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Natural gas

NATURAL GAS AS FUEL FOR TRANSPORT

Natural gas is a hydrocarbon that is a mix of light gases of fossil origin that mainly contains methane. It usually has variable quantities of other short-chain hydrocarbons, nitrogen, and other gases in smaller proportions.

Although it has been used in transport for decades, in recent years it has been promoted because it is a fuel with fewer contaminating emissions than oil-based products and the extreme dependence of the transport sector on these products.

The fuel is used in transport in two forms: compressed (CNG) and liquefied (LNG). The reason why it is used in these two forms is that, at normal pressure and temperature, it shows a very low energy density, which makes it necessary to reduce its volume to make it suitable for use in vehicles.

Compressed natural gas (CNG)

Is stored in the vehicle in a gaseous state at 200 bar pressure

Liquefied natural gas (LNG)

Is stored in liquid state at -162ºC in specially insulated tanks to minimize the gasification of the fuel due to “boil-off”. This gives the vehicle autonomy comparable to that of diesel vehicles.

The vehicles

The propulsion technologies currently available are:

Otto cycle

(combustion engine, e.g. petrol engine):

  • Mono-fuel, known as “dedicated”. They only work with natural gas, bien CNG, o bien LNG. Common uses:
    • Town buses (CNG).
    • SUW vehicles (CNG)
    • Long-distance trucks (LNG).
  • Bi-fuel, set up to consume petrol (gasoline) or natural gas alternatively, as the driver wishes. Common uses:
    • Private cars and vans (always CNG), although the are legally considered ‘mono-fuel’ if the fuel tank has a capacity of less than 15 litres (this is not very common).

Diesel cycle

  • Dual-fuel, set up to consume a mix of natural gas and diesel. Their advantage is that they do not depend on the availability of supply of NG and have a very efficient engine: diesel. There are versions in CNG and LNG for heavy vehicles pesados, which manage to replace the consumption of diesel with natural gas by 30-50%. At present, there are no factory-produced vehicles with this technology, only converted vehicles. Common uses:
    • Long-distance transport (LNG).
  • HPDI (high-pressure direct injection), not very common in Europe. It achieves a replacement rate of up to 90%.
    • Long-distance transport (LNG).

In all previous versions, the possibility of converting existing vehicles exists.

SUPPLY INFRASTRUCTURES

Basically, there are two installations: those connected to the gas network with exclusive supplies of CNG, and those that acquire LNG to store it in a cryogenic tank to directly dispense LNG or, after regasification, CNG.

The availability of a gas network near the site is crucial for the viability of a CNG station, because the investment required to bring it closer may mean tens and even hundreds of thousands of euros.

It is also very important that the gas network should be at high pressure. The energy cost of compressing gas is multiplied when it necessary to go from low pressure (common values 1-1 and 5 bar, legally less than 4 bar) to high pressure (common values 8-12 bar, legally between 4 and 16 bar).

Individual household installations need a minimum of 6 hours to load a full tank.

LEGISLATION AND REGULATION

DIRECTIVE 2014/94/UE OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND THE COUNCIL of 22 October 2014 on the implementation of an infrastructure for alternative fuels establishes that each Member State must adopt a national action framework to develop the market and implement the infrastructures for these fuels.

The Directive does not set quantatitive targets. In the case of snatural gas, the Member States must “disponer lo necesario” so that CNG vehicles can operate in aglomeraciones urbanas (2020) with a “número adecuado de puntos de repostaje” of LNG and CNG throughout the basic RTE-T network (2025).

This Directive is transposed in Spain through the Marco de Acción Nacional, de Energías Alternativas en el Transporte (MAN, 2016), which establishes forecasts according to which CNG will be available in 2020 in all cities with more than 250,000 inhabitants (a minimum of 44 LNG-C stations plus 46 CNG stations) and in 2025 any LNG vehicle may circular in the entire basic network of RTE-T (minimum 44 stations).

Furthermore, the Energy Strategy for Euskadi 2030 establishes incentives for the introduction of natural gas in transport (L2.3.3) as part of the initiatives aimed at reducing dependence on oil in that sector (L2).

