สาระน่ารู้ของถังก๊าซ NGV

ผล พวงจากการที่น้ำมันแพง ทำให้รัฐบาลหาทางออกด้วยการส่งเสริม และสนับสนุนให้มีการประหยัดพลังงาน เพื่อลดการนำเข้าน้ำมัน รวมทั้งพยายามหาแหล่งพลังงานทดแทนน้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ (natural gas) ก็เป็นแหล่งพลังงานทางเลือกหนึ่งที่น่าสนใจ เพราะมีราคาถูกกว่าน้ำมันมาก ปัจจุบันก๊าซธรรมชาติราคาประมาณ 8.50 บาท/กิโลกรัม ขณะที่ก๊าซหุงต้ม (ก๊าซแอลพีจี – LPG) ราคาประมาณ 16.50 บาท/กิโลกรัม ส่วนน้ำมันเบนซินและดีเซลราคายิ่งสูงขึ้นอีก (? 25 บาท/ลิตร) ความแตกต่างทางด้านราคาก๊าซธรรมชาติและน้ำมัน ทำให้บริษัท ปตท จำกัด (มหาชน) ประกาศสนับสนุนการใช้เชื้อเพลิงชนิดนี้ในรถยนต์ โดยทางบริษัทยินดีออกค่าใช้จ่ายส่วนหนึ่ง สำหรับรถที่จะติดตั้งระบบการใช้ ก๊าซธรรมชาติ เนื่องจากชุดติดตั้งมีราคาแพงและต้องนำเข้าจากต่างประเทศทั้งหมด

สาเหตุ สำคัญส่วนหนึ่งที่ทำให้ชุดติดตั้งมีราคาสูงก็คือ เรื่องถังบรรจุ เพราะการบรรจุก๊าซธรรมชาติลงถัง ต้องใช้ถังที่สามารถทนความดันได้สูงถึง 3,000 ? 3,600 ปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือประมาณ 200 ?  240 บาร์ในสภาพการใช้งานปกติ ขณะที่ถังบรรจุก๊าซแอลพีจีใช้งานในสภาพความดันระดับ *240 – 270 ปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือประมาณ 16 – 19 บาร์ ดังนั้นเห็นได้ว่าถังที่ใช้บรรจุก๊าซธรรมชาติ ต้องแข็งแรงกว่าถังบรรจุก๊าซ แอลพีจีมากซึ่งนั่นทำให้ต้นทุนของชุดติดตั้ง มีราคาสูงกว่าระบบก๊าซแอลพีจี

พัฒนาการของถังบรรจุ

การใช้ก๊าซธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิงในรถยนต์นั้นเริ่มมีตั้งแต่ ในช่วงทศวรรษที่ 1950 ? 1960 ในประเทศอิตาลีและรัสเซีย เริ่มแรกนั้นถังบรรจุผลิตขึ้นจากเหล็กกล้าและใช้มาตรฐาน US DOT 3AA หลังจากนั้นก็มีการปรับปรุงพัฒนาถังบรรจุที่มีน้ำหนักเบาแบบอื่นออกมาเพื่อ เพิ่มประสิทธิภาพการบรรทุกสัมภาระ และการบรรจุก๊าซ ช่วงทศวรรษที่ 1980 มีการนำถังบรรจุก๊าซที่ทำจากโลหะ และหุ้มด้วยไฟเบอร์กลาสเพื่อเสริมความแข็ง แรงออกมาจำหน่ายในท้องตลาดซึ่งเรียกว่าเป็นถังแบบที่ 2 (type II) และถังแบบที่ 3 (type III) ด้วยเหตุที่ตลาดต้องการใช้ถังบรรจุก๊าซน้ำหนักเบา ทำให้ผู้ผลิตพยายามพัฒนาถังบรรรจุก๊าซแบบใหม่ ๆ ที่น้ำหนักเบายิ่งขึ้นออกมา จนเมื่อปี ค.ศ.1992 ได้มีการผลิตถังบรรจุก๊าซแบบที่ 4 (type IV) ออกมา ถังบรรจุก๊าซแบบล่าสุดซึ่งผนังชั้นในทำจากวัสดุพลาสติก ส่วนผนังชั้นนอก (ทั้งหมด) เป็นไฟเบอร์กลาสหรือคาร์บอนไฟเบอร์ ดังนั้นปัจจุบันถังบรรจุก๊าซธรรมชาติที่ใช้และจำหน่ายจะมีด้วยกัน 4 แบบ ได้แก่

แบบที่ 1 ตัวถังทำจากเหล็ก หรืออะลูมิเนียมทั้งถัง เป็นถังชนิดแรกที่มีการผลิตออกมาใช้ ปัจจุบันถังแบบที่ 1 ยังคงครองส่วนแบ่งทางการตลาดมากที่สุด เนื่องจากมีราคาขายต่ำที่สุดเมื่อ เทียบกับถังชนิดอื่น

แบบที่ 2 ตัวถังทำจากโลหะ (เหล็ก/อะลูมิเนียม) มีการ พัฒนาการด้านเทคโนโลยีวัสดุเพิ่มขึ้นด้วยการหุ้มบริเวณ ?ด้านข้างถัง? ด้วยวัสดุคอมโพสิทซึ่งเป็นโพลิเมอร์เสริมแรงด้วยใยแก้ว หรือกลาสไฟเบอร์ (glass fiber)

แบบที่ 3 ตัวถังชั้นในทำจากโลหะบาง ซึ่งอาจเป็นเหล็กหรืออะลูมิเนียมก็ได้ และชั้นนอก ?ทั้งหมด? ผลิตจากวัสดุคอมโพสิท

