Introdução ao GNC

Veículos a Gás Natural

1Quais são as principais vantagens do gás natural como combustível para o transporte?
Economia A utilização de veículos a gás natural veicular (VGN) proporciona economia a dois níveis. Por um lado, na base de um litro equivalente, o gás natural custa cerca de 70% menos que o gasóleo. Por outro, os VGN consomem um combustível de queima limpa, que reduz a necessidade de manutenção no que diz respeito a trocas de óleo, por exemplo. Muitos utilizadores relatam que só necessitam de mudar o óleo a cada 15-30 mil km. As velas de ignição nalguns veículos chegam a durar até 120 mil km.
Ambiente O GN é o mais limpo dos combustíveis alternativos. As emissões de escape dos veículos a gás natural são muito inferiores às dos veículos movidos a gasolina. Assim, as emissões de dióxido de carbono dos VGN são cerca de 20% inferiores, as emissões de hidrocarbonetos não metânicos (HCnM) são 80% inferiores, e as de óxidos de azoto são 40% inferiores. Além destas reduções de poluentes, os VGNs também emitem quantidades significativamente inferiores de gases com efeito de estufa e toxinas, relativamente aos veículos a gasolina.

Segurança Os veículos propulsados a GN são tão seguros quanto os veículos que operam com combustíveis tradicionais como a gasolina. De facto, em países com tradição na utilização de VGNs, muitos administradores de transportes escolares optam pelo GN para mover os autocarros das escolas. O gás natural, ao contrário dos combustíveis líquidos e do GPL, dissipa-se na atmosfera em caso de acidente, evitando-se os riscos de incêndio criados por poças de gasolina ou gasóleo ou GPL no chão.
Nos EUA foi efectuado um inquérito a mais de 8 mil veículos que circularam cumulativamente 450 milhões de quilómetros entre 1987 e 1990 (o mais recente até o momento). O inquérito revelou que a taxa de acidentes para VGNs por quilómetro veicular viajado (QVV) era 37% inferior à taxa de acidentes de veículos movidos a gasolina e 34% mais baixa do que o conjunto de toda a população de veículos a gasolina registados. Além da taxa mais baixa de acidente, nenhuma morte foi registada nos VGNs examinados no inquérito. Em contraste, as mortes associadas com frotas de veículos a gasolina inquiridas mostram 1,28 mortes por cada 100 milhões de QVV. A média nacional era de 2,2 mortes por 100 milhões de QVV para todos os veículos a gasolina dos EUA.
Há duas razões fundamentais para este excelente registo de segurança do VGNs: a integridade estrutural do sistema combustível e as qualidades físicas do GN como combustível.
Os cilindros de armazenagem de gás natural comprimido (GNC) usados nos VGNs são muito mais fortes do que os reservatórios de gasolina. A concepção dos cilindros dos VGNs é sujeita a testes obrigatórios severos, tais como calor e pressão extremos, tiros, colisões e incêndios.
Se os cilindros de armazenagem de GNC são muito mais fortes do que os reservatórios de gasolina, os materiais compósitos usados para encapsular os reservatórios são fundamentalmente mais suscetíveis a danos físicos do que os metais sob condições extremas. Por esta razão, os materiais compósitos nos cilindros de GNC devem ser sempre manuseados e protegidos adequadamente. Incidentes com rupturas em cilindros de GN revelaram que se verificou sempre alguma forma de ataque químico ou dano físico ao material compósito que envolvia o cilindro.
Os sistemas de combustível dos VGNs são "selados", o que impede quaisquer fugas ou perdas evaporativas. Mesmo que ocorresse uma fuga num sistema de VGN, o gás natural dissipar-se-ia na atmosfera porque é mais leve do que o ar (densidade relativa de cerca de 0,5).
Propriedades
Gás Natural
Gasolina
Diesel
Limites de inflamabilidade
(% volúmica no ar)
5 a 15
1,4 - 7,6
0,6 - 5,5
Temperatura de auto-ignição
(ºC)
450
300
230
Energia de ignição mínima
(10 6 kJ)
0,26
0,22
0,22
Temperatura-pico de chama
(ºC)
1884
1977
2054
Fonte: Natural Gas Vehicle Coalition

O GN tem uma temperatura de ignição bastante superior à gasolina e ao gasóleo. Além disso, os limites de inflamabilidade são superiores, i.e., são necessárias maiores concentrações de gás no ar para que haja combustão.
O GN não é tóxico nem corrosivo e não contamina os solos. O GN não produz aldeídos significantes ou outras toxinas no ar, as quais constituem uma preocupação em relação à gasolina e a alguns outros combustíveis alternativos.
Os VGNs usam a mesma energia que, com segurança, aqueceu casas e cozinhou refeições ao longo de mais de 100 anos .

