Применение сжиженного природного газа (СПГ) в качестве моторного топлива — Элитгаз на DRIVE2

Зачем транспортные компании переходят на природный газ и почему это спасет Землю

Климатические изменения и ухудшение качества воздуха — одни из наиболее серьезных проблем, стоящих перед человечеством. Для разрешения этих проблем ООН сформулировала долгосрочные цели устойчивого развития (ЦУР ООН) до 2030 года. Эта программа состоит из 17 целей, направленных в том числе и на сохранение ресурсов планеты. Для достижения их показателей необходимы совместные усилия правительств разных государств, самого общества и бизнеса. Для последнего исправление общей экологической ситуации — это самый серьезный вызов. С другой стороны, сложившаяся ситуация и происходящие в экономике процессы также предоставят бизнесу новые широкомасштабные возможности для развития, стимулируя технический прогресс и развитие новых, экологически чистых технологий. Генеральный директор CNH Industrial и IVECO в России Фабрицио Чеполлина рассказал о преимуществах двигателей на природном газе и объяснил, почему они будут выгодны не только бизнесу, но и всей планете в целом.

Читайте «Хайтек» в

Для достижения общемировых целей, установленных ООН, вне зависимости от предпринятых технических и технологических шагов по озеленению экономики необходимо будет дополнительно сократить выбросы в энергетике, транспорте и строительстве, а также во всем промышленном секторе в целом.

На данный момент не существует единого решения для декарбонизации всего транспортного сектора. Компании-лидеры рынка, занимающиеся разработкой экологически чистых визионерских решений для транспортной индустрии, изучают, какой набор технологий отвечает требованиям различных задач транспортировки. Первое очевидное решение — использование природного газа, в который мы инвестируем уже более 30 лет. По прогнозу Международного энергетического агентства (IEA), потребление природного газа в мире может вырасти до 4 трлн куб. м уже к 2022 году.

Природный газ, основную часть которого составляет метан (92–98%) — это ископаемый источник топлива, смесь углеводородных газов, которая встречается в природе под поверхностью Земли и используется в качестве наиболее перспективного экологически чистого топлива для автомобилей. В качестве топлива используются компримированный (сжатый) природный газ (КПГ), сжиженный природный газ (СПГ) и топливо на основе сжиженных углеводородных газов (СУГ, смесь пропана и бутана с основой природного газа на метане — «Хайтек»). Эти три разновидности газомоторного топлива обладают разными химическими и физическими свойствами, поэтому в зависимости от применения определенного топлива меняются и технические особенности как двигателей, так и инфраструктурной системы по производству и доставке-хранению газа.

Топливо для двигателя зеленой экономики

Использование природного газа снижает уровень шума двигателей и улучшает качество воздуха на локальном уровне, почти полностью устраняя потенциально вредные загрязнители, минимизируя вред для окружающей среды и значительно сокращая выбросы: более чем на 90% для NO2 (диоксидов азота), 99% для твердых частиц и 95% для CO2 в случае использования биометана. Образование сажи, свойственное дизельным двигателям, при эксплуатации двигателей на газе отсутствует полностью.

Эксплуатация машин на природном газе — еще и одно из наиболее эффективных решений по борьбе с климатическими изменениями и улучшению качества воздуха как в городах, так и в мире в целом. Сегодня на все виды транспорта приходится до 80% вредных выбросов. Однако существует эффективное и быстродействующее решение для резкого снижения выбросов парниковых газов и твердых частиц в атмосферу всей планеты — использование СПГ и КПГ. При учете других факторов, помимо сокращения выброса парниковых газов (снижение от 7 до 23% по сравнению с дизелем и бензином), использование автомобиля на метане представляется еще более привлекательным.