แบบที่ 4 ตัวถังชั้นในทำด้วยวัสดุพลาสติกและชั้นนอกเป็นวัสดุคอมโพสิท ที่มีเส้นใยแก้วหรือเส้นใยคาร์บอน (carbon fiber) เป็นวัสดุเสริมแรง ปัจจุบันถังแบบนี้เป็นถังที่น้ำหนักน้อยที่สุด

ค่าสัดส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถัง

ถังแบบที่ 1 ถังเหล็ก/อะลูมิเนียม มีค่าอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 1 (ปริมาตรถัง/น้ำหนักถัง ? 1)
ถังแบบที่ 2 ถังเหล็ก/อะลูมิเนียมหุ้มด้านข้างด้วยวัสดุคอมโพสิท มีอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 1.25
ถังแบบที่ 3 ถังชั้นในเป็นโลหะบางหุ้มชั้นนอกด้วยวัสดุคอมโพสิท มีอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 2.0
ถังแบบที่ 4 ถังชั้นในเป็นพลาสติกหรือวัสดุอื่น ๆ หุ้มชั้นนอกด้วยวัสดุคอมโพสิทประเภทคาร์บอนหรือกลาสไฟเบอร์ มีอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 2.7

ค่า สัดส่วนเหล่านี้บอกอะไรได้บ้าง? การติดตั้งชุดอุปกรณ์และถังก๊าซธรรมชาติสำหรับรถยนต์ ทำให้รถยนต์มีน้ำหนักเพิ่มขึ้นจากเดิม เนื่องจากน้ำหนักถังบรรจุและน้ำหนักก๊าซ กรณีของถังแบบที่ 1 ที่มีอัตราส่วนปริมาตรต่อน้ำหนักถังประมาณ 1 หมายความว่า หากติดตั้งถังที่มีปริมาตร 70 ลิตร ถังบรรจุจะมีน้ำหนักประมาณ 70 กิโลกรัม ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับถังแบบที่ 4 ที่มีอัตราส่วนเท่ากับ 2.7 หมายถึงถังปริมาตร 70 ลิตรจะมีน้ำหนักประมาณ 26 กิโลกรัมเท่านั้น ดังนั้นน้ำหนักโดยรวมของรถที่ใช้ถังแบบที่ 1 กับรถที่ใช้ถังแบบที่ 4 จะแตกต่างกันประมาณ 44 กิโลกรัม
น้ำหนักของรถที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการติดตั้งถังบรรจุก๊าซมีผล ทำให้เครื่องยนต์ต้องทำงานมากขึ้น ซึ่งหมายถึงรถยนต์จะกินน้ำมันมากขึ้น ดังนั้นความแตกต่างเรื่องน้ำหนักถังจึงเป็นประเด็นที่น่าสนใจประเด็นหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งรถยนต์ขนาดใหญ่ เช่น รถบรรทุกสินค้า  รถขนส่งมวลชน เป็นต้น หากพิจารณาว่าต้องติดตั้งถังแบบที่ 1 ที่แต่ละถังหนัก 70 กิโลกรัมและต้องติดตั้งหลายถัง (70 x X, X = จำนวนถัง) เพื่อให้ได้ก๊าซธรรมชาติมากพอสำหรับการวิ่งระยะทางไกล ๆ แต่ทั้งนี้ต้องพิจารณาถึงความคุ้มค่าเมื่อเทียบกับราคาถังแบบที่ 4 ที่แตกต่างกับราคาถังแบบที่ 1 ค่อนข้างมาก

ความปลอดภัยของถังบรรจุ

เรื่องความปลอดภัยของถังบรรจุเป็นประเด็นที่สำคัญที่สุด เนื่องจากถังบรรจุใช้งานที่ความดันสูง ดังนั้นมาตรฐานความปลอดภัยของถังบรรจุก๊าซธรรมชาติจึงเข้มข้นกว่าถังบรรจุ ก๊าซหุงต้มมาก ปัจจุบันการผลิตถังบรรจุก๊าซธรรมชาติต้องดำเนินภายใต้มาตรฐาน ISO 11439 ซึ่งกำหนดมาตรฐานการออกแบบ การทดสอบ และความปลอดภัยของถังบรรจุก๊าซไว้ว่า ถังต้องรองรับการบรรจุก๊าซได้สูงถึงปีละ 1,000 ครั้ง ถังมีอายุการใช้งานไม่เกิน 20 ปี ที่ระดับแรงดัน 200-240 บาร์ ณ อุณหภูมิ 15 องศาเซลเซียส และกำหนดให้ถังบรรจุก๊าซต้องมีการตรวจสอบทุกๆ 3 ปีหรือหลังจากเกิดอุบัติเหตุ

หมายเหตุ

ถัง บรรจุก๊าซหุงต้มมีการทดสอบที่เรียกว่า “การทดสอบความดันไฮดรอลิกพิสูจน์” ทดสอบโดยใช้ความดันน้ำระดับ 3.30 เมกะปาสคาล (479 ปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือ 33 บาร์)

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

• http://www.iangv.org/files/angva2005/download/rapporteur/RR_P25_An_Overview_of_NGV_Cylinder_Safety.pdf
• http://www.apvgn.pt/documentacao/iso_11439.pdf
• http://pttinternet.pttplc.com/internet/th/ptt_print.asp?page=ps_pr_fu_ga_ng_04_01
• http://www.ornl.gov/~webworks/cpr/pres/107058_.pdf
• เอกสารมาตรฐาน มอก.370-2525 เรื่องถังก๊าซปิโตรเลียมเหลวสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภาย ใน(จากhttp://library.tisi.go.th/multim/TIS/TIS-370-2524m.pdf)