Ενότητα 1: Ταξινόμηση υποσταθμών ανεφοδιασμού CNG-
Οι σταθμοί ανεφοδιασμού CNG κατηγοριοποιούνται κυρίως σε τρεις τύπους: μητρικούς σταθμούς, τυπικούς σταθμούς και υπο-σταθμούς. Οι μητρικοί σταθμοί συνήθως αντλούν αέριο από αγωγούς υψηλής-πίεσης. ανεφοδιάζουν με καύσιμα ρυμουλκούμενα με σωλήνες CNG (φορτηγά με φιάλες υγραερίου), είναι υπεύθυνοι για τη μεταφορά αερίου σε υπο-σταθμούς και επίσης ανεφοδιάζουν απευθείας μεμονωμένα οχήματα CNG. Οι τυπικοί σταθμοί αντλούν αέριο κυρίως από αστικά δίκτυα αγωγών μέσης-πίεσης για τον απευθείας ανεφοδιασμό οχημάτων CNG. Οι υπο-σταθμοί, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιούν ρυμουλκούμενα με σωλήνα CNG ως πηγή αερίου και είναι αφιερωμένοι αποκλειστικά στον ανεφοδιασμό οχημάτων CNG. Αξίζει να σημειωθεί ότι, επειδή οι τυπικοί σταθμοί αντλούν φυσικό αέριο απευθείας από το δίκτυο αγωγών φυσικού αερίου-που συχνά περιλαμβάνουν υψηλούς ρυθμούς ροής{10}}μπορεί να ασκήσουν σημαντικό φορτίο στο αστικό δίκτυο φυσικού αερίου. Αυτό θα μπορούσε ενδεχομένως να διαταράξει την παροχή αερίου σε οικιακούς και βιομηχανικούς χρήστες. Ως εκ τούτου, η επιλογή μιας τοποθεσίας για έναν τυπικό σταθμό απαιτεί ολοκληρωμένη και προσεκτική εξέταση. Επί του παρόντος, το μοντέλο "μητρικού-υποσταθμού" είναι η πιο διαδεδομένη διαμόρφωση, εντός της οποίας οι υπο-υποσταθμοί ταξινομούνται περαιτέρω σε δύο τύπους: συμβατικούς υπο-υποσταθμούς και υδραυλικούς υποσταθμούς. Στις επόμενες ενότητες, θα εμβαθύνουμε στις τεχνικές λεπτομέρειες και τα χαρακτηριστικά των υποσταθμών συμβατικού ανεφοδιασμού-.
Λεπτομερής Ανάλυση Υποσταθμών Συμβατικού ανεφοδιασμού CNG-
Τώρα θα επικεντρωθούμε ειδικά στους συμβατικούς υποσταθμούς ανεφοδιασμού με καύσιμο CNG, διερευνώντας σε βάθος τις αρχές λειτουργίας και τα βασικά χαρακτηριστικά τους.
