Phân biệt LPG, CNG và LNG: Sự khác biệt về bản chất và ứng dụng
Bạn bước vào một trạm nhiên liệu hay nhìn thấy những chiếc xe bồn khổng lồ chạy trên đường cao tốc, trên thân xe in những dòng chữ như LPG, CNG hay LNG. Với người ngoài ngành, chúng chỉ đơn giản là “khí đốt”. Nhưng nếu bạn là một chủ doanh nghiệp vận tải, một quản lý nhà máy, hay đơn giản là người quan tâm đến bài toán năng lượng, sự nhầm lẫn giữa ba cái tên này có thể trả giá bằng rất nhiều tiền, thậm chí là các rủi ro về an toàn cháy nổ.
Thực tế, dù cùng gốc là khí hydrocarbon, nhưng “tính nết” của ba loại nhiên liệu này khác nhau một trời một vực. Từ cách nén, nhiệt độ bảo quản cho đến hiệu quả kinh tế.
Hãy cùng đi sâu vào giải phẫu ba loại khí này qua 5 tiêu chí cốt lõi nhất.
1. Bản chất hóa học: Khác biệt ngay từ “ADN”
Để hiểu vì sao cách sử dụng của chúng khác nhau, ta phải nhìn vào cấu tạo phân tử. Đây là gốc rễ của vấn đề mà nhiều người thường bỏ qua.
LPG (Liquefied Petroleum Gas) – Khí dầu mỏ hóa lỏng
Đây chính là bình gas màu xám hoặc đỏ hiện diện trong bếp của hầu hết gia đình Việt Nam. LPG thực chất là hỗn hợp của Propan ($C_3H_8$) và Butan ($C_4H_{10}$).
LPG không phải là khí tự nhiên thuần túy. Nó là sản phẩm phụ thu được trong quá trình lọc dầu thô hoặc xử lý khí tự nhiên. Điểm đặc trưng nhất của LPG là nó rất dễ hóa lỏng. Chỉ cần một áp suất vừa phải ở nhiệt độ thường, nó đã chuyển từ khí sang lỏng, giúp việc đóng chai cực kỳ dễ dàng.
CNG (Compressed Natural Gas) – Khí thiên nhiên nén
Khác với LPG, thành phần chính của CNG là Metan ($CH_4$), chiếm từ 85-95%. Đây là khí tự nhiên được lấy từ các mỏ khí, sau đó nén ở áp suất cực cao (khoảng 200-250 bar) để chứa trong các bình chuyên dụng.
Hãy tưởng tượng bạn cố gắng nhét một lượng không khí khổng lồ vào một cái hộp sắt dày cộp. Đó chính là CNG. Nó vẫn ở dạng khí, chỉ là bị nén rất chặt.
LNG (Liquefied Natural Gas) – Khí thiên nhiên hóa lỏng
Cũng là Metan ($CH_4$) giống hệt CNG, nhưng công nghệ xử lý của LNG ở một đẳng cấp hoàn toàn khác. Để biến khí Metan thành chất lỏng, người ta phải làm lạnh nó xuống nhiệt độ âm sâu: -162 độ C.
Tại nhiệt độ này, khí tự nhiên hóa lỏng và giảm thể tích đi 600 lần. Điều này giống như việc bạn thu nhỏ một quả bóng bay khổng lồ xuống bằng kích thước một quả bóng bàn, cho phép vận chuyển một lượng năng lượng khổng lồ đi khắp thế giới bằng tàu biển mà không cần đường ống.
2. So Sánh Chi Tiết LPG, CNG, LNG về Trạng thái và Phương thức lưu trữ
Đây là phần “đau đầu” nhất đối với các kỹ sư vận hành và bộ phận logistic. Sự khác biệt về trạng thái vật lý quyết định hoàn toàn hạ tầng cơ sở cần thiết.
