalsed. Tanklad on tavaliselt varustatud vastavalt nõuetele, pulberkustutid, hoiatusmärgid, avariinupp. Õnnetuse või avarii korral võib tekkida erinevaid kahjustusi tanklat ümbritsevale taimestikule, hoonetele, seadmetele ning isegi inimestele. Gaasi süttimisel tekkiv leek on nähtav, samas põlemis ulatus ja levik sõltuvad gaasi hoiustamisest. Kui gaas kohe pärast mahutist väljapääsemist ei süttinud tekib gaasipilv. Pilv levib mööda ruumi laiali ning liikumissuund oleneb tuulest, rõhust ja kompressoorihoone ventilatsioonist. Õnnetuste vältimiseks peab kõikidel surve all olevatel mahutitel/seadmetel olema tunduvalt suurem maksimaalne vastupanurõhk, et tagada ohutus. Lõputöös püstitatud eesmärgid said täidetud. Töö esimese peatükis anti ülevaade erinevatest kütuste liikidest ja olukorras. Teine peatükk on pühendatud surugaasi mõiste selgitamisele ning võrreldakse erinevaid gaasikütuseid. Kolmandas peatükis on ülevaade surugaasi tanklate kohta, palju neid on ehitatud, millised need välja näevad ning kuidas toimivad. Kolmandas peatükis on alapeatükid, kus kirjeldatakse, millised on surugaasil töötavad autod. Uuriti, kui palju on odavam sõita surugaasil töötava autoga võrreldes diiselkütust kasutava autoga. Neljandas peatükis on juttu CNG kasutamisest Euroopa riikides. Viimane peatükk on pühendatud keskkonnamõjule, et kui palju puhtam kütus on CNG võrreldes teiste fossiilkütustega.

The titled of this bachelor thesis is The use of compressed natural gas in transport sector and its environmental impact. The goals of this bachelor thesis were all completed. The first chapter of the work gives an overview of the different types of fuels and the situation in the world. The second chapter is dedicated to compressed gas, also comparing different gas fuels. The third chapter gives an overview of CNG filling stations, the amount of them, how they look like and work. In the third chapter there are subchapters describing what cars are using CNG. The author has researched how much cheaper it is to use or drive a NGV compared to a diesel-fuelled car. The fourth chapter discusses the use of CNG in European countries. The last chapter is devoted to the environmental impact, describing the clean consistence of CNG compared to others fossil fuels. Organic fuel is made up from fossil fuels, that has been produced about 300-500 million years ago. Fossil fuels are among the non-renewable resources whose reserves are depleted faster than recreation is happening. The main fossil fuels are oil, coal, oil shale, peat and natural gas. The structure of the thesis was based on the goals, that were set. Accordingly, the first chapter talks about, what fossil fuels are in general, where we use that and what are the environmental problems. The main component of natural gas is methan and to a small extent it contains ethane, propane, butane and noble gases. The mixture and amount of additives depends on the location of the natural gas. Same goes to amount of methane in the gas, it depends on the location. Usually natural gas contains 98% of methane. In the natural gas it is possible to obtain different gas fuels, like compressed gas (CNG) and liquefied gas (LNG). Compressed gas and liquefied gas both contain methane. Also, there is liquefied petroleum gas which consists of propane, butane and other branched chain alkanes. In the modern world more attention is being paid to natural gas, what can be compressed and there is a possibility to replace it with biogas. Compressed gas is made by compressing natural gas to 250 bar. CNG is the fuel with the cleanest combustion procedure, because the main component is methane. During CNG’s full combustion, the methane is converted to carbon dioxide and water vapor. CNG is considered to be a renewable fossil fuel because natural gas can be replaced with biogas. The thesis gives an overview about the usage of compressed gas and the trends in the world and in Estonia. According to Eesti Gaas AS statistics the sales of CNG in Estonia are increasing. As of 2018 CNG was sold 8 million m3 in total. The major goal of AS Eesti Gaas is to establish a network of CNG filling stations covering the whole Estonia. Currently in Estonia there are 11 CNG filling stations, which have been built by Eesti Gaas and Alexela Energia OÜ. Four filling stations are under construction as well. CNG filling stations are constructed to minimize the potential risks and impacts on the surrounding environment and people. Stations are usually equipped according to requirements, powder extinguishers, warning sings, emergency knob. The number of natural gas vehicles (NGV) has increased over the years. In the world there are approximately 18 million cars that use CNG as a fuel. In Estonia there are 2460 vehicles. Natural gas vehicles are also easy to refuel. Comparing different fuel prices, cars functioning with natural gas work with the cheapest fuels that are currently being used. Throughout one year, person would save about 600 euros on diesel fuel and 900 euros on gasoline, if they use CNG as a fuel. The highest demand of the CNG is in Italy, where more than one million vehicles are using CNG. This is because the price of CNG is cheaper than the price of diesel. Natural gas can be considered as the cleanest fossil fuels because during full combustion it emits carbon dioxide and water vapor. Compared to a natural gas with oil and coal the air emissions are much lower that with natural gas. The European Union has set up „2030 Energy Strategy“ which is aimed to increase the use of renewable energy as a fuel and reducing CO2 emissions in the transport sector.