A Föld mélyében lévő kőolajkészletek idővel elfogynak majd. A földgázkészletek mennyisége jóval nagyobb, és szerencsére a földgáz a belső égésű motorok hajtóanyagaként felhasználható. A földgáz ára relatíve alacsonyabb, mint a hagyományos dízelgázolajé, és alkalmazása esetén a motor alig szennyezi a környezet levegőjét.
A kőolaj-kitermelés mennyisége egy-két évtizeden belül nem fog tudni lépést tartani az igények növekedésével, ezért a járművek, a mezőgazdasági gépek üzemeltetéséhez más, alternatív megoldásokat kell igénybe venni. Az egyik lehetséges megoldás a belső égésű motorok metánnal (CH4) való üzemeltetése. Metánt tartalmaz többek között a földgáz, a biogáz, de szintetikus úton, szén-dioxid és hidrogén felhasználásával is elállítható. A metán jó motorhajtóanyag, a levegő-metán-keverék szikragyújtással meggyújtható, oktánszáma 120-nál magasabb, 1 kg metáné 1,408 Nm3 (normál köbméter), a tiszta metán fűtőértéke 32,7 MJ/Nm3. A földgáz metántartalma jellemzően 95-98%, a maradék részt etán, propán, bután, szén-dioxid és nitrogén alkotja. A biogáz tisztítás után csaknem tisztán metánból és egy kevés maradvány szén-dioxidból áll.
Belső égésű motor hajtóanyagaként a földgáz kétféle formában kerül felhasználásra: mint 200-250 bar nyomáson sűrített földgáz CNG (Compressed Natural Gas) és folyékony földgáz LNG (Liquefied Natural Gas), amely 1 bar nyomáson –162 °C vagy 10 bar nyomáson –125 °C alatti hőmérsékletű. A CNG tárolásához nagy térfogatú, nyomásálló tartályok, míg az LNG tárolásához, az alacsony hőmérséklet tartásához műszaki termosz, cryotank szükséges.
Deutz TCD 3.6 típusjelzésű, 4 hengeres, 3,6 literes, 90 kW teljesítményű földgázmotor (forrás: www.agriland.ie)
A CNG alkalmazása terjedt el először, mert technikailag egyszerűbben tárolható. A töltőállomáson vásárolható 1 kg CNG fűtőértéke kb. 1,19-1,24 liter dízelgázolajénak felel meg. Mivel a CNG-gáz olcsóbb, mint a dízelgázolaj, ezért a földgázmotorok üzemeltetése országonként 20–60%-kal olcsóbb lehet.
A földgázmotor a dízelmotorhoz képest kevésbé szennyezi a levegőt, és csendesebb járású. A földgáz könnyebb a levegőnél, ezért a földgázmotor nem annyira tűzveszélyes, mint az LPG-vel üzemelő társa.
Az Otto- vagy a dízelmotorból kis módosítással vagy akár utólagos átalakítással készíthető földgáz- (metán-) üzemeltetésre alkalmas motor. Az élvonalbeli motorgyártók kivétel nélkül készítenek CNG-üzemű motorokat a mezőgazdaság számára. A traktorgyárak – néhány kivételtől eltekintve – csak prototípus gázüzemű erőgépeket állítanak elő, a gázüzemeltetés iránti kereslet hiánya miatt. A teljesség igénye nélkül, példaképpen csak néhány új korszerű mezőgazdasági földgázmotort mutatunk be (1. kép).
DEUTZ TCD 3.6 FÖLDGÁZMOTOR
A SAME Deutz-Fahr mezőgazdasági gépek gyártója földgázzal (CNG) működtetett mezőgazdasági traktort mutatott be az Agritechnica 2015 kiállításon, amelyet a Deutz AG-vel és a Rostock Universityvel közös kutatás keretében fejlesztettek ki. Ehhez a Deutz-Fahr5120C traktorhoz ipari dízelmotort alakítottak át földgázüzemre. A Deutz TCD 3.6 földgázmotor szikragyújtású, 4 hengeres, 3,6 literes, turbófeltöltős, teljesítménye beállítástól függően 5090 kW (68–122 LE), maximális nyomatéka 480 Nm. A dízelmotoros változathoz képest ennek a földgázmotornak a kipufogógáz-utókezelő rendszere csak háromalkotós katalizátort tartalmaz, valamint nitrogénoxidrészecske-kibocsátása jóval alacsonyabb, ill. 24%-kal kevesebb széndioxid-mennyiséget produkál. Ez a földgázmotor teljesíti a Stage V környezetvédelmi előírást.