LPG: Linh hoạt và Dễ tính
Vì LPG hóa lỏng ở áp suất thấp (chỉ khoảng 6-7 bar), vỏ bình chứa không cần quá dày. Đó là lý do bạn thấy bình gas gia đình khá gọn nhẹ và xe bồn chở LPG trông cũng không quá hầm hố. Tính cơ động này giúp LPG len lỏi đến tận các vùng sâu vùng xa, nơi không có hệ thống đường ống dẫn khí.
CNG: Áp lực cao, Bình chứa nặng
Để giữ được khí nén ở áp suất 200-250 bar, bình chứa CNG phải được làm bằng thép cực dày hoặc composite đặc biệt đắt tiền.
Một nhược điểm chí mạng của CNG là tỷ trọng năng lượng thấp. Một xe tải chạy CNG phải cõng theo dàn bình chứa rất nặng nhưng quãng đường di chuyển được lại ngắn hơn nhiều so với xe chạy dầu hoặc LPG. Do đó, CNG thường chỉ phù hợp cho các phương tiện chạy tuyến cố định, cự ly ngắn như xe buýt nội đô hoặc xe rác.
LNG: Công nghệ Cryogenic (Siêu lạnh)
Lưu trữ LNG là cuộc chơi của công nghệ cao. Bồn chứa phải là loại bồn bảo ôn (giống như cái phích nước khổng lồ) gồm hai lớp vỏ, ở giữa là chân không và vật liệu cách nhiệt siêu hạng để giữ nhiệt độ luôn ở mức -162 độ C.
Nếu nhiệt độ tăng lên, LNG sẽ bay hơi (boil-off gas), gây thất thoát và tăng áp suất bồn. Do đó, hạ tầng cho LNG cực kỳ đắt đỏ, đòi hỏi vốn đầu tư lớn, nhưng đổi lại nó giải quyết được bài toán vận chuyển đường dài mà CNG bó tay.
3. Nhiệt trị và Hiệu suất đốt: Ai “khỏe” hơn?
Khi so sánh chi tiết LPG, CNG, LNG, yếu tố mà các chủ nhà máy quan tâm nhất là: Đốt cái nào thì nóng hơn và tiết kiệm hơn?
- LPG: Có nhiệt trị cao nhất trong ba loại (khoảng 11.000 – 12.000 kcal/kg). Ngọn lửa của LPG rất nóng, gia nhiệt nhanh. Đây là lý do các nhà hàng, lò nung gốm sứ hay các ngành công nghiệp cần nhiệt lượng tức thời rất thích dùng LPG.
- LNG & CNG: Có nhiệt trị tính theo khối lượng thấp hơn một chút so với LPG, nhưng ngọn lửa cháy “sạch” hơn và đều hơn. Với các lò hơi hiện đại yêu cầu sự ổn định và kiểm soát khí thải nghiêm ngặt, khí thiên nhiên (Metan) lại là lựa chọn ưu việt hơn nhờ quá trình cháy triệt để, ít muội than.
Tuy nhiên, hiệu quả kinh tế còn phụ thuộc vào đơn giá. Thông thường, tính trên cùng một đơn vị nhiệt lượng (MMBTU), khí thiên nhiên (CNG/LNG) thường có giá cạnh tranh hơn so với LPG, đặc biệt là khi giá dầu thế giới biến động mạnh, vì giá LPG thường neo theo giá dầu, còn khí thiên nhiên có cơ chế giá riêng biệt hơn.
4. An toàn cháy nổ: Nặng hơn hay Nhẹ hơn không khí?
Đây là kiến thức sinh tồn. Nếu xảy ra rò rỉ, kịch bản sẽ diễn ra như thế nào?
LPG: Sát thủ vô hình dưới mặt đất
LPG nặng hơn không khí. Khi rò rỉ, khí gas sẽ không bay lên trời mà chìm xuống, len lỏi vào các cống rãnh, hầm hố, sàn nhà. Nó tích tụ ở đó như một quả bom nổ chậm. Chỉ cần một tia lửa điện nhỏ từ công tắc hay ma sát giày dép, thảm họa sẽ xảy ra.
