» » » » Природный газ как моторное топливо

Природный газ как моторное топливо

В настоящее время в мире насчитывается более миллиона транспортных средств, которые используют природный газ как моторное топливо. Лидерами в этой области являются Аргентина, Италия, США и Россия. Производством автомобилей, работающих на природном газе, сегодня занимается около 50 крупных моторостроительных компаний (в том числе BMW , Honda , General Motors , Volvo ), а список коммерчески доступных автомобилей уже перевалил за сотню. Анализ результатов исследований токсичности газобаллонных автомобилей, проведенных за рубежом, показывают, что при замене бензина на природный газ выброс токсических составляющих (г/км) в атмосферу снижается в 3-5 раз.

В России насчитывается более 200 тыс. автомобилей, работающих на природном газе. В последние годы предпринимаются попытки расширить применение компримированного (сжатого) природного газа (КПГ) в двигателях автотранспорта. К решению этой проблемы привлечено достаточно большое количество государственных организаций и частных компаний. Разработаны и готовы к серийному производству новые модификации стационарных (на 250-500 заправок) и модульных (на 40-60 заправок) автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), имеется многолетний опыт эксплуатации автомобильного газового оборудования, работающего на КПГ, и т.д /1/.

В тоже время за рубежом отчетливо наметилась тенденция к использования природного газа на автотранспорте в виде сжиженного природного газа (СПГ) /2/.

Особенно интенсивно это направления в автомобильной технике развивается в США. Так, широко известная компания “ Mack ” в сотрудничестве с фирмой “ Waste Managemtnt Inc .” в течении уже 20 лет успешно занимается производством двигателей на СПГ.

Значительные результаты в повышении экологичности и экономической эффективности достигаются при использовании СПГ и на легковых автомобилях. Не случайно, ведущая американская автостроительная фирма ” Gentral Motors ” подготовила к серийному производству новый автомобиль ” EV 1”, оснащенный двигателем ECOTEC с турбонаддувом и работающим на сжиженном природном газе.

Заправка СПГ осуществляется на многочисленных стационарных автозаправочных станциях, куда сжиженных природный газ доставляется в специальных криогенных метановозах от предприятий производителей СПГ. Особенно широкая сеть автозаправочных станций создана на юго-западе США в штатах Калифорния, Аризона, Колорадо, Техас, Пенсильвания и т.д.

В США созданы и успешно развиваются достаточно большое количество фирм, специализирующихся на производстве газовой аппаратуры и криогенного оборудования для конвертации автомобилей на СПГ. Так, фирма ” Kaiser Brencar ” обслуживает свыше 1500 автомобилей, использующих в качестве моторного топлива СПГ. Ей и выпускаются криогенные баки емкостью от 70 до 500 литров под давлением около 0,15 МПа и топливные системы питания жидким газом, обеспечивающие беззаправочный пробег автомобиля на расстояние до 450 км.

В Европе производством автомобилей на СПГ занимаются такие фирмы как “ Mercedes - Benz ”, “ MAN ”, “ Messer ”, “ BMW ” и др. Так, в Германии фирмами “ Mercedes - Benz ” и “ Messer ” разработаны мусоровозы на СПГ. Только в г. Франкфурте предполагается использовать более 80 таких муниципальных машин.

Фирмой “ MAN ” испытан и подготовлен к серийному производству большегрузный рефрижератор на СПГ MAN-19.232, который позволяет ежедневно экономить только на производстве холода более 15 л дизельного топлива.

В последние годы СПГ как моторное топливо стал применяться в Бельгии, Финляндии, Германии, Нидерландах, Норвегии, Франции, Испании, Великобритании и других странах.

В нашей стране еще в начале 1950-х годов был осуществлен комплекс работ по изучению возможности использования на грузовом автотранспорте сжиженного природного газа (СПГ) в качестве моторного топлива. Однако, несмотря на положительные результаты, СПГ не нашел практического применения в СССР из-за наличия в то время мощной сырьевой базы для производства бензина и его низкой стоимостью.

СПГ или КПГ – выбор за потребителем

Следует отметить, что применение КПГ в качестве моторного топлива имеет ряд существенных недостатков, среди которых увеличение массы топливной системы, значительное уменьшение пробега на одной заправке, необходимость периодического освидетельствования баллонов высокого давление, отсутствие развитой сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) и т.д. Это приводит к тому, что технологические сложности и риск такого применения природного газа на транспорте полностью переносится на потребителя. В виду этого, даже в условиях многолетнего силового административного давления, льгот по оплате и массированной рекламе, широкого применения КПГ на автотранспорте, особенно частном, не наблюдается.

Переоборудование грузовых автомобилей на компримированный природный газ (КПГ) создает дополнительные трудности, происходящие от повышения собственной массы автомобиля вследствие установки тяжелых газовых баллонов. При существующих соотношениях между грузоподъемностью и собственной массой грузового автомобиля это приводит к увеличению полной массы машины на 5-6% при сохранении грузоподъемности. Таким образом, конвертация автомобиля с бензина на КПГ требует решения, повышающего мощность двигателя при работе на газе на 20-25%.

Исследования выполненные специалистами РАО "ГАЗПРОМ" и ВНИИгаз показывают, что использование СПГ в качестве моторного топлива, с точки зрения технико-экономической эффективности, значительно выгоднее, чем КПГ /3/. Так, при масштабном производстве СПГ удельные капиталовложения на производство ниже на 25-30%, себестоимость производства СПГ ниже на 40%, а, суммарные приведенные затраты на «производство-доставку-распределение» для СПГ ниже на 10-30%, чем на аналогичные системы для КПГ.

