Gaz ziemny uniezależnia rynek paliw silnikowych od ropy naftowej, co jest bardzo ważne, ponieważ główne jej źródła znajdują się na terenach o złożonej sytuacji geopolitycznej. Oprócz tego, pod dnami oceanów i w obszarach wiecznej zmarzliny występują ogromne zasoby tzw. hydratów, których głównym składnikiem jest metan uwięziony w krystalicznej strukturze wody w postaci stałej. Zasoby tych źródeł energii przewyższają dwukrotnie zasoby wszystkich paliw kopalnych łącznie.

Głównym składnikiem gazu ziemnego, naturalnego paliwa kopalnego powstałego w procesie przemian organicznych, jest metan (CH₄). Jego zawartość w gazie ziemnym waha się w granicach od 90 do 98%, resztę stanowią etan, propan, azot i butan. Dzięki takiemu składowi gazu ziemnego, w którym dominuje prosty i lekki metan, jego spalanie w silnikach nie stwarza większych problemów. Nie występują w nim, podobnie jak w LPG, żadne dodatki, które mogłyby wpływać na zawartość szkodliwych składników spalin. Spalanie w silniku gazu ziemnego skutkuje redukcją emisji CO₂ o 25%, węglowodorów o prawie 90%, tlenków azotu o 50%, przy wyeliminowaniu dymienia, czyli emisji cząstek stałych i emisji SO₂.

Wadą paliw gazowych jest ich niska gęstość energii. Dlatego gaz ziemny do celów trakcyjnych jest stosowany w postaci sprężonej (CNG – Compressed Natural Gas) do ciśnienia około 20 MPa (200 barów). Gęstość energii w takich warunkach wynosi 7 kJ/dm³. Dla porównania, parametr ten dla benzyny wynosi 30 kJ/dm³ i jest uzyskiwany bez dodatkowych operacji jak sprężanie. Te cechy gazu ziemnego powodują, że silnik nim zasilany musi być specjalnie przystosowany, a objętościowe zużycie paliwa jest widocznie większe.

Ze względu na tak wysokie ciśnienie przechowywania (ok. 10-krotnie wyższe niż w przypadku LPG), wypełnione CNG zbiorniki (zazwyczaj cylindryczne, czasem również kuliste, wykonane ze stali, aluminium, tworzyw lub kompozytów) zajmują w samochodzie dużo miejsca, a zasięg mimo to jest ograniczony. Istotna różnica w stosunku do LPG polega na tym, że pomimo znacznej kompresji CNG pozostaje w stanie gazowym.

Ponieważ gaz ziemny występuje w wielu miejscach na Ziemi, jego skład chemiczny wykazuje znaczne różnice. Dlatego wprowadzono tzw. liczbę Wobbe'ego, by w prosty sposób porównywać gaz ziemny pochodzący z różnych pokładów. Gaz ziemny o różnym składzie chemicznym, a takiej samej wartości tej liczby zapewnia uzyskanie podobnej ilości ciepła przy spalaniu w określonych warunkach. Liczba Wobbe'ego, zgodnie z EN 437, kwalifikuje gaz do grupy wysokokalorycznej H (wartość od 48 do 57,8 MJ/m³) i niskokalorycznej L (41,5-47,3 MJ/m³). Pierwsza zawiera 80-87% metanu i dostarcza 8,7-9,3 kWh/m³, w wypadku odmiany H wartości te wynoszą, odpowiednio, 84-99% i 10-11,1 kWh/m³. Wartości energetyczne paliw tradycyjnych to 9,84 kWh/m³ dla oleju napędowego i 8,88 kWh/m³ dla benzyny 95-oktanowej, co w praktyce oznacza, że 1 kg gazu ziemnego odpowiada 1,3 l ON lub 1,5 l benzyny. Użycie konkretnej odmiany CNG ma oczywiście wpływ na ekonomikę jazdy, jednak współczesnemu silnikowi jest „wszystko jedno”, jakie paliwo otrzyma. Czujniki elektroniczne automatycznie wykrywają bowiem skład paliwa i dostosowują do niego proporcje mieszanki.