Abundância de GN No início de 1996 as reservas provadas mundiais de GN chegavam a 147,5 mil milhões de m 3 . Numa área de fácil acessibilidade para a Europa, através de gasodutos ou de navios metaneiros, concentram-se 76% das reservas mundiais de GN: no território da ex-URSS (39% das reservas mundiais); em África (cerca de 6%, dos quais 3,7 mil milhões de m 3 na Argélia, 3,2 mil milhões na Nigéria e 1,3 mil milhões na Líbia) e no Médio Oriente (cerca de 31%).
As reservas provadas mundiais de GN equivalem ao praticamente ao dobro das de petróleo. O número de anos de consumo das reservas de GN é muito superior ao do petróleo. Isso significa que mesmo depois de acabarem as reservas de petróleo recuperáveis do planeta ainda haverá GN disponível para 30 a 40 anos de consumo. Para mais informações acerca das reservas de petróleo e de GN consulte o sítio web da Association for the Study of Peak Oil and Gas (ASPO) .
Além disso, o GN pode ter uma origem não fóssil: o biometano . O biometano é um upgrade do biogás, o qual pode ser produzido a partir de resíduos (o que não compete com a produção de alimentos, como no caso dos biocombustíveis líquidos). Já há centenas de autocarros em Madrid que circulam a biometano.

Poder calorífico do GN A DGGE apresenta os seguintes PCIs para o gás natural e outros combustíveis:
Poder calorífico do GN
2O que é um veículo bi-fuel, dual-fuel e dedicado?
Um veículo bi-fuel pode operar alternadamente a GN ou a gasolina. Muitos são concebidos para comutar automaticamente para a gasolina quando o reservatório de gás se esgota. As viaturas ligeiras geralmente são bi-fuel. A autonomia em quilómetros com GN e com gasolina depende das capacidades dos reservatórios respectivos. No Brasil já existem veículos tri-fuel (GN, gasolina e álcool).
Um veículo dual-fuel funciona tanto exclusivamente com diesel como com diesel e gás natural simultaneamente. Num veículo dual-fuel, a combustão do carburante diesel serve para fazer a ignição do GN. Em 2010/11 a Volvo lançará um novo modelo de camião dual-fuel. Os veículos pesados a gasóleo já existentes podem ser transformados para operarem em dual-fuel.
Um VGN dedicado funciona exclusivamente a GN. Os VGNs podem ser veículos alimentados a gasolina (ciclo Otto) convertidos para GN. A maior parte dos dedicados, entretanto, é produzida por fabricantes de equipamento original, tais como a Fiat, a Opel, a Volvo, a Volkswagen no mercado de veículos leves e um conjunto de fabricantes de camiões e autocarros no mercado de veículos médios e pesados. Na Europa, tanto a Volvo como a Iveco, a Renault e a MAN fabricam autocarros a GNC.
3Em que países é que os veículos a gás natural (VGNs) são mais populares?
O campeão mundial é o Paquistão, com 2.250.100 VGNs (Abril/2010). Segue-se a Argentina (1.813.777), o Irão (1.734.431) e o Brasil (1.631.173).
Para mais informação consulte página de Estatísticas
4Como funciona um veículo a gás natural?
A única grande diferença entre um veículo a gasolina e um VGN é o sistema de combustível.
1. O gás natural comprimido (cerca de 250 bar) é injectado no veículo através de uma válvula que o conduz até aos cilindros de armazenagem.
2. Nestes cilindros, o gás é armazenado inicialmente a cerca de 200 bar. Á medida que o gás é consumido, a pressão vai descendo. Abaixo dos 15 bar torna-se necessário reabastecer.
3. Se o veículo for bi-fuel, no tablier tem de estar instalado um comutador que permite ao condutor a selecção entre gás natural e gasolina.
4. Quando o condutor selecciona o gás natural, este deixa os cilindros e flui através de tubagem rígida para alta pressão, até ao compartimento do motor.
5. O gás acede ao regulador de pressão, dispositivo que reduz a pressão para valores que permitam vencer as perdas de carga até à admissão do motor (a pressão próxima da atmosférica).
6. A saída do gás do regulador de pressão para o sistema de injeccão (ou carburador) é controlada por uma electroválvula. Esta electroválvula também suspende o fluxo de gás, quando o condutor faz a comutação para gasolina.
7. O gás natural mistura-se com o ar no carburador ou no sistema de injecção e entra nas câmaras de combustão.