 

ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES

En lo relativo a los gases de efecto invernadero (GEI), el gas natural presenta emisiones más bajas que la gasolina (20-30%), y se acercan a las del gasóleo, dependiendo del vehículo y del origen y transporte del gas.

Lógicamente, las emisiones de GEI disminuirán en la medida en que aumente la proporción de biometano renovable en la mezcla consumida.

Respecto a los contaminantes locales la ventaja es más clara. En relación con el gasóleo y en valores aproximados (fuente Marco de Acción Nacional de Energías Alternativas en el Transporte):

  • No genera emisiones de SO2, ya que no contiene azufre.
  • Emisiones de NOX menores que la gasolina (8%) y que el gasóleo (73%).
  • Emisiones de partículas (PM) menores que la gasolina (21%) y que el gasóleo (93%).

EL BIOGÁS Y EL BIOMETANO

El biogás es un gas compuesto principalmente por metano (50-70%) y CO2 (30-50%), formado por la degradación de materia orgánica en atmósfera libre (digestión aeróbica) o en ausencia de oxígeno (digestión anaerobia).

Para poder ser utilizado en motores de vehículos, el biogás debe depurarse para obtener riquezas de metano del orden del 90%. Este gas se denomina biometano. Dependiendo del origen del biogás, también puede necesitar un proceso de desulfuración.

El biometano puede obtenerse, además, a partir del lavado del gas de síntesis obtenido de la gasificación de la biomasa y de procesos Power-to-Gas cuando la energía eléctrica utilizada es renovable.

El biogás producido a partir de residuos sólidos urbanos presenta reducciones típicas de GEI del 80% (fuente Marco de Acción Nacional de Energías Alternativas en el Transporte).

La implantación del gas natural en el transporte abre la vía hacia el biometano, ya que la infraestructura de repostaje que se instale así como los propios vehículos pueden fomentar su uso en el futuro, con unas reducciones de gases de efecto invernadero muy significativas respecto de combustibles convencionales.

PROYECTOS EN EUSKADI

Los proyectos más relevantes en la CAPV son los siguientes:

Recogida de RSU en Vitoria-Gasteiz

La flota de recogida de RSU en Vitoria-Gasteiz se realiza mediante camiones alimentados exclusivamente por GNC. Esta iniciativa constituye el caso de éxito más relevante de entre las llevadas a cabo en Euskadi.

El proyecto, que incluye la instalación de llenado y la adquisición de los vehículos, fue subvencionado en el marco del Programa EVE-IDAE 2006 con 200.000 €, y supuso una inversión de más de 7.000.000 €, asumida, a modo de ESE, por la adjudicataria del servicio (FCC).

Todos los vehículos de la flota son de GNC. Los de menos de 3.500 kg son bi-fuel (+ gasolina). La instalación de GNC se compone, principalmente, del grupo de compresores, las bombonas de almacenamiento (a 250 bar) y los surtidores (11, dobles), y se alimenta de la red de gas (a 12 bar).

Estación de servicio en Olaberria

La estación de servicio Gasogas, situada en la N-I, en Olaberria (Gipuzkoa), suministra al público GNC y GNL, además de otros combustibles alternativos como GLP y bioetanol.

Gas Natural Fenosa (E.S. Subillabide)

Estación de GNL y GNC en el polígono Subillabide (Nanclares de la Oca), situada estratégicamente adyacente a la N-I. Este proyecto se complementa, en principio, con el repostaje de la flota de camiones de GNL de la empresa de transportes Eurocam. (Proyecto GARnet).

Transordizia: Vehiculos de GNL

Transordizia ha apostado por las cabezas tractoras a GNL con motor monofuel dedicado. Además, dispone en sus instalaciones de Irun de un punto de repostaje provisional de HAM.

San José López: Transformación a dual-fuel

En los últimos años SJL, ubicada en Oiartzun, ha transformado 42 cabezas tractoras a dual-fuel, consumiendo una mezcla de gasóleo y gas natural. Utilizan GNC.

E.S. Portuoil GNL-GNC

En el Puerto de Bilbao (Zierbena). Inaugurada en 2013. Propiedad de HAM.

Estación de servicio GNC en Vitoria-Gasteiz

Estación de GNC abierta al público por EDP.