Υποσταθμοί ανεφοδιασμού υδραυλικού CNG
Η τεχνολογία πίσω από τους συμβατικούς υποσταθμούς ανεφοδιασμού με καύσιμο CNG βασίζεται κυρίως σε παραδοσιακά συστήματα ενίσχυσης που βασίζονται σε συμπιεστές αερίου-. Αυτοί οι τύποι υπο-σταθμών κατασκευάζονται συνήθως σε τοποθεσίες όπου δεν υπάρχουν υπάρχοντες αγωγοί φυσικού αερίου σε άμεση γειτνίαση. Συχνά τοποθετούνται εντός αστικών περιοχών για να παρέχουν βολικές υπηρεσίες ανεφοδιασμού για οχήματα ή σε αγροτικές βιομηχανικές ζώνες και άλλες περιοχές που δεν έχουν τοποθετημένους αγωγούς φυσικού αερίου, όπου χρησιμεύουν ως πηγή παροχής ενέργειας φυσικού αερίου. Στον μητρικό σταθμό, το φυσικό αέριο συμπιέζεται και αποθηκεύεται. στη συνέχεια, συμπιεσμένο φυσικό αέριο-με πίεση στα 25 MPa-μεταφέρεται στον υπο-σταθμό μέσω εξειδικευμένων οχημάτων μεταφοράς (σωληνωτά τρέιλερ). Στη συνέχεια, ο υποσταθμός προχωρά στον ανεφοδιασμό μεμονωμένων οχημάτων CNG. Για υπο-σταθμούς που βρίσκονται σε βιομηχανικές ζώνες, η λειτουργική διαδικασία είναι η εξής: Το φυσικό αέριο χαμηλής-ή μέσης{15}}πίεσης ενισχύεται από συμπιεστές σε εύρος πίεσης 20–25 MPa. Στη συνέχεια συμπιέζεται σε εξειδικευμένους χαλύβδινους κυλίνδρους ή δέσμες σωλήνων, οι οποίοι είναι τοποθετημένοι σε μονάδες ρυμουλκούμενων{19}}με βάση ολίσθησης εξοπλισμένες με μηχανισμούς ρυμούλκησης. Αυτά τα οχήματα μεταφέρουν το φυσικό αέριο στον υπο-υποσταθμό, όπου συνδέονται με ένα-σύστημα εκφόρτωσης αερίου και τον εξοπλισμό ρύθμισης πίεσης{23}}CNG για τη διευκόλυνση της μεταφοράς αερίου. Αφού περάσει από μια πίεση-μείωσης ολίσθησης για τη μείωση του φυσικού αερίου υψηλής
Το αρχιτεκτονικό διάγραμμα για ένα συμβατικό θυγατρικό σταθμό CNG φαίνεται παρακάτω:
Αρχιτεκτονική και διαδικασία ενός συμβατικού θυγατρικού σταθμού CNG
Η ροή διεργασίας για ένα συμβατικό θυγατρικό σταθμό CNG λειτουργεί ως εξής: Όταν ένα ρυμουλκούμενο CNG φτάνει στο σταθμό, συνδέεται με μια στήλη εκφόρτωσης αερίου μέσω ενός εύκαμπτου σωλήνα εκφόρτωσης υψηλής-πίεσης. Εδώ χρησιμοποιούνται δύο διακριτές γραμμές: η πρώτη είναι μια γραμμή "άμεσης τροφοδοσίας", η οποία αξιοποιεί την εγγενή πίεση εντός των κυλίνδρων του ρυμουλκούμενου για να ανεφοδιάζει απευθείας τα οχήματα. Αυτή η γραμμή χρησιμοποιεί τις συστοιχίες κυλίνδρων αποθήκευσης αερίου στο χώρο του σταθμού-που αποτελούνται από τράπεζες χαμηλής-, μεσαίας- και υψηλής-πίεσης-για την αναπλήρωση του ρεζερβουάρ καυσίμου ενός οχήματος μέχρι πίεση 20 MPa. Όταν η πίεση εντός των συστοιχιών κυλίνδρων αποθήκευσης πέσει κάτω από τα 20 MPa, ενεργοποιείται η δεύτερη-γραμμή ή η γραμμή "πίεσης"-. ο συμπιεστής ξεκινά τη λειτουργία, αντλώντας φυσικό αέριο από τους κυλίνδρους του ρυμουλκούμενου για να επαναφέρει την πίεση στις τράπεζες αποθήκευσης στα 20 MPa.
Ο βασικός εξοπλισμός σε ένα συμβατικό θυγατρικό σταθμό CNG περιλαμβάνει τη μονάδα συμπιεστή αερίου τοποθετημένη σε ολίσθηση-και το σύστημά της ενίσχυσης, τις συστοιχίες κυλίνδρων αποθήκευσης αερίου (με συνολική χωρητικότητα 8 m³), τους διανομείς αερίου (που χρησιμοποιούν τεχνολογία ανεφοδιασμού "τρεις-γραμμών), τα συστήματα διανομής φυσικού αερίου και συστήματα ασφαλείας εκφόρτωσης μετασχηματιστές).
Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε τα τεχνικά χαρακτηριστικά και την αρχιτεκτονική ενός θυγατρικού σταθμού υδραυλικού CNG. Οι θυγατρικοί υδραυλικοί σταθμοί κατασκευάζονται συνήθως σε τοποθεσίες-συχνά εντός αστικών περιοχών-όπου δεν υπάρχει διαθέσιμη υποδομή αγωγών φυσικού αερίου κοντά στο σταθμό ανεφοδιασμού, επιτρέποντάς τους έτσι να παρέχουν υπηρεσίες ανεφοδιασμού σε οχήματα. Αυτός ο τύπος σταθμού χρησιμοποιεί ένα υδραυλικό σύστημα ενίσχυσης για να αντικαταστήσει το παραδοσιακό σύστημα ενίσχυσης-που βασίζεται σε συμπιεστή αερίου. Διαθέτει υψηλό βαθμό ολοκλήρωσης συστήματος, ισχυρή ικανότητα ανεφοδιασμού, ευκολία εγκατάστασης και χαμηλό λειτουργικό κόστος. Το αρχιτεκτονικό του διάγραμμα φαίνεται παρακάτω:
Αρχιτεκτονική και Διαδικασία Θυγατρικού Σταθμού Υδραυλικού CNG
Η ροή της διαδικασίας για έναν θυγατρικό σταθμό υδραυλικού CNG είναι η εξής: Κατά την άφιξη του τρέιλερ CNG στο σταθμό, χρησιμοποιούνται σύνδεσμοι γρήγορης{{0}σύνδεσης για τη σύνδεση του εύκαμπτου σωλήνα παροχής υγρού υψηλής Μόλις το σύστημα είναι έτοιμο, ξεκινά η-υδραυλική αντλία υψηλής πίεσης. Το σύστημα αυτόματου ελέγχου PLC ανοίγει τη βαλβίδα εισόδου υγρού και τη βαλβίδα εξόδου αερίου του πρώτου κυλίνδρου αποθήκευσης ενώ ταυτόχρονα κλείνει τη βαλβίδα επιστροφής υγρού. Αυτό εγχέει ένα-υγρό μέσο υψηλής πίεσης-συγκεκριμένα, ένα υδραυλικό λάδι χαμηλής{10}}πτητικότητας-στον κύλινδρο αποθήκευσης για να διατηρήσει την πίεση του αερίου στα δοχεία αποθήκευσης του κυλινδρικού φορτηγού μεταξύ 20 και 22 MPa. Το CNG ρέει από την έξοδο αερίου του κυλίνδρου αποθήκευσης, μέσω ενός εύκαμπτου σωλήνα CNG υψηλής Στη συνέχεια, μεταφέρεται μέσω σωληνώσεων υψηλής πίεσης στον διανομέα CNG για ανεφοδιασμό οχημάτων που κινούνται με CNG. Όταν έχει εκφορτιστεί περίπου το 95% του φυσικού αερίου, το αυτόματο σύστημα ελέγχου εκδίδει εντολή να κλείσουν οι βαλβίδες εισόδου και εξόδου υγρού του συγκεκριμένου κυλίνδρου αποθήκευσης, ανοίγοντας ταυτόχρονα τη βαλβίδα επιστροφής υγρού. Αυτό επιτρέπει στο υγρό μέσο υψηλής{23}πίεσης εντός του κυλίνδρου να ρέει πίσω στη δεξαμενή αποθήκευσης που βρίσκεται στην ολίσθηση, οδηγούμενο από τις συνδυασμένες δυνάμεις της υπολειπόμενης πίεσης αερίου και της βαρύτητας. Στη συνέχεια, οι βαλβίδες εισόδου και εξόδου υγρού του δεύτερου κυλίνδρου αποθήκευσης ανοίγουν και το υγρό υψηλής{25}πίεσης αρχίζει να τον γεμίζει. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται έως ότου το μεγαλύτερο μέρος του υγρού μέσου από τον πρώτο κύλινδρο αποθήκευσης επιστρέψει στη δεξαμενή αποθήκευσης. Καθ' όλη τη διάρκεια αυτής της λειτουργίας, το σύστημα ελέγχου προγράμματος PLC διασφαλίζει ότι οι οκτώ κύλινδροι αποθήκευσης λειτουργούν σε διαδοχική περιστροφή, ενώ οι πνευματικοί ενεργοποιητές ανοίγουν και κλείνουν τις βαλβίδες εισόδου και εξόδου κάθε κυλίνδρου ακριβώς όπως υπαγορεύεται από το πρόγραμμα ελέγχου PLC. Μόλις ένα φορτηγό με κύλινδρο ολοκληρώσει την εκφόρτιση του αερίου του, το προσωπικό χρειάζεται μόνο να αλλάξει τη-σύζευξη ταχείας σύνδεσης στο επόμενο φορτηγό με κύλινδρο-μια διαδικασία μεταφοράς που διαρκεί περίπου 3 έως 5 λεπτά-για να διασφαλιστεί η αδιάλειπτη λειτουργία του σταθμού ανεφοδιασμού.