Poder calorífico do GN
5Quanto custará o VGN?
O custo típico nalguns países da Europa para converter um veículo ligeiro a gasolina para o GN ronda os 2000 euros. Para pesados o custo é mais elevado. Um pesado tanto pode ser convertido para dual-fuel (mantendo o Ciclo Diesel) como para dedicado (convertendo o motor para Ciclo Otto).
Em Portugal já se faz a conversão de veículos para o GN. Para mais informações consulte a APVGN, apvgn@apvgn.pt
Um autocarro a GNC pode custar mais 20% a 30% que um homólogo a gasóleo. No caso dos veículos ligeiros bi-fuel (GNC e gasolina), eles podem ter preços semelhantes ao dos modelos equivalentes a gasolina.
O GN custa significativamente menos do que a gasolina e o gasóleo. Assim, os custos iniciais de investimento podem ser recuperados ao longo do tempo com a redução dos custos de exploração do veículo.
Em Portugal não existe tabela de preço oficial para o gás natural comprimido. O preço do GNC esteve sujeito a uma negociação com a empresa distribuidora ou com a empresa fornecedora do gás (se as quantidades a consumir forem iguais ou superiores a dois milhões de metros cúbicos por ano).
Actualmente as comercializadoras preferem vender gás natural à pressão da rede, de acordo com os seus respectivos tarifários, deixando a compressão a cargo do cliente.
As unidades de medida do GNC podem ser o metro cúbico normalizado (m3N) ou o quilograma (kg). Conversão: 1 m3N = 0,8404 kg
6Onde pode ser abastecido um veículo a gás natural?
Nos países em que a utilização de VGNs está mais desenvolvida, para além dos postos de abastecimento privados de que algumas frotas dispõem, existem também postos de abastecimento públicos.
A Câmara Municipal de Lisboa tenciona ceder terreno para a instalação de um posto público de abastecimento de VGNs destinado a frotas particulares, bem como instalar outro (de uso privado) destinado à sua frota de veículos pesados e ligeiros. Este último está em suspenso devido a indefinições urbanísticas decorrentes da prevista terceira ponte sobre o Tejo.
Posto dos TUB. Os Transportes Urbanos de Braga (TUB) já têm em circulação 16 autocarros VGN. A Portgás instalou um posto de abastecimento nas instalações da TUB.
A GalpEnergia tem um posto de abastecimento de GNC na instalações da Carris em Cabo Ruivo, Lisboa. Prevê-se que seja instalado ali um dispenser especial para o abastecimento de GNC em regime de serviço público.
A VALORSUL instalou um grande posto de abastecimento em São João da Talha, junto à central incineradora, a fim de abastecer frotas dos camiões de lixo dos municípios de Lisboa, Loures, Amadora e Vila Franca de Xira. A empresa está a fazer diligências para por este posto em regime de serviço público.
Em 2009 a Carris - Companhia Carris de Ferro de Lisboa adquiriu mais 20 autocarros MAN, que se somam aos 40 Volvo GNC que já dispunha.
Os SCTP do Porto têm em circulação, 275 autocarros GNC da MAN. A GalpEnergia tem um posto de abastecimento de GNC nas estação dos SCTP em Francos.
A AMAGÁS (Associação de Municípios para o Gás), que reúne municípios do Distrito de Lisboa, estimula a instalação de postos públicos de abastecimento de GNC.
Os VGN também podem ser abastecidos a partir de um pequeno compressor conectado directamente a uma rede de GN, em casa ou no local de trabalho. Neste caso, o abastecimento é efectuado em ritmo lento (ao longo de muitas horas).
7Que VGNs dedicados estão a ser fabricados agora?
Que VGNs dedicados estão a ser fabricados agora? A nível europeu existem já 11 fabricantes de viaturas com produtos para VGNs. Mundialmente, este número ascende a mais de 40. Todos os grandes fabricantes de carros, camiões e autocarros construíram protótipos de VGNs dedicados. É impossível listar todos, pois a todo o momento estão a ser lançados novos modelos de pesados e ligeiros. O melhor é consultar os sítios web da IANGV e da NGVA-Europe.
Alguns dos veículos disponíveis no mercado português podem ser vistos em Fichas de veículos .
