信頼性の高い圧縮天然ガス充填ステーションを構築するには
流体システムを適切に選定し、優れた圧縮天然ガス充填ステーションを構築するための3つのポイント
Chuck Hayes、新製品開発主任エンジニア、スウェージロック
Paul LeStrange、代替燃料担当技術者、スウェージロック・サンディエゴ
大型トラックや民間バスといった大型車両といえば、ディーゼル車特有の黒煙を伴う排ガスのイメージが強いのではないでしょうか。
しかし現在では、こういった思い込みは時代遅れと言われかねません。世界各地で排ガス規制が強化されたことから、さまざまな輸送用途向けの代替燃料ソリューションの開発競争が激化しています。圧縮天然ガス（CNG）は、化石燃料に比べて馬力が大きく、費用対効果が優れているばかりか、二酸化炭素の排出量を大幅に削減できることから、代替燃料の中でも非常に重要な位置づけにあります。こうして天然ガス自動車は、あらゆる場所で普及しつつあります。
圧縮天然ガスの需要は、今後も続くことが予想されます。先日、米国政府は Alternative Fuel Infrastructure Tax Credit （代替燃料インフラストラクチャ税控除制度）を延長することを決定しました。これによって、2021年12月31日までに設置された天然ガスを含む代替燃料の充填設備に対して、建設費の30％が税額控除されることになりました。同様の優遇措置は世界各地で実施されており、これを受けて信頼性の高い充填ステーションのネットワーク構築が進み、圧縮天然ガスの利用は広がりを見せつつあります。
こういった機会を最大限に活用し、公共と民間の両方で使用可能な信頼性の高い圧縮天然ガス充填ステーションのインフラを構築する際は、早急に構築を進める必要性と、充填装置の安全性および保全性とのバランスを考慮することが求められます。圧縮天然ガス充填装置用の流体システム部品を調達する際は、以下の3つのポイントを考慮してください：
#1: あらかじめ組み立てたシステムを取り入れることで、効率性とシステムの保全性を最大限に高める
一般的な圧縮天然ガス充填ステーションは、チューブやパイプ、バルブといった部品からなる複雑なアセンブリーで構成されており、バルク貯槽から車両まで加圧ガスを移送する役割を担っています。この移送過程において必要な圧力で圧縮されたガスが、ユニットやパネル、バルブを介して個々のポンプやホースに供給され、専用バルブを使用して車両に充填されます。
プロの手で組み立てられた流体システムを現場で使用すれば、構築プロセスを迅速に進めることができるばかりか、アセンブリーが適切に機能するという担保も得られることになります。
こういったシステムを一から設計して組み立てるとなると、効率的なレイアウトや安全な取り付け作業など、特有の知識が求められます。例えば、長いチューブを用意し、どこで曲げるかを検討し、確立されたベスト・プラクティスに沿って適切にシステムに組み込むといったことが必要になります。
このような作業を効率的に行うために必要な知識は一般的とは言えませんし、それを実践するスキルを持った作業者を確保するのも容易ではないでしょう。信頼できるサプライヤーから あらかじめ組み立てたサブシステム を入手することで、こうした課題を解決することができます。プロの手で組み立てられた流体システムを現場で使用すれば、構築プロセスを迅速に進めることができるばかりか、アセンブリーが適切に機能するという担保も得られることになります。
#2: 高圧下での漏れのない接続で安全性を高める
ステーションの構築後は、オペレーションの安全性が最優先となります。圧縮天然ガス充填ポンプは、ドライバーが安全かつ容易に操作できることが求められます。そのためには、ステーション全体で漏れの可能性を排除するだけでなく、供給源からポンプまでの圧力を適切に維持／変換する必要があります。
天然ガスは一般的なライフラインであり、我々はガスの使用に慣れているものの、圧縮天然ガスの圧力は特有なことから、他とは異なる課題が生じます。例えば、圧縮天然ガスを現場で充填ステーションに貯蔵する際は、車両の貯蔵タンクに入れる時よりもかなり高い圧力が必要になります。充填中に圧力が変動すると、ジュール・トムソン効果でガスの温度が大幅に低下します。
従来のねじ接続では、圧縮天然ガスに必要な圧力や大幅な温度変化に対して漏れのないパフォーマンスを維持することは、長期的に見て容易なことではありません。部品間のねじ接続に不具合が生じたり、品質の劣る建材が温度変化によって膨張または収縮したりするおそれがあります。これらはすべて、安全上の重大なリスクとなります。そのため、過酷な環境下でもシステムの保全性を維持できるような高品質の部品（ 継手 など）を指定することが必要です。
#3: 高品質な材料を選定して信頼性の向上を実現する
ねじ接続と同様に、従来の材料は、必ずしも長期的な信頼性や保全性が欠かせない圧縮天然ガス充填インフラ用途に適しているとは言えません。
例えば、炭素鋼製のパイプやチューブは、一般的な用途では良好なパフォーマンスを発揮します。しかし、圧縮天然ガス充填のような高リスク／高圧の用途では、炭素鋼は必要なパフォーマンスを発揮できない場合があります。というのも、炭素鋼は腐食やさびが生じやすい性質を持っているためです。天然ガスは湿気を含んでいるため、炭素鋼のような材料の場合は、腐食レベルが高まります。圧縮天然ガス充填ステーションは屋外にあるため、雨や雪などにさらされることで腐食が発生するおそれがあります。
腐食が起きると、材料の表面に小さなくぼみが生じます。非常に小さなくぼみであっても、圧縮天然ガスに必要な圧力で使用すると、不具合につながることがあります。そのため、インフラを拡張する際は、材料の選定が重要になります。316/316Lステンレス鋼は充填システムでの使用に適していますし、 ニッケルとクロムの含有量が高いステンレス鋼 を選定すれば、腐食に対する保護効果がさらに高まります。これで継続的なメンテナンスや交換が不要になり、長期的なパフォーマンスを実現させることができます。
天然ガス自動車の普及が世界各地で進む中、信頼性の高いインフラが非常に重要なのは言うまでもありません。効率的な構築、安全なオペレーション、長期的な信頼性を実現するには、適切なサプライヤーの協力を得て、圧縮天然ガス充填システムに特有の条件下で性能を発揮できる高品質のアセンブリーと部品を調達することが重要です。
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