Τα βασικά στοιχεία εξοπλισμού του υπο-σταθμού υδραυλικού ανεφοδιασμού περιλαμβάνουν το συγκρότημα ολισθητήρα υδραυλικού υπο-σταθμού (που περιλαμβάνει τη δομή ολίσθησης, το σύστημα ενίσχυσης, κ.λπ.), τον πίνακα ελέγχου, τον εξοπλισμό παροχής αέρα οργάνων, τον διανομέα CNG (με χρήση εξοπλισμού μονής-γραμμής ανεφοδιασμού, την τεχνολογία μετασχηματισμού τροφοδοσίας και τροφοδοσίας μετασχηματιστές τύπου box-. Στην επόμενη ενότητα, θα εμβαθύνουμε στη μεθοδολογία για την επιλογή εξοπλισμού για υποσταθμούς ανεφοδιασμού CNG.
Επί του παρόντος, οι σταθμοί ανεφοδιασμού οχημάτων CNG εξυπηρετούν κυρίως δημοτικά λεωφορεία και ταξί. Κατά συνέπεια, τόσο οι προοπτικές αγοράς τους όσο και η δυναμικότητα εφοδιασμού με φυσικό αέριο περιορίζονται από τους πολεοδομικούς κανονισμούς, με αποτέλεσμα ορισμένους εγγενείς περιορισμούς. Αν και οι συμβατικοί θυγατρικοί σταθμοί και οι υδραυλικοί θυγατρικοί σταθμοί παράγουν τελικά το ίδιο προϊόν-αποφέροντας ίδια έσοδα-οι διαφορές στον εξοπλισμό διεργασίας τους έχουν ως αποτέλεσμα διακυμάνσεις στο αρχικό κόστος μηχανικής και στις λειτουργικές δαπάνες.
Επιλογή εξοπλισμού για θυγατρικούς σταθμούς CNG
Αυτό αποτελεί μια κρίσιμη φάση για τον εντοπισμό μιας τεχνικά ορθής και οικονομικά βιώσιμης λύσης. Δεν επηρεάζει μόνο τον έλεγχο του κόστους του έργου, αλλά είναι επίσης ζωτικής σημασίας για την ελαχιστοποίηση των λειτουργικών δαπανών. Κατά τη διάρκεια ολόκληρου του κύκλου ζωής ενός έργου, το συνολικό κόστος είναι ένας συνδυασμός του αρχικού κόστους μηχανικής και του λειτουργικού κόστους που προέκυψε κατά τη διάρκεια της περιόδου υπηρεσίας. Επομένως, κατά την αξιολόγηση και τη σύγκριση εναλλακτικών σχεδίων μηχανικής, δεν πρέπει να εστιάσετε μόνο στο κόστος μηχανικής που προέκυψε κατά τη φάση της κατασκευής, αλλά και να λάβετε πλήρως υπόψη τις μακροπρόθεσμες{3}}λειτουργικές δαπάνες κατά τη φάση της υπηρεσίας.