Чтобы соответствовать стандартам Euro VI, регулирующим содержание вредных веществ в выхлопных газах, компании разрабатывают двигатели на природном газе, не нуждающиеся в сложной дополнительной очистке выхлопов. Важно отметить, что метан при использовании в автомобилях не токсичен и не опасен для здоровья человека. При этом природный газ безопасен как моторное топливо: его пределы воспламенения значительно выше, чем у бензина и дизеля. Объясняется это тем, что метан в два раза легче воздуха и при утечке быстро растворяется в атмосфере, не воспламеняясь и не детонируя. Государственными регуляторами такое топливо, как правило, относится к наиболее безопасным типам.

Возможность производить природный газ, в частности метан, сделала реализуемыми проекты по внедрению экономики замкнутого цикла в сфере пассажирских и грузовых перевозок. Например, во Франции, в городе Лилль, функционирует автобусный парк, состоящий из автомобилей IVECO, полностью работающих на метане, произведенном из бытовых отходов города. Такой транспорт также в сочетании технологий — топлива на биометане и электротяги — отлично подходит для осуществления функций городского транспорта. Немаловажный фактор в эксплуатации машин — их автономность, обеспечивающая запас хода вплоть до 600 км благодаря резервуарам с газом, встроенным в крышу. Ввиду надежности и экономии топлива эти экологические преимущества сочетаются с конкурентоспособной совокупной стоимостью владения.

Автомобили на газе: преимущества и недостатки

Главное преимущество природного газа в том, что он экологичен. Однако в сегодняшней парадигме развития бизнеса этого мало — предприятиям и компаниям нужна реальная экономическая польза. Природный газ — наиболее коммерчески выгодное решение для транспортного сектора. Поэтому тут необходимо отметить, что цена газомоторного топлива в 1,5-2 раза ниже бензина: сегодня, согласно данным поставщиков, средняя розничная цена 1 куб. м метана (который по своим энергетическим свойствам равен 1 литру бензина) — 13 рублей. Это в 2-3 раза дешевле бензина или дизельного топлива, а расходуется биотопливо не в таком большом количестве и хватает его на расстояние в 1,5-2 раза большее, чем можно проехать на бензине или дизельном топливе соответственно. Но между видами газа есть разница: при одинаковой вместимости топливных резервуаров автомобиль на СПГ проедет расстояние почти в три раза большее, чем автомобиль на КПГ. Использование природного газа в качестве моторного топлива позволяет увеличить срок службы двигателя в 1,5-2 раза за счет отсутствия трения топлива с компонентами двигательной системы. Таким образом, выявляется прямая связь, когда устойчивое развитие бизнеса напрямую способствует его эффективности.

Среди недостатков есть серьезная инфраструктурная проблема — количество заправок. Сеть автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) для автомобилей на газе активно развивается в Европе, но этот рост не столь интенсивен в России. Также здесь не хватает бункеровочных баз в морских портах, где будет храниться такое топливо, экипировочных пунктов железных дорог, через которые в основном идет логистика газа по регионам. Что же касается самого машиностроения и реальной работающей на газе техники, то еще одной проблемой являются малые по сравнению с бензиновыми и дизельными автомобилями объемы производства как транспортных средств с двигателями на газе, так и карьерной и сельхозтехники, а также ограниченные возможности перевода существующего парка транспортных средств на газомоторное топливо.

Настоящее автомобилей на газе

Природный газ сегодня в основном распространен в автомобильном и коммерческом транспорте в сжатой или сжиженной форме, но благодаря прорывам в производстве биометана сельскохозяйственные фермы, например, сами по себе превращаются в собственные источники энергии, перерабатывая отходы в биометан «на месте». Есть и другие возможности получения природного газа «неестественным» путем: на мусорных полигонах, из канализационных отходов. Существует и целый ряд технологий искусственного синтеза природного газа. Такие инвестиции в будущее позволят подобным проблемным местам человеческой жизнедеятельности самостоятельно получать прибыль и стать полноценной частью циркулярной экономики.