CUMMINS B 6.7N
A Cummins Westport tervezésű földgázmotorok a bevált Cummins dízelmotorok sorozatán alapulnak, és ugyanazon alkatrészekkel rendelkeznek. A közeljövő egyik legnépszerűbb mezőgazdasági dízelmotorjának földgázüzemű változata a Cummins B 6.7N típusjelzést viseli (2. kép). A motor 100%ban földgázzal üzemel, szikragyújtású, hűtött kipufogógáz-visszavezetéssel (EGR) és karbantartás nélküli háromalkotós katalizátorral rendelkezik. Ez a kompakt építésű fölgázmotor 4 ütemű, 6 hengeres, soros hengerelrendezésű, 6,7 dm3 lökettérfogatú, turbófeltöltős, amelynek maximális teljesítmény 179 kW (240 LE), legnagyobb nyomatéka 759 Nm. A Cummins B 6.7N földgázmotor levegőszennyezése a zéró közelébe esik, a Kaliforniai Légierőforrás-testület (ARB) tanúsítványával rendelkezik, amely szerint jóval túlteljesíti az EPA előírásait, például a NOx-kibocsájtása 90%-kal alacsonyabb.
Cummins B 6.7N típus jelzésű, 6 hengeres, 6,7 literes, 179 kW teljesítményű földgázmotor (forrás: www.cummins.com)
FPT Cursor 13 NG típusjelzésű, 6 hengeres, 12,9 literes, 339 kW teljesítményű földgázmotor (forrás: www.oemoffhinghway.com)
FPT CURSOR13 NG
Az FPT Industrial Cursor 13 NG típus jelzésű új földgázmotort mezőgazdasági és ipari alkalmazásokhoz tervezték (3. kép). A motor 100%-ban földgáz-üzemeltetésű, szikragyújtású, 4 ütemű, 6 hengeres, soros állóhenger elrendezésű, 12,9 literes, turbófeltöltős, amelynek maximális teljesítménye 339 kW (460 LE) 1900 1/min fordulatszámon, a legnagyobb nyomatéka 2000 Nm.
A Cursor 13 NG földgázmotor gyakorlatilag zéró levegőszennyezésű, megfelel a Stage V előírásnak, a háromalkotós katalizátor (EGR nélküli) kipufogógáz-utókezelő rendszer alkalmazásával.
MAN E3268 LE242
A német MAN Engines folyamatosan fejleszti földgázmotor-választékát, amely a 37-580 kW (50-788 LE) teljesítménykategóriát fedi le. A 2019 első negyedévtől forgalmazott MAN E3268 LE242 típusjelzésű (4. kép) mezőgazdasági földgázmotor négyütemű, 8 hengeres, V90 0 elrendezésű, 17,2 liter hengerkapacitású, 12:1 kompresszióviszonyú, egy turbófelöltős. Ez a földgázmotor beállítástól függően maximálisan 370 kW (503 LE) teljesítményű 1500 1/min fordulatszámon vagy 390 kW (530 LE) teljesítményű 1800 1/min fordulatszámon. A motorcsalád hasonló teljesítményű biogáz-üzemeltetésű motorja E3268 LE222 jelzésű, ennek kompresszióviszonya 13,6:1 értékű. A környezetbarát, nagy megbízhatóságú, kiváló mechanikai hatásfokú gázmotorok kipufogógáz-utókezelése csak oxidációs katalizátort tartalmaz.
MAN E3268 LE242 típusjelzésű, V8 hengeres, 17,2 literes, 390 kW teljesítményű földgázmotor (forrás: www.engines.man.eu)
New Holland Methane Power univerzális földgázüzemű traktor (forrás: https://tractoroftheyear.org)
NEW HOLLAND METHANE POWER TRAKTOR
Az elmúlt év végén az Agritechnica kiállításon a „Sustainable TOTY 2020” (Fenntarthatósági díj 2020) nyertese a New Holland Methane Power traktor lett (5. kép). A T6.180 alapjaira támaszkodóan formatervezett, szép traktorban szénszálas anyagból készült tartályokban 200–250 bar nyomáson tárolják a sűrített metánt vagy CNG földgázt. A traktor orrában pótsúlyhoz hasonló formában egy nagy gáztartály, míg a traktor bal oldalán – a két keréktengely között – hat darab kisebb gáztartály található. A tárolt gáz mennyisége egy műszakra elegendő a FPT NEF6 típusjelzésű, szikragyújtású, 133 kW (180 LE) teljesítményű és 740 Nm nyomatékú földgázmotor üzemeltetéséhez. A turbótöltővel rendelkező motorhoz háromalkotós katalizátor csatlakozik. A motor ugyanolyan teljesítményt nyújt, és ugyanolyan tartósságú, mint a traktorban korábban alkalmazott dízelmotor megfelelője. Az alternatív földgáz üzemanyag felhasználását, a jövő elképzelését ez a traktor valósággá teszi.
Dr. Varga Vilmos, SZIE, Gépészmérnöki Kar, Járműtechnika Tanszék