Kolejnym parametrem charakteryzującym gaz ziemny jest jego liczba metanowa, która jest miarą odporności na spalanie stukowe, podobnie jak liczba oktanowa dla benzyny. Jest to procentowa zawartość metanu (o liczbie metanowej 100) w mieszaninie wzorcowej z wodorem (o liczbie metanowej 0), która wykazuje taką samą odporność na spalanie stukowe jak badany gaz.

Zaletą CNG, oprócz porównywalnej z LPG (a nawet większej) przyjazności dla środowiska jest również bezpieczeństwo użytkowania. Ze względu na swoje naturalne właściwości (głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan) rozprasza się on w powietrzu błyskawicznie, przez co zagrożenie zapłonem po uszkodzeniu zbiornika jest znikome. Ma na to wpływ także wysoka temperatura zapłonu, wynosząca aż 650°C. Również sposób przechowywania przyczynia się do zmniejszenia zagrożeń płynących z niekontrolowanego upływu. Butle na CNG muszą wytrzymywać ciśnienie rozrywające o wartości aż 600 barów, a system zaworów, podobnie jak w instalacjach LPG, czuwa nad odcięciem dopływu lub kontrolowanym wypuszczeniem gazu, zależnie od rodzaju zagrożenia. W szerszej perspektywie, CNG jest bezpieczne również z uwagi na przesyłanie go głównie za pomocą rurociągów, nie zaś cystern.

Silniki napędzane CNG mogą uzyskiwać bardzo dobre parametry i wysoką kulturę pracy ze względu na wysoką liczbę oktanową tego gazu (130), zwłaszcza, jeśli wyposaży się je w układ recyrkulacji spalin, turbodoładowanie i katalizator trójdrożny. Może to jednak być okupione wysokim zużyciem paliwa i problemami z oddawaniem ciepła. Zasilanie gazem ziemnym powoduje także spadek poziomu hałasu silnika o 3 dB, czyli aż dwukrotnie i przez to gaz ten szczególnie nadaje się do napędzania autobusów a aglomeracjach miejskich. CNG można stosować, tak jak LPG, zarówno w jednostkach benzynowych, jak i wysokoprężnych, choć w wypadku tych drugich hamulcem jest niska opłacalność spowodowana koniecznością montażu iskrowego układu zapłonowego.

Istnieją dwa rodzaje pojazdów zasilanych gazem ziemnym – mono- i biwalentne. Pierwsze spalają wyłącznie CNG, ewentualnie wyposażone są w rezerwowe, najwyżej 15-litrowe zbiorniki z benzyną (przy czym nadal uważa się takowe za monowalentne). Pojazdy biwalentne dysponują standardowym zasilaniem benzynowym, a oprócz tego mają zainstalowany układ napędzania gazem, dzięki czemu uzyskują znaczne przebiegi pomiędzy tankowaniami.

Światowymi potentatami w dziedzinie używania CNG jako paliwa są dziś Argentyna, Brazylia i Pakistan. W USA stosowanie go jest hojnie dofinansowywane przez władze (m. in. ulgi podatkowe, zwroty poniesionych na przeróbkę kosztów) w ramach programów na rzecz ograniczenia emisji szkodliwych substancji do atmosfery. Potencjał CNG dostrzegł i docenił amerykański oddział Hondy, wypuszczając na rynek model Civic GX, przystosowany do spalania gazu ziemnego, czerpanego także z domowych instalacji gazowych. W Polsce jeździ na razie kilka tysięcy pojazdów napędzanych tym gazem, przy czym większość z nich stanowią autobusy. Infrastruktura również jest w powijakach – na terenie naszego kraju działa w tej chwili zaledwie 30 stacji prowadzących dystrybucję CNG. Rozkwit technologii zasilania silników gazem ziemnym wydaje się mimo wszystko być wyłącznie kwestią czasu, zwłaszcza że obecne złoża powinny zapewnić dostawy paliwa jeszcze przez około 160 lat.

Zobacz także: Strefę CNG oraz Stacje CNG w Polsce