Μια ολοκληρωμένη ανάλυση χρησιμεύει ως βάση για την επιλογή εξοπλισμού. στόχος του είναι η αποτελεσματική κατανομή και χρήση πόρων και κεφαλαίων για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης της επένδυσης. Κατά τη διαδικασία επιλογής, μπορούν να χρησιμοποιηθούν διάφορες μεθοδολογίες για τη σύγκριση των οφελών έναντι του κόστους, που κυμαίνονται από ολοκληρωμένες συγκρίσεις έως μερικές συγκρίσεις. Ανεξάρτητα από τη συγκεκριμένη μέθοδο που υιοθετείται, είναι επιτακτική η τήρηση της αρχής της συνέπειας στις παραμέτρους υπολογισμού τόσο για τα οφέλη όσο και για το κόστος, διασφαλίζοντας έτσι τη συγκρισιμότητα των διαφόρων προτεινόμενων λύσεων.
Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται συνήθως για τη συγκριτική επιλογή περιλαμβάνουν τη μέθοδο σύγκρισης οφέλους, τη μέθοδο σύγκρισης κόστους και τη μέθοδο ελάχιστης τιμής. Μεταξύ αυτών, το *Εσωτερικό Ποσοστό Απόδοσης της Αυξητικής Επένδυσης*-μια συγκεκριμένη τεχνική στη Μέθοδο Σύγκρισης Οφέλη-είναι ιδιαίτερα διορατική. Υπολογίζοντας το χρηματοοικονομικό Εσωτερικό Ποσοστό Απόδοσης (IRR) στην επαυξητική επένδυση μεταξύ εναλλακτικών λύσεων και συγκρίνοντάς το με ένα προκαθορισμένο επιτόκιο αναφοράς, αυτή η μέθοδος παρέχει μια σαφή και διαισθητική αντανάκλαση των διαφορών οικονομικής απόδοσης μεταξύ των διαφόρων επιλογών. Σε ένα περιβάλλον οικονομίας της αγοράς, όπου η μεγιστοποίηση του κέρδους είναι η εγγενής φύση του κεφαλαίου, αυτή η μέθοδος αποδεικνύεται υψίστης σημασίας κατά τη συγκριτική αξιολόγηση των προτάσεων έργων.
Επισκόπηση του βασικού εξοπλισμού για συμβατικούς σταθμούς θυγατρικών
Στην κατασκευή θυγατρικών σταθμών CNG, οι συμβατικοί θυγατρικοί σταθμοί διαδραματίζουν απαραίτητο ρόλο, ο οποίος καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τη συγκεκριμένη σειρά βασικού εξοπλισμού τους. Αυτά τα βασικά στοιχεία δεν είναι μόνο κρίσιμα για τον έλεγχο του κόστους του έργου, αλλά επίσης επηρεάζουν άμεσα τη βελτιστοποίηση των λειτουργικών δαπανών. Κατά συνέπεια, κατά την αξιολόγηση και σύγκριση εναλλακτικών προτάσεων σχεδιασμού, μια ολοκληρωμένη αξιολόγηση αυτού του εξοπλισμού γίνεται ένα κομβικό βήμα για τον εντοπισμό μιας τεχνικά ορθής και οικονομικά ορθολογικής λύσης.
Επισκόπηση Βασικού Εξοπλισμού για Υδραυλικούς Θυγατρικούς Σταθμούς
Στην κατασκευή θυγατρικών σταθμών CNG, οι υδραυλικοί θυγατρικοί σταθμοί διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο, που διακρίνονται για το μοναδικό σετ εξειδικευμένου εξοπλισμού τους. Αυτά τα βασικά στοιχεία δεν είναι μόνο απαραίτητα για τον έλεγχο του επενδυτικού κόστους του έργου, αλλά έχουν επίσης άμεσο αντίκτυπο στη βελτίωση της λειτουργικής αποτελεσματικότητας. Κατά τη διαδικασία αξιολόγησης και σύγκρισης εναλλακτικών προτάσεων, μια-εις βάθος ανάλυση αυτού του εξοπλισμού αποτελεί ένα κρίσιμο βήμα για τον εντοπισμό της βέλτιστης τεχνικής και οικονομικής λύσης.