Благодаря собственным передовым технологиям компания IVECO уже внедряет двигатели на природном газе в свой ассортимент тяжелых и средних грузовых коммерческих автомобилей, легких фургонов и автобусов. Двигатели на природном газе являются свидетельством надежности биотоплива, что видно на примере уже существующих транспортных средств. Также они становятся основой для будущих разработок, например, в области работающих исключительно на водороде силовых агрегатов с нулевым уровнем выбросов.

Расцвет технологий поддерживается сегодня разработкой двигателей на природном газе для концептуальных машин, которые представляются на важных международных отраслевых мероприятиях: например, среди концепций техники, работающей на газе, уже есть сельскохозяйственный трактор New Holland Agriculture с двигателем на биометане иконцептуальный колесный погрузчик Tetra на метане для сферы строительства от строительной компании CASE.

В числе последних ноу-хау можно назвать концепт многозадачного модульного двигателя с несколькими источниками энергии. Концепт сочетает в себе производство электроэнергии на водородном синтезе, аккумулирование энергии и внутреннее сгорание природного газа. Это позволяет использовать различные комбинации получения энергии: от электрического взаимодействия до гибридных процессов. Так, передача энергии на шасси изменится от механической трансмиссии до электрических приводов. Электрическая конфигурация двигателя в силу своей экологичности подходит для городского транспорта: выбросы CO2 сокращаются до 30%, а автономность работы может быть обеспечена на расстоянии до 200 км. В целом производители также отмечают, что водородные топливные элементы могут стать первой полностью электрической технологией, подходящей для длительной и тяжелой эксплуатации с автономией до 800 км.

Перспективы альтернативного топлива

Преимущества природного газа уже убедили многих операторов парка коммерческого транспорта по всей Европе осуществить переход на экологичные двигатели. Двигатель, работающий на природном газе, значительно более экономичен, чем двигатель на дизельном топливе, что обеспечивает снижение расходов на топливо до 30%. Это является наиболее важным фактором при оценке совокупной стоимости владения автомобилем. Более того, например, правительство Германии объявило налоговые льготы на использование автомобилей на природном газе до конца 2026 года. В России стандарт топлива Euro 6, который был внедрен в Европе еще в 2015 году, пока так и не принят на законодательном уровне, хотя его промышленное производство уже ведется.

Нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут становится всё жестче и регулироваться контролирующими органами более тщательно. Уже к 2020 году на территории ЕС новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО2 на километр. Вероятно и вполне логично, что к 2025 году этот допустимый предел ожидает дальнейшее снижение в целях экополитики. Двигатели на метане способны удовлетворить и эти нормы токсичности не только благодаря меньшему выбросу СО2. Дополнительное преимущество в том, что показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях ниже, чем у бензиновых или дизельных аналогов.

С точки зрения экономических процессов, в связи с растущей доступностью в Европе bioCNG и bioLNG — систем производства биотоплива — все перевозчики теперь могут обеспечить транспорт, работающий без выбросов CO2, и внести свой вклад в энергетическую независимость Европы. Природный газ ускоряет развитие циркулярной экономики, при которой устойчивая биомасса перерабатывается и превращается в чистое топливо для транспорта, то есть биометан, который производится с использованием циклической системы, обеспечивающей значительное — если не полное — сокращение вредных выбросов.

В России в этом направлении тоже есть прогресс. Так, в 2018 году участниками транспортного и газового рынков было подписано соглашение о долгосрочном сотрудничестве по вопросам развития рынка СПГ в России. Например, среди планов есть строительство комплексов по сжижению природного газа и сопутствующей технологической инфраструктуры; вывод на рынок и усовершенствование инновационных технологий производства СПГ и его использования на транспорте; популяризация экологических и экономических преимуществ технологий СПГ. К числу реальных эксплуатантов, которые уже используют парк на газе, можно отнести российский агропромышленный холдинг «Мираторг», объявивший о получении крупной партии магистральных тягачей на метане. Такое поведение игроков рынка свидетельствует об оценке экономической эффективности таких автомобилей и их перспективах.

