Deel 1: Classificatie van CNG-tankstations.-
CNG-tankstations worden hoofdzakelijk onderverdeeld in drie typen: moederstations, standaardstations en sub-stations. Moederstations halen doorgaans gas uit hoge-drukpijpleidingen; zij tanken CNG-buistrailers (vrachtwagens met gascilinders), zijn verantwoordelijk voor het transport van gas naar sub-stations, en tanken ook rechtstreeks individuele CNG-voertuigen bij. Standaardstations halen voornamelijk gas uit stedelijke midden-drukpijpleidingnetwerken om CNG-voertuigen rechtstreeks bij te tanken. Onderstations daarentegen gebruiken CNG-buistrailers als hun gasbron en zijn uitsluitend bestemd voor het tanken van CNG-voertuigen. Het is de moeite waard om op te merken dat, omdat standaardstations gas rechtstreeks uit het aardgaspijpleidingnetwerk halen-vaak met hoge stroomsnelheden gepaard gaan-ze een aanzienlijke belasting kunnen uitoefenen op het stedelijke gasnet. Dit zou de gasvoorziening aan residentiële en industriële gebruikers mogelijk kunnen verstoren; daarom vereist de selectie van een locatie voor een standaardstation een uitgebreide en zorgvuldige afweging. Momenteel is het 'moeder-sub'-stationmodel de meest voorkomende configuratie, waarbinnen sub-substations verder worden onderverdeeld in twee typen: conventionele sub-stations en hydraulische sub-stations. In de volgende secties gaan we dieper in op de technische details en kenmerken van conventionele tankstations-.
Gedetailleerde analyse van conventionele CNG-tankstations.-
We zullen ons nu specifiek richten op conventionele CNG-tankstations, waarbij we hun operationele principes en belangrijkste kenmerken diepgaand onderzoeken.
Hydraulische CNG-tankstations-
De technologie achter conventionele CNG-tankstations-is voornamelijk gebaseerd op traditionele op gascompressoren-gebaseerde boostsystemen. Dit soort onderstations worden doorgaans gebouwd op locaties waar er in de directe omgeving geen bestaande aardgaspijpleidingen zijn. Ze bevinden zich vaak in stedelijke gebieden om gemakkelijke tankdiensten voor voertuigen te bieden, of in industriële zones op het platteland en andere regio's zonder aangelegde gaspijpleidingen, waar ze dienen als bron van aardgasenergievoorziening. Op het moederstation wordt aardgas gecomprimeerd en opgeslagen; Vervolgens wordt gecomprimeerd aardgas-onder druk gebracht tot 25 MPa-getransporteerd naar het sub-station via gespecialiseerde transportvoertuigen (buistrailers). Het sub-station gaat vervolgens verder met het tanken van individuele CNG-voertuigen. Voor onderstations in industriële zones is het operationele proces als volgt: Aardgas met lage- of middendruk-druk wordt door compressoren opgevoerd tot een drukbereik van 20–25 MPa. Vervolgens wordt het samengeperst tot gespecialiseerde stalen cilinders of buizenbundels, die worden gemonteerd op op skid-trailers die zijn uitgerust met sleepmechanismen. Deze voertuigen transporteren het aardgas naar het sub-station, waar ze worden aangesloten op een -gaslossysteem en CNG-drukregelapparatuur- om de overdracht van gas te vergemakkelijken. Nadat het door een druk-reducerende skid is gegaan om het aardgas onder hoge-druk te verlagen naar het door de gebruiker-gespecificeerde bereik van 0,2–0,4 MPa, komt het gas in het distributiepijpleidingnetwerk en wordt het beschikbaar voor consumptie door de gebruiker.
Het architectuurdiagram voor een conventioneel CNG-dochterstation wordt hieronder weergegeven:
Architectuur en proces van een conventioneel CNG-dochterstation
De processtroom voor een conventioneel CNG-dochterstation werkt als volgt: wanneer een CNG-trailer bij het station arriveert, wordt deze via een hogedruklosslang aangesloten op een gasloskolom. Hier worden twee verschillende lijnen gebruikt: de eerste is een "directe aanvoer" -lijn, die gebruik maakt van de inherente druk in de cilinders van de trailer om voertuigen direct bij te tanken. Deze lijn maakt gebruik van de -gasopslagcilinderbanken-van het station, bestaande uit lage-, midden- en hoge-drukbanken-om de brandstoftank van een voertuig bij te vullen tot een druk van 20 MPa. Wanneer de druk in de opslagcilinderbanken onder de 20 MPa daalt, wordt de tweede-of "drukverhogings"-lijn geactiveerd; de compressor begint te werken en haalt aardgas uit de cilinders van de trailer om de druk in de opslagbanken terug te brengen naar 20 MPa.