Vì thế, van cảnh báo rò rỉ gas LPG luôn phải đặt sát mặt đất, và việc thông gió cưỡng bức ở tầng thấp là bắt buộc.
CNG và LNG: Bay hơi lên cao
Ngược lại hoàn toàn, thành phần chính là Metan nên CNG và LNG nhẹ hơn không khí. Nếu rò rỉ, khí sẽ nhanh chóng bay lên cao và khuếch tán vào khí quyển.
Ở không gian thoáng đãng ngoài trời, nguy cơ cháy nổ của CNG/LNG thấp hơn LPG rất nhiều vì khí khó tích tụ đủ nồng độ để gây nổ. Tuy nhiên, với LNG, mối nguy hiểm lại nằm ở nhiệt độ. Nếu LNG rò rỉ ra da, nó gây bỏng lạnh ngay lập tức. Nếu tiếp xúc với thép thường (không phải thép chịu lạnh), nó làm kim loại giòn gãy như thủy tinh trong tích tắc.
5. Xu hướng chuyển dịch năng lượng và Ứng dụng thực tế
Cuộc chiến năng lượng hiện tại không chỉ là về giá, mà là về môi trường.
LPG vẫn đang giữ vai trò chủ đạo trong dân dụng và các ngành công nghiệp nhỏ lẻ nhờ mạng lưới phân phối đã hoàn thiện hàng chục năm nay. Bạn có thể mua bình gas ở bất cứ đâu. Nhưng ở quy mô công nghiệp lớn, LPG đang dần mất vị thế.
CNG được xem là giải pháp “quá độ”. Chúng ta thấy CNG nhiều nhất ở các đội xe buýt xanh, taxi hoặc các nhà máy nằm gần đường ống dẫn khí. Nhưng do hạn chế về khoảng cách vận chuyển (bán kính kinh tế chỉ khoảng 100-200km từ trạm nén mẹ), CNG khó mở rộng quy mô toàn quốc.
LNG chính là tương lai gần. Với khả năng hóa lỏng và vận chuyển đi bất cứ đâu, LNG đang là chìa khóa để các nhà máy nhiệt điện, các khu công nghiệp xa bờ biển chuyển đổi từ than đá/dầu DO sang khí sạch. Ngành vận tải biển và vận tải container đường dài (xe đầu kéo) cũng đang rục rịch chuyển sang động cơ chạy LNG để đáp ứng tiêu chuẩn khí thải Euro 5, Euro 6.
Bảng tóm tắt nhanh đặc tính
Để dễ hình dung hơn sau khi đã phân tích sâu, hãy nhìn vào các điểm nhấn sau:
- LPG: Propan/Butan | Nặng hơn không khí | Áp suất thấp | Nhiệt trị cao | Dùng cho nấu ăn, xe nhỏ, công nghiệp nhỏ.
- CNG: Metan | Nhẹ hơn không khí | Áp suất rất cao (Khí nén) | Nhiệt trị ổn định | Dùng cho xe buýt, nhà máy gần nguồn khí.
- LNG: Metan | Nhẹ hơn không khí | Nhiệt độ siêu lạnh (Lỏng) | Mật độ năng lượng cao nhất | Dùng cho nhà máy điện, vận tải đường dài, công nghiệp lớn.
Việc lựa chọn nhiên liệu nào không có một đáp án chung cho tất cả. Nếu bạn là hộ gia đình, LPG vẫn là vua. Nếu bạn vận hành đội xe buýt nội đô, hãy chọn CNG. Nhưng nếu bạn là chủ một nhà máy thép hay nhiệt điện muốn “xanh hóa” quy trình và tối ưu chi phí đường dài, LNG chính là cái tên cần được đặt lên bàn cân nhắc đầu tiên. Hiểu rõ bản chất của từng loại khí giúp chúng ta không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn làm chủ được các quy trình an toàn trong vận hành.