Сегодняшние вызовы экологии с помощью прорыва технологий идут на пользу и окружающей среде, и людям — и помогают найти компромисс с бизнесом. Обусловлено это еще и видимым спросом: парк метановых автомобилей сегодня — 26 млн единиц (глобально он вырос более чем в шесть раз за последнее десятилетие).

Объединение усилий бизнеса и научного сообщества в области природного газа может принести еще более существенные выгоды как мировой, так и российской экономике, способствуя процветанию и устойчивому развитию планеты.

Применение сжиженного природного газа (СПГ) в качестве моторного топлива

СПГ (сжиженный природный газ или LNG) Один из наиболее перспективных направлений развития «газомоторки» по коммерческой технике, а также железнодорожной, речным и морским судам и транспортировке природного газа.

СПРАВКА
о применении сжиженного природного газа (СПГ)
в качестве моторного топлива

Свойства. Сжиженный природный газ (СПГ, англ. LNG – liquefied natural gas) получается путем охлаждения до −162 °C. В процессе сжижения плотность газа увеличивается почти в 600 раз, что повышает удобство хранения и транспортировки. Средняя плотности СПГ составляет 440 кг/куб.м.
В жидкой форме природный газ не имеет способность взрываться или воспламеняться, а при испарении может воспламениться только в случае контакта с источником горения и если концентрация газа в воздухе будет составлять от 5 до 15 процентов. Температура воспламенения газа выше, чем у пропана, бензина, ДТ.
СПГ хранится в криоцистернах, транспортируется на специализи¬рованных морских танкерах, для хозяйственного применения преобразуется в газообразное состояние на регазификационных терминалах.
История. Первый завод по сжижению природного газа был построен в 1912 г. В 1941 г. построен завод СПГ для коммерческого использования. В 1959 г. приспособлен танкер для транспортировки СПГ вмести¬мостью 5 тыс.куб.м. Первый специализи¬ро¬ванный СПГ-танкер создан в 1964 году (34,5 тыс.куб.м). В 1971 году построен сфери¬чес¬кий газовоз (88 тыс.куб.м). Современные СПГ танкеры вмещают более 140 тыс.куб.м газа.
Темпы роста потребления СПГ в мире опережают трубопроводный газ. В 2011 году доля СПГ в мировом объеме торговли газом уже составила 32 % (330,8 млрд.куб.м). «GP Morgan» дает прогноз объема производства СПГ в 2030 году до 754 млрд.куб.м.
Основные экспортеры СПГ – Катар, Малайзия, Индонезия, Австралия, Нигерия, Тринидад и Тобаго, Алжир, Россия, Оман.
Основные импортеры СПГ – Япония, Южная Корея, Великобритания, Испания, Индия, Китай, Тайвань, Франция, США.
В России реализуются крупнотоннажные проекты строительства заводов по производству СПГ: расширение завода CПГ Сахалин-2 (Газпром), завод во Владивостоке (СП Газпром и Japan Far East Gas), Ямал-СПГ (НОВАТЭК), Печора СПГ (Аллтэк). Перевозка осуществляется исключительно морским транспортом до специальных терминалов. Источник газа — крупные газовые или газоконденсатные месторождения.
Для среднего и малотоннажного сегмента характерно строительство установок по сжижению газа от 0,5 до 100 тонн в час. Источник газа – трубопровод¬ный газ, низкодебитные месторождения газа, метан угольных пластов, метан с дегазационных скважин угольных шахт, хвостовые газы химических и газохими¬чес¬ких комбинатов и другие.
Развитие малотоннажного производства СПГ началось с размещения терминалов типа пик-шейвинг (для покрытия дефицита газа в трубопроводной системе в пиковые периоды потребления). Второе направление малотоннажного СПГ – автономная газификация – доставка газа в местность, где строи¬тельство трубопроводов не целесообразно или не безопасно.