8O que se pode dizer acerca da potência do veículo?
Antigamente os veículos a gasolina convertidos para GN estavam sujeitos a pequenas perdas de potência quando funcionam a GN, o que já não acontece actualmente graças às centralinas electrónicas. Quanto aos veículos concebidos especificamente para funcionarem a GN eles não têm perda de potência porque são optimizados na origem, pelo fabricante. O aumento da taxa de compressão é uma das formas de aumentar a potência efectiva do motor. O GN possui um elevado índice de octano (cerca de 120). Isto permite que o motor funcione com maiores taxas de compressão que os motores a gasolina (índice de octano entre 95 e 98).
9Pode a actual tecnologia dos VGNs acompanhar os avanços da indústria automobilística?
Avanços recentes na tecnologia dos VGNs manterão a indústria no caminho certo, com a adopção da maior parte das tecnologias de vanguarda que vêm dos principais fabricantes automobilísticos. A indústria está intensamente voltada para novas investigações e desenvolvimentos nas áreas de infraestrutura, tecnologia do veículo e do motor, e reduções nas emissões dos veículos.
As conversões mecânicas são compatíveis com o afogador (throttle body) e com motores de injecção multi-ponto. Circuitos fechados (Closed-loops) e kits de conversão compatíveis com computador estão agora a ser desenvolvidos e comercializados. Isto melhorará o desempenho dos VGNs bi-fuel e reduzirá mais uma vez as suas já baixas emissões.
Em veículos bi-fuel, o índice de octano do gás natural (superior ao da gasolina) pode ser aproveitado como vantagem, através de motores com taxa de compressão variável. O primeiro motor deste tipo é o recente SVC desenvolvido pela SAAB.
saab out saab out
10Qual é a estratégia da indústria do VGNs?
Os VGNs são ideais para operações de frotas. A indústria está a concentrar-se nas frotas comerciais com elevadas utilizações de combustíveis, tais como autocarros urbanos, viaturas de placa de aeroporto, camiões colectores de resíduos sólidos e viaturas ''fora da estrada''. Veículos a GN de todos os tipos estão nas estradas agora, uma indicação de que a indústria evoluíu da fase do desenvolvimento para a da comercialização e da expansão de aplicações.
Muitos estados encaram a indústria dos combustíveis alternativos como uma oportunidade de desenvolvimento económico. Estes estados apoiam a utilização combinada de incentivos e a concretização de regulamentação das emissões de frotas.
11Como podem os VGNs contribuir para o cumprimento da legislação ambiental?
A molécula de metano (CH4 ), principal constituinte do gás natural, têm um rácio carbono/hidrogénio inferior à de todos os demais combustíveis. A molécula de gasóleo (C12 H26 ), por exemplo, contem 12 vezes mais carbono que a de metano.
12Existe legislação que incentive a utilização de VGNs?
O Decreto-lei nº 40/93, de 18 de Fevereiro, artigo 1º, nºs 12 e 13, beneficia com isenções de 50% do Imposto Automóvel (IA) os automóveis ligeiros que utilizem exclusivamente gás natural; e com isenção de 40% os que utilizem gás natural e outro combustível (bi-fuel). O referido diploma encontra-se no sítio web da Direcção-Geral das Alfândegas e dos Impostos Especiais sobre o Consumo.
Consulte também a página sobre Legislação.
13Como posso saber mais sobre o VGNs?
Para mais informação sobre os VGNs consulte também:
O "Dicionário Técnico do Gás Veicular" , (inglês-português e português-inglês), com 114 páginas, contem 545 verbetes, com definições em português e ilustrações. Ele pode ser encomendado à APVGN (25 euros). Para remessa pelo correio enviar cheque de 30 euros (€5 p/ despesas de porte) e indicar nome, morada, telefone e número de contribuinte.
O sítio web da International Association for Natural Gas Vehicles , constituída em 1986 e com centenas de membros em dezenas de países.
O sítio web da Natural Gas Vehicle Association-Europe.
A página de Links da APVGN.