De belangrijkste uitrusting van een conventioneel CNG-dochterstation omvat de op een skid- gemonteerde gascompressoreenheid en het bijbehorende boostsysteem, de gasopslagcilinderbanken (met een totale capaciteit van 8 m³), de gasdispensers (die gebruikmaken van 'drie--lijnen'-tanktechnologie), de gasloskolom, evenals veiligheids- en beveiligingssystemen en stroomdistributieapparatuur (zoals compacte onderstationtransformatoren).
Vervolgens onderzoeken we de technische kenmerken en architectuur van een hydraulisch CNG-dochterstation. Hydraulische dochterstations worden doorgaans gebouwd op locaties -vaak binnen stedelijke gebieden- waar geen bestaande infrastructuur voor aardgaspijpleidingen beschikbaar is in de buurt van het tankstation, waardoor ze tankdiensten aan voertuigen kunnen leveren. Dit type station maakt gebruik van een hydraulisch boostersysteem ter vervanging van het traditionele op gascompressoren-gebaseerde boostersysteem. Het beschikt over een hoge mate van systeemintegratie, robuuste tankcapaciteit, installatiegemak en lage bedrijfskosten. Het architecturale diagram wordt hieronder weergegeven:
Architectuur en proces van een hydraulisch CNG-dochterstation
De processtroom voor een hydraulisch CNG-dochterstation is als volgt: Bij aankomst van de CNG-trailer bij het station worden snel-snelkoppelingen gebruikt om de hoge- vloeistoftoevoerslang, de hoge- vloeistofretourslang, de regelgasbundel en de hoge- hogedruk CNG-uitlaatslang aan te sluiten op de skid-unit van het hydraulische dochterstation. Zodra het systeem gereed is, begint de hydraulische hogedrukpomp te werken. Het automatische PLC-besturingssysteem opent de vloeistofinlaatklep en gasuitlaatklep van de eerste opslagcilinder en sluit tegelijkertijd de vloeistofretourklep. Hierdoor wordt een vloeibaar medium onder hoge-druk-in het bijzonder een laag-hydraulische olie-in de opslagcilinder geïnjecteerd om de gasdruk in de opslagvaten van de cilinderwagen tussen 20 en 22 MPa te houden. Het CNG stroomt vanuit de gasuitlaat van de opslagcilinder, via een hogedruk-CNG-slang, naar de buffertank op het hydraulische onder- steunstation. Vervolgens wordt het via hogedrukleidingen naar de CNG-dispenser getransporteerd om voertuigen op CNG-aangedreven te tanken. Wanneer ongeveer 95% van het aardgas is afgevoerd, geeft het automatische controlesysteem een commando om de vloeistofinlaat- en gasuitlaatkleppen van die specifieke opslagcilinder te sluiten, terwijl tegelijkertijd de vloeistofretourklep ervan wordt geopend. Hierdoor kan het vloeibare medium onder hoge druk in de cilinder terugstromen naar de opslagtank op het skid, aangedreven door de gecombineerde krachten van restgasdruk en zwaartekracht. Vervolgens gaan de vloeistofinlaat- en gasuitlaatkleppen van de tweede opslagcilinder open en begint de hogedrukvloeistof deze te vullen. Dit proces gaat door totdat het grootste deel van het vloeibare medium uit de eerste opslagcilinder is teruggekeerd naar de opslagtank. Gedurende deze hele operatie zorgt het PLC-programmabesturingssysteem ervoor dat de acht opslagcilinders in een sequentiële rotatie werken, terwijl pneumatische actuatoren de inlaat- en uitlaatkleppen van elke cilinder precies openen en sluiten zoals voorgeschreven door het PLC-besturingsprogramma. Zodra een cilinderwagen klaar is met het lossen van het gas, hoeft het personeel alleen nog maar de snel-koppeling over te schakelen naar de volgende cilinderwagen-een overdrachtsproces dat ongeveer 3 tot 5 minuten duurt-om de ononderbroken werking van het tankstation te garanderen.
