2005/09/05
經濟部能源局
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▓撰文：陳文樹
天然氣（Natural Gas）又稱為天然瓦斯，主要成分為甲烷，並含有些許的乙烷、丙烷、丁烷等成分，以及少量不可燃性氣體之碳氫化合物，是相當乾淨的能源。
車輛的動力有以汽油、柴油做為燃料，也有以電力或太陽能來驅動。最為普遍的汽油車將汽油與空氣於化油器（Carburetor）混合，再將混合氣送至汽缸，經壓縮後以火星塞點燃；柴油車則是將做為燃料的柴油，經高壓泵、噴油嘴增壓後噴出於既經壓縮的空氣而點燃。電力車則是以蓄存有電力的電瓶組做為驅動車輛的動力配備，故並無引擎之裝置，俟電瓶組缺乏電力時再予充電補充；而某些特殊用途的電動車則可與太陽能發電裝置相連結，將日光發電產生之電力補充於電瓶組內。
以下本文所介紹的天然氣汽車（Natural Gas Vehicle,NGV），是指以天然氣做為燃料的汽車，其產生動力的方式和汽油車較為接近，天然氣亦須先和空氣混合再行點燃，使得天然氣內主要的成分甲烷可和空氣中的氧進行激烈燃燒，釋放能量轉化為驅動車輛行進的動力。
20世紀的新興車種
將汽油或柴油引擎改裝為壓縮天然氣（CNG）用之引擎，邊際效益往往不高，因此汽車生產商開發出原裝的CNG汽車和引擎。在早期，駕駛人尚對天然氣汽車（NGV）缺乏認識，亦無足夠的基礎設施，且鑑於NGV的管理規範並不完備，因此對使用NGV的意願並不高。由此觀之，天然氣汽車的推廣工作首要目標為降低成本、提高方便性和普及性。NGV依天然氣的儲存方式，可大致分為：
一、常壓天然氣汽車：指天然氣以常壓方式充裝於汽車頂部的儲氣囊內，直接供給引擎燃燒的天然氣汽車。
二、壓縮天然氣汽車（Compressed NGV）：將車用天然氣壓縮並充裝於汽車用壓縮天然氣儲氣瓶內，使用時須先經減壓器減壓，再供給引擎燃燒的天然氣汽車。
三、液化天然氣汽車（Liquidized NGV）：將天然氣在-162℃低溫液化後，儲存於液化天然氣儲氣罐中，使用時須先經氣化再供給引擎燃燒的天然氣汽車。
另若依其使用方式作區分，則可分為以下數類：
一、單一燃料天然氣汽車（Dedicated NGV）：僅以天然氣做為燃料的汽車。
二、雙燃料天然氣汽車（Bi-Fuel NGV）：以汽油、天然氣兩種燃料同時混合燃燒，以產生動力的天然氣汽車。
三、兩用燃料天然氣汽車（DuaL-Fuel NGV）：可分別使用汽油、天然氣兩種燃料燃燒而驅動車輛的天然氣汽車。
五花八門的加氣方式 要推廣天然氣汽車的使用，自然要普設天然氣汽車加氣站（Refuelling Stations或Filling Stations），以固定或移動方式使天然氣汽車得以充裝天然氣。一般是先將天然氣壓縮儲存，並有管線設施可對天然氣汽車加氣，這些用於對汽車充裝壓縮天然氣（CNG）的加氣站，可分為幾種設施：
一、固定站（CNG Filling Stations）：建置於固定地點，經由壓縮機將天然氣壓縮並儲存在高壓槽體中，再藉由加氣機予汽車加氣。
二、移動站（CNG Mobile Filling Stations）：加氣站的相關設備、裝置，安裝在一大型車體上，可移動至不同地點，接上電源與氣管後即能對汽車加氣的可移動站。
三、地下站（CNG Underground Filling Stations）：在用地不易覓得的都會區，將壓縮天然氣儲存槽構建於地下，但需以連接管線在地面上對汽車加氣。
四、屋頂站（CNG Roof-Mounted Filling Stations）：與前述的地下站相反，係將壓縮天然氣儲存槽等設施建於屋頂，但可在地面對汽車加氣。
五、子母站（CNG MD Filling Stations）：在未設置天然氣管道的地區或城市，以大型CNG拖車，將供氣站（即母站）的天然氣運送到多處的加氣站（即子站）之加氣方式。