Третий и самый перспек¬тивный и быстроразвивающийся сегмент – производство моторного топлива. Например, в Армении 80 % легковых автомо¬билей использует природный газ (244 тыс.ед.техники), аналогичная ситуация с развитием газомоторного топлива в Узбекистане (450 тыс.ед), Италии (823 тыс.ед).
Наибольшее количество техники эксплуатируется в Китае, Иране, Пакистане, Аргентине, Индии, Бразилии. Всего в мире насчитывается более 20 млн.ед. техники, использующей природный газ (метан) в качестве моторного топлива.
Китай и США лидируют в развитии технологий в среднетоннажном и малотоннажном сегментах. В Китае насчитывается 168 СПГ-заводов, более 700 СПГ-заправок, в США – 64 СПГ-заправки. Китай планирует в течении – 2 лет построить более 3000 запра¬вок. В Европе заправок мало, и в основном частные СПГ-КПГ заправки (регазифицирующие газ). В Китае развитие СПГ заправок началось с автобусных парков в связи с высоким уровнем безопасности СПГ.
Почти все мировые производители автомобильной техники имеют уже в своем модельном ряду СПГ и КПГ машины. Самый большой модельный ряд газовых двигателей имеет компания YUCHAI (Китай). Широкую программу развития объявил МАН. Развивают уже имеющийся модельный ряд двигателей IVECO, Cummins, VOLVO. Ведут разработку газовых двигателей HOWO, Weichai, WEstport, Daimler.
Все крупнейшие производители речных и морских двигательных установок имеют газовые двигатели или газодизельные (Wartsila, Rolls Roys, GE, MAH и др.).
В США наблюдается небывалый рост интереса к малотоннажным и мини-СПГ (компании GE, Dresser Rand, Gallileo). Газомоторный СПГ – самый быстрорастущий сегмент. СПГ моторное топливо – чище и безопаснее КПГ; чище и дешевле дизельного топлива; по объему хранения близко к дизельному топливу.
Схема грузооборота (инфраструктура) газомоторного СПГ включает в себя: завод по сжижению газа, цистерны транспортировки, крио-заправки, блоки регазификации СПГ в КПГ, заправочные модули, автомобильную технику, центры регулярного обслуживания криогенных баков и баллонов под давлением, кадровый потенциал, научно-прикладную школу.
Минимальная стоимость завода «под ключ» приближенно оценивается в интервале: от 320 млн.руб. при производительности 1,5 тонн сжиженного газа в час (18 млн.куб.м в год) до 1 млрд.рублей (10 тонн в час или 83 млн.куб.м в год). Срок строительства завода – 2 года (1-й год – проектирование и заказ оборудования, 2-ой год – строительно-монтажные и пуско-наладочные работы).
В настоящее время в России имеются СПГ объекты:
в г.Санкт-Петербурге – 3 установки общей производительностью 2,8 тонн/час (2 в собственности ОАО «Газпром газэнергосеть», 1 – ЗАО «Криогаз»);
в г.Екатеринбурге – 2 установки по 3,8 тонн/час в стадии пуско-наладки (построены в рамках НИОКР);
в г.Калининграде две линии по 1,5 тонн/час;
в Пермско крае (д.Канюсята Карагайского района) – 1,5 тонн/час.
Газ с указанных заводов применяется для: обеспечения автономной газифика¬ции территорий; поставки на экспорт (Криогаз); работы по НОИКР с железно¬дорожным локомотивом «Газотурбовоз» (г.Екатеринбург); опытных работ по обеспечению газом при проведении ремонтных работ на газопроводах, испытания техники КАМАЗ.
Перспективные направления использования СПГ:
моторное топливо для грузовой и пассажирской техники (100% газ и газодизельный цикл);
топливо для железной дороги (100 % газ);
топливо для речных и морских судов (двухтопливный режим);
топливо для работы буровых установок (двухтопливный режим) и дизель-электрических станций (двухтопливный режим или 100 % газ);
карьерная техника (двух топливный режим, в перспективе – 100 % газ);