Сжижение позволяет уменьшить объем газа, занимаемый в обычных условиях, почти в 600 раз, что позволяет, по сравнению со сжатием газа, уменьшить массу системы хранения ПГ на автомобиле в 3-4 раза, а объем в 1,5 – 3 раза. Так, например, для грузового автомобиля ЗИЛ-138А, оборудованного криогенной емкостью объемом 300 л СПГ, пробег на одной заправке увеличивается в 1,8 раз, а суммарная масса оборудования и топлива уменьшается на 600 кг по сравнению с тем же автомобилем, работающим на КПГ. Грузоподъемность автомобиля при его переводе на СПГ и пробег на одной заправке сопоставимы с аналогичными характеристиками автомобиля, работающего на традиционном топливе (бензине).

В таблице №1 представлены сравнительные характеристики топливной системы автомобиля ЗИЛ при использовании компримированного и сжиженного природного газа в качестве моторного топлива.

Таблица 1

alt

Преимущества использования на автотранспорте СПГ по сравнению с КПГ, очевидны.

В таблице №2 приведены основные данные автомобиля ЗИЛ-130, работающего на бензине, КПГ и СПГ. Как видно из таблицы, применение СПГ является наиболее перспективным направлением применения природного газа в качестве моторного топлива. По оценкам отечественных специалистов уже к 2010 году в РФ ожидается увеличение спроса на СПГ , как моторное топливо, до 2,5 – 3 млн. тонн в год.

Таблица 2

alt

Таким образом, применение сжатого природного газа в качестве моторного топлива может рассматриваться только как временный, вынужденный этап на пути перевода транспорта с традиционного жидкого углеводородного топлива на природный газ. При этом продолжительность этого этапа зависит от времени, необходимого на создание инфраструктуры получения СПГ.

Проблема создания инфраструктуры производства СПГ в РФ может быть решена в кратчайшие сроки на основе использования криогенных машин Стирлинга (КГМ) /4/. Стирлинг-технология позволяет создать различные по своему функциональному назначению и расположению типы заправочных станции СПГ: индивидуальные, гаражные, муниципальные /5/. При этом учитывается уникальная особенность транспортировки природного газа в России, а именно, наличие широкой сети продукционных газопроводов низкого давления (от 0,1 до 0,6 МПа) практически в каждом населенном пункте: от крупных промышленных городов до небольших поселков.

КГМ Стирлинга относятся к ожижителям, действие которых основано только на внешнем охлаждении ожижаемого газа. Поэтому, процесс ожижения природного газа идет при атмосферном давлении, без его предварительного сжатия, что позволяет делать заправочные станции СПГ на основе КГМ Стирлинга компактными и простыми в обслуживании, при этом особенностью КГМ Стирлинга является возможность сжижения 100 % подаваемого газа низкого давления.

Освоенные отечественной промышленностью КГМ, используемые в составе воздухоразделительных установок ЗИФ-700 и ЗИФ-2002, позволяют получать от 14 до 40 л/ч СПГ, а КГМ 9000/80 может обеспечить производство СПГ, достаточное для заправки 20-25 автомобилей ЗИЛ-130 в сутки. Еще более крупные КГМ Стирлинга выпускаются зарубежными фирмами «Филипс» и «Веркспоор». Так, криогенная машина РР G -2500, при давлении поступающего природного газа 2 МПа способна сжижать до 300-400 нм 3 /ч, обеспечивая производство 5-6 т СПГ в сутки. При монтаже этой КГМ к ней требуется подвести только электроэнергию, охлаждающую воду и природный газ. Пусковой период длится 15 мин и осуществляется автоматически. Фирма–производитель гарантирует наработку на отказ в течении 8000 ч и моторесурс до ремонта не менее 20 тыс. часов.
Заключение

Массовый перевод отечественных автомобилей на сжиженный природный газ является наиболее рациональным, ресурсообеспеченным и экологически приемлемым путем повышения эффективности и экологизации автомобильного транспорта России.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Седых А.Д., Роднянский В.М. Политика Газпрома в области использования природного газа в качестве моторного топлива. // Газовая промышленность. №10, 1999. – стр.8-9.
  2. Г.А. Терентьев, В.М. Тюков, Ф.В. Смаль. Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов. М.:»Химия», 1989. – стр.149- 150.
  3. Чириков К.Ю., Пронин Е.Н. Перспективы применения СПГ на транспорте. // Газовая промышленность. №10, 1999. – стр.28-29.
  4. Кириллов Н.Г. Производство СПГ для автомобильного транспорта// Газовая промышленность. №1, 2001. – стр. 55-56.
  5. Кириллов Н.Г. О создании инфраструктуры производства СПГ для автотранспортных средств в Российской Федерации. //Нефтегазовые технологии. № 3, 2001. – стр. 21-24.

stirling.ru

30 июня 2007 /
Комментарии

НАПИСАТЬ КОММЕНТАРИЙ

Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
Полужирный Наклонный текст Подчеркнутый текст Зачеркнутый текст | Выравнивание по левому краю По центру Выравнивание по правому краю | Вставка смайликов Вставка ссылкиВставка защищенной ссылки Выбор цвета | Скрытый текст Вставка цитаты Преобразовать выбранный текст из транслитерации в кириллицу Вставка спойлера
Введите код: