2002/08/05
經濟部能源局
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■撰文：謝惠子 ■圖片提供：車輛研究測試中心
隨著經濟成長，國民所得不斷提高，車輛之數目也呈倍數增加。車子的普及提昇人們便利快捷的交通層次，但伴隨著車輛廢氣的排出，亦屢次造成生活痛苦指數攀升，此種情況尤以都會區為甚。在都會區的交通運輸上，公車向來佔有舉足輕重之地位，各國為尋求解決柴油引擎所排放之氮氧化物及粒狀污染物等危害人體氣體，大多推行天然氣公車以替代傳統的柴油公車。
等待著公車進站，驀地前方駛來一輛車彩繽紛、低底盤的63號天然氣公車（Natural Gas Bus），等在身旁的老婆婆推著菜籃車輕鬆的走入車內落坐，然後63號公車又篤靜無聲的繼續向前奔去。這就是北市運行多年的天然氣公車示範計畫，不僅改善都會區空氣污染問題，同時也有效降低對石油的依存度。
高壓成器 抒活有方
天然氣是一種混合氣體，主要成分為甲烷，約佔80～98％，為無色無臭之氣體。燃燒後之揮發性有機物（VOC）及一氧化碳（CO）可較其他燃料低，亦幾無粒狀物，可謂天生的清潔燃料。此外，天然氣之辛烷值（Octane Number）高達120以上，具良好抗爆震特性。目前推廣之天然氣車樣式繁多，依天然氣儲存方式可分類如下：
一、壓縮天然氣（CNG）車
天然氣比重小，單位體積能量密度低，以加壓方式將天然氣壓縮儲存，為提高天然氣車行駛里程的方法之一。天然氣臨界溫度為-82.6℃，臨界壓力為45.8大氣壓，一般CNG車均在常溫下將天然氣壓縮到200大氣壓後儲存，天然氣在此狀態下視為以過熱蒸汽（superheated vapor）狀態。雖然天然氣經過加壓後可儲存更多之量，但其能量密度也僅為汽柴油等液態燃料之27％，另外因容器須耐高壓，所佔空間及重量均不可忽視。然而此法比起液化天然氣和吸附天然氣的儲存方式，因技術簡單，CNG車已成為全球普及之主流。
二、液化天然氣（LNG）車
將天然氣冷卻至-162℃即可在大氣壓下將之液化。LNG的比重約為0.47（體積為氣態時的六百分之一），雖然儲存效率仍不及汽油及柴油，但可為200大氣壓下之CNG的三倍，而且容器所佔空間及重量均可降低。目前LNG車之使用量不算多，在美國約有1,100輛，在日本則剛開始進行實用化之研究。
三、吸附式天然氣（ANG）車
以含有吸附劑之燃料容器，藉天然氣吸附在吸附劑之特性儲存天然氣，可用比壓縮天然氣低一個位數大小之壓力儲存等量之天然氣，這類技術尚未實用化。成功以後，則可減低加氣設備昂貴之加壓成本。
三擒三縱 來去無影
再者，依天然氣燃燒方式，車輛可分類為三種：
一、單燃料天然氣車（Dedicated Natural Gas Vehicle）
單燃料天然氣車以天然氣為唯一之燃料。這類車輛之引擎可為修改原汽油引擎之燃料及點火系統，或修改柴油引擎之燃燒室（降低壓縮比）、燃料系統並加裝點火系統而成。此類車輛在設計上可根據壓縮比、點火時間等因素選擇最適合之引擎與觸媒，達到排氣污染最低之目的，缺點則為成本較貴且儲氣容器較多。
二、雙燃料天然氣車（Bi-Fuel Natural Gas Vehicle）
此類車輛具有天然氣及汽油二種燃料系統，可以切換裝置做切換燃料之選擇。通常由汽油車加裝天然氣燃料供應系統而成，具有改裝容易之優點。全球目前一百多萬輛天然氣車中之大部份均為此類車輛。雖然原汽油引擎系統（及觸媒）皆可沿用，但動力性能、污染排放均較單燃料天然氣車差。
三、複合燃料天然氣車（Dual-Fuel Natural Gas Vehicle）
複合燃料天然氣車多為改裝原先使用柴油之壓縮點火式引擎，在原引擎架構下，將天然氣與空氣預先混合並由進氣歧管注入燃燒室，再噴入少量柴油燃料以引燃天然氣，此種方式稱為預先噴注（Pilot Injection），天然氣大約可取代70～90％的柴油。
以目前天然氣車使用狀況，天然氣燃料之儲存以壓縮方式CNG技術最為成熟且普偏。依燃燒方式分類之三種天然氣車中，先進國家主要考量環保及安全，均致力於單燃料天然氣車輛之研究開發，目前已推出安全、高性能及超低污染之天然氣車輛；開發中國家限於經濟力以及加氣設施之普及性，都先引進複合燃料天然氣車輛及雙燃料天然氣車輛，藉此以最經濟之方式，改善局部人口稠密地區之空氣污染問題。
就愛一肚子「氣」！
標榜著清淨、環保及無障礙特色的天然氣公車，以「清新、經濟、安全」的形象觀念，生動鮮活地闖入市民的生活空間，更是本世紀各國推動大眾運輸發展的主流。固然天然氣車尚有行駛里程較短、馬力不足等技術上有待克服之缺點，但在環保意識抬頭、抑低溫室效應等國際議題下，天然氣車之推行儼然已成為勢在必行之潮流！（資料提供：車輛研究測試中心）