сельхозтехника (двух топливный газодизельный режим, 100 % газ);
автономная газификация удалённых и труднодоступных территорий.
По инфраструктуре СПГ в мире имеется много отработанных решений: автомобильные цистерны для транспортировки и заправки, цистерны-контейнеры (рабочее давление менее 7 кгс/кв.см2), стационарные и мобильные заправочные станции, блочно-модульные СПГ-КПГ заправки в контейнерном исполнении, гидравлические дочерние заправочные станции КПГ, автомобильные криогенные баки с многослойной экранно-вакуумной термоизоляцией (рабочее давление менее 16 кгс/см2).
В России газовые двигатели имеют следующие автопроизводители: КАМАЗ, ГАЗ, ПАЗ, НЕФАЗ. На КАМАЗе ведется работа над созданием предсерийных моде¬лей СПГ автомобилей в рамках государственного контракта.
В НТЦ КАМАЗ на шасси КАМАЗ изготовлен мобильный заправщик СПГ (цистерна изготовлена в Китае) . В 2014 году проводятся испытания 4 моделей КАМАЗа и автобусов НЕФАЗ на СПГ.
Китайские производители выражают заинтересованность в организации криогенных баков в России.
Преимущества СПГ перед КПГ. Хранение СПГ при более низком давлении (10 кгс/см2) обеспечивает боль¬шую взрывобезопасность в сравнении со сжатым (КПГ) газом под давлением до 250 кгс/см2);
Емкости хранения СПГ в обязательном порядке оборудуются предохрани-тельной арматурой (два предохранительных клапана на каждом сосуде). В КПГ баллонах предохранительных устройств нет, клапан высокого давления устанавливается в редукторе;
При сжижении природного газа производится его дополнительная очистка от кислых газов (примесей углекислого газа и сероводорода). Благодаря этому увеличивается ресурс работы двигателя и снижается количество вредных выбросов в окружающую среду;
Эффективное хранение природного газа возможно только в его сжиженном виде. Использование КПГ баллонов при этом не рационально.
При сжижении одного килограмма природного газа (до состояния СПГ) его объем снижается в 575 раз (по метану). При сжатии одного килограмма природного газа (до состояния КПГ) до давления 250 кгс/см2 его объем снижается всего в 250 раз;
Сравнительно низкий вес СПГ топливных баков (в сравнении с КПГ баллонами) обеспечивает более высокую дальность пробега техники.
Недоставки СПГ. Стоимость СПГ оборудования выше в сравнении с оборудованием для КПГ ввиду использования более сложных технических решений.
С себестоимости СПГ 40 % занимают дорогостоящие процессы сжижения и регазификации. Вместе с тем, за последние 30-40 лет стоимость производства СПГ снизилась в два раза.
Совместное использование СПГ и КПГ. Развитие системы доставки СПГ позволит существенно расширить применение КПГ в качестве газомоторного топлива. СПГ регазификаторы, на которых получают КПГ из СПГ, целесообразно устанавливать в непосредственной близости к потребителю (автотранспортные парки, существующая сеть АЗС). При этом не имеет значения близость к сетевому трубопроводному газу.
Развитие инфраструктуры природного газа по пути только СПГ (без КПГ) позволит снизить вложение в небольшие или удаленные заправочные станции в виду отсутствия необходимости постройки на них терминалов регазификации.
Базовые технологические подходы сжижения природного газа.
1. Детандерный – выработка холода за счет перепада (снижения) давления в трубо¬провод¬ной системе.
2. Цикл моно-хладогента (азотный).
3. Цикл смешанного хладагента (различные смеси двух, трех и более компо¬нентов).
4. Каскадный –на каждый уровень охлаждения используется свой хладагент и свой теплообменник (например холодильный цикл пропана, потом этана и т.д.).
Во всех подходах в то той или иной степени используется азот.