六、小型加氣裝置（Small CNG Filling Stations）：供家庭汽車加氣的小型慢式加氣裝置，其加氣速度為每小時8立方公尺左右。
七、快充CNG加氣站（CNG Quick Filling Stations）：係將天然氣高壓儲存，俾可較一般的固定加氣站對天然氣汽車進行快速加氣。
八、慢充CNG加氣站（CNG Slow Filling Stations）：建置在車輛集中停放的停車場，是用壓縮機在夜間或車輛停放時對汽車加氣。
加氣站除了對天然氣汽車充裝已先壓縮過之天然氣外，亦有充裝液化天然氣（LNG）的LNG加氣站，但因投資費用高於充裝壓縮天然氣的加氣站，且站內的電力消耗較大，故數量不若充裝CNG的加氣站普遍。
從環保角度出發的日本
日本是亞洲國家當中，對推廣天然氣汽車較具興趣、也較具成效者。日本的天然氣大多以LNG形式自國外進口，之所以推廣天然氣汽車，目的與將天然氣做為廉價替代燃料的國家有別，旨在減少空氣污染。日本相關業界如公用燃氣公司與汽車生產商，自1980年代以來，即在天然氣汽車的領域投入相當多的努力和經費，在1992年獲得斯時「運輸省」的批准試驗，並被認定是在未來具有市場擴展價值的車種。在後續的試驗中，天然氣汽車可在公共道路上進行一般性的行駛，以測試它是否實用與安全。公用燃氣公司和地方政府，則是經由這些車輛的實地行駛來收集資料。迄1995年12月底，參加試驗的474部車輛，總共累計的行駛里程為480萬公里。此外，通產省也在天然氣汽車的實用性能上，從事極為充實的研究，其中尚包含有碰撞和引致氣爆火焚的危險性實驗。
日本的汽車生產商則在20世紀行將結束之際，已先後致力於天然氣公共汽車和卡車的開發，顯示了天然氣車輛性能的提高和價格的降低將是指日可待。隨著天然氣汽車產量的提高，大多數業者已開始如同生產汽油車和柴油車般的，開闢生產線以量產方式組裝天然氣汽車。一開始，是由公用燃氣公司對汽車生產業者承諾，同意承受一定的開發成本，並購買所生產的全部汽車。受此激勵，汽車生產商自然會樂於投入製造NGV中，而公用燃氣公司也積極宣導其用戶試用NGV，並且由公用燃氣公司承擔有關的費用，以大力創造需求。在進行這些測試時，公用燃氣公司亦向汽車生產商，提供在實際試用過程中獲致的諸多訊息，且對於汽車生產商而言，有關NGV實際使用的資訊，甚至可能比直接的資金協助更加重要。
現今全日本約有7,000餘萬輛的汽車，其中佔17％左右的柴油車所排放出的廢氣，是氮氧化物和懸浮微粒的主要污染源。且根據氣候變化綱要公約第三次締約國大會所簽訂的「京都議定書」，日本應降低二氧化碳的排放量。同時日本政府對於日益嚴重的空氣污染遭受頗大的壓力，認為必須採行有效的措施做為因應，而此一壓力也促使日本對NGV的關切和倚賴愈趨加深。
目前，汽車生產商已積極的開發NGV，其動機並非著眼於公用燃氣公司的要求，而是來自於用戶對NGV的需求，亦即已有市場導向之機制明確浮現了。用戶們正在比較各種高性能、高可靠性和價格公道的天然氣汽車，此一情況對於NGV在市場領域的持續拓展是十分樂觀的。隨著各地方政府開始將NGV引用至在固定線路行駛的公共汽車和垃圾車等，天然氣汽車的推廣開始有大幅的突破，而加氣站的數量也相對增多，之後連運輸公司也開始大規模的使用天然氣卡車。
在很多的日本城市，開始時多半是由公用燃氣公司，假自己的土地建設加氣站，惟隨著天然氣汽車應用規模的擴大，已有頗多的加氣站是由地方政府當局或民營公司建造，以供轄內的車輛使用。此外，若干汽車生產商也跟著建置加氣站，並對公眾開放，致力於經由普設加氣站而推動天然氣汽車的應用。經由前述的努力，現行日本國內的加氣站，已形成了一特定的網狀分布，這對擴展NGV的使用和運行區域的範圍有極大之助益。（作者為中華郵政研究員）