De belangrijkste uitrustingscomponenten van het hydraulische tankonder-station zijn onder meer de hydraulische sub-skidconstructie (bestaande uit de skidstructuur, het boostersysteem, enz.), de schakelkast, de apparatuur voor instrumentluchttoevoer, de CNG-dispenser (die gebruik maakt van single--lijn tanktechnologie), het veiligheids- en beveiligingssysteem en apparatuur voor energietransformatie en -distributie (zoals box--transformatoren). In het volgende gedeelte gaan we dieper in op de methodologie voor het selecteren van apparatuur voor CNG-tankstations.
Momenteel bedienen de tankstations voor CNG-voertuigen voornamelijk gemeentelijke bussen en taxi's. Bijgevolg worden zowel hun marktvooruitzichten als hun gasleveringscapaciteit beperkt door stadsplanningsregels, wat resulteert in bepaalde inherente beperkingen. Hoewel conventionele dochterstations en hydraulische dochterstations uiteindelijk hetzelfde product leveren-en identieke inkomsten opleveren- resulteren verschillen in hun procesapparatuur in variaties in de initiële engineeringkosten en operationele kosten.
Apparatuurselectie voor CNG-dochterstations
Dit vormt een cruciale fase bij het identificeren van een technisch verantwoorde en economisch haalbare oplossing. Het beïnvloedt niet alleen de projectkostenbeheersing, maar is ook van vitaal belang voor het minimaliseren van de operationele kosten. Gedurende de gehele levenscyclus van een project zijn de totale kosten een samenstelling van de initiële engineeringkosten en de operationele kosten die tijdens de serviceperiode worden gemaakt. Daarom moet men zich bij het evalueren en vergelijken van alternatieve technische ontwerpen niet alleen richten op de engineeringkosten die tijdens de bouwfase worden gemaakt, maar ook de volledige aandacht besteden aan de operationele kosten op lange termijn tijdens de servicefase.
Een uitgebreide analyse dient als basis voor de selectie van apparatuur; het doel is om middelen en kapitaal efficiënt toe te wijzen en te gebruiken om het beleggingsrendement te maximaliseren. Tijdens het selectieproces kunnen verschillende methodologieën worden gebruikt om de voordelen tegen de kosten te vergelijken, variërend van uitgebreide vergelijkingen tot gedeeltelijke vergelijkingen. Ongeacht de specifieke methode die wordt toegepast, is het absoluut noodzakelijk om het beginsel van consistentie in de berekeningsparameters voor zowel de baten als de kosten in acht te nemen, waardoor de vergelijkbaarheid van de verschillende voorgestelde oplossingen wordt gewaarborgd.
Veelgebruikte methoden voor vergelijkende selectie zijn onder meer de Batenvergelijkingsmethode, de Kostenvergelijkingsmethode en de Minimumprijsmethode. Hiervan is het *Interne rendement op incrementele investeringen*-een specifieke techniek binnen de Benefit Comparison Method- bijzonder inzichtelijk. Door de financiële Internal Rate of Return (IRR) te berekenen op de incrementele investering tussen alternatieve oplossingen en deze te vergelijken met een vooraf bepaald benchmarkpercentage, biedt deze methode een duidelijke en intuïtieve weerspiegeling van de economische prestatieverschillen tussen de verschillende opties. In een markteconomieomgeving, waar winstmaximalisatie de inherente aard van kapitaal is, blijkt deze methode van het grootste belang te zijn tijdens de vergelijkende evaluatie van projectvoorstellen.
Overzicht van kernapparatuur voor conventionele dochterstations
Bij de bouw van CNG-dochterstations spelen conventionele dochterstations een onmisbare rol, grotendeels bepaald door hun specifieke reeks sleutelapparatuur. Deze kerncomponenten zijn niet alleen van cruciaal belang voor het beheersen van de projectkosten, maar hebben ook rechtstreeks invloed op de optimalisatie van de operationele kosten. Bijgevolg wordt bij het evalueren en vergelijken van alternatieve ontwerpvoorstellen een uitgebreide beoordeling van deze apparatuur een cruciale stap in het identificeren van een technisch verantwoorde en economisch rationele oplossing.
Overzicht van de kernuitrusting voor hydraulische dochterstations
Bij de bouw van CNG-dochterstations spelen hydraulische dochterstations een cruciale rol, die zich onderscheiden door hun unieke reeks gespecialiseerde apparatuur. Deze kerncomponenten zijn niet alleen essentieel voor het beheersen van de investeringskosten van projecten, maar hebben ook een directe impact op het verbeteren van de operationele efficiëntie. Tijdens het proces van het evalueren en vergelijken van alternatieve voorstellen vormt een diepgaande analyse van deze apparatuur een cruciale stap bij het identificeren van de optimale technische en economische oplossing.