Справочно: коэффициенты перевода
Вес и объем
1 тонна СПГ эквивалентна 1 380 куб.м традиционного газа.
1 тонна СПГ эквивалентна 1270 л дизельного топлива.
1 000 куб.м КПГ эквивалентно 920 л дизтоплива.
Масса 1 литр ДТ – 0,769 кг.
Масса 1 литр КПГ – 0,144 кг
Масса 1 литр СПГ – 0,255 кг
Удельная масса КПГ бака:
тип 1 (цельнометаллический) 1,15 кг/литр
тип 2 (алюминий-стекловолокно частично) 0,75 кг/литр
тип 3 (алюминий-стекловолокно полностью) 0,40 кг/литр
тип 4 (пластик-стекловолокно) 0,55 кг/литр
тип 4 (пластик – углеволокно) 0,25 кг/литр
Удельная масса СПГ бака 0,39 кг/литр
СПГ топливный бак с внешней оболочкой занимает объем 752 литра. Внутренний резервуар (водяной объем) – 500 л. Эффективный объем – 450 литров СПГ. Масса газа – 192 кг. Объем газа – 240 куб.м. При расходе 40 куб.м на 100 км – пробег транспорта составляет около 600 км.
ВЫВОДЫ
Производство и использование в качестве энергоресурса сжиженного природного газа (СПГ) – одно из наиболее перспективных направлений мировой экономики. Использование СПГ и компримированного природного газа (КПГ) в качестве моторного топлива на автотранспорте – стратегически важное направление развития нефтегазохимического комплекса Российской Федерации и Республики Татарстан. СПГ – новый альтернативный энергоноситель, независимый от газотранспортной системы, источник тепла, электроэнергии, холода.
В целом природный газ – самое дешевое моторное топливо из всех имеющихся на рынке. При условно равном расходе на 100 км пути метан при текущих розничных ценах обходится в 2,6 раза дешевле дизельного топлива.
СПГ из всех видов моторного топлива имеет наиболее стабильный состав (95 – 98 процентов метана), не имеет цвета, запаха, химически не активен, не токсичен, при регазификации его объем увеличивается в 600 раз.
Ожидается, что в ближайшем будущем СПГ будет востребован в секторе магистральных и речных грузоперевозок. В сельском хозяйстве переход от дизельного топлива к СПГ позволит получить абсолютное конкурентное преимущество.
В Республике Татарстан планируется в обозримой перспективе перевести на газомоторное топливо (метан) 50 процентов общественного транспорта, 30 процен¬тов коммунальной и 30 процентов строительной техники.
Сегодня Татарстан имеет возможность:
отработать технологические решения по применению СПГ в качестве газомоторного топлива (через мобильные и стационарные заправки);
отработать все технологические решения по производству СПГ;
создать центр по обеспечению кадрами отраслей промышленности, в которых используется СПГ;
задействовать предприятия региона при строительстве завода по производству СПГ (производство компрессорного, технологического и химического оборудования).
Размещение первого пилотного проекта СПГ-завода в Татарстане будет направлено на динамичное развитие применения СПГ в качестве моторного топлива для городского транспорта, жилищно-коммунальной техники и магистрального транспорта, а также сельскохозяйственной техники.

Какой газ используется в автомобилях в качестве топлива

Основной альтернативой традиционному бензину или дизелю, является газомоторное топливо (ГМТ). Каким газом заправляют автомобили с ГБО, а также в чём отличие между ними вы узнаете из этой статьи.

Виды газового топлива

Условно ГМТ можно разделить по способу производства, агрегатному состоянию при использовании, хранении и транспортировке.

• CNG (compressed natural gas) – компримированный (сжатый) природный газ (КПГ)
• LPG (liquefied petroleum gas) – сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Менее распространённые варианты:

• LNG (liquefied natural gas) – сжиженный природный газ (СПГ)
• CBG (compressed biogas) или LBG (liquefied biogas) – биотопливо.

Природный газ

Природным газом принято считать метан. Добывается он из недр земли через подземные или подводные (морские) скважины. В первоначальном варианте топливо содержит 75-98% метана (CH4), а также множество различных примесей:

1. механические (грунт)
2. водяной пар
3. этан C2H6
4. пропан C3H8
5. бутан C4H10
6. азот N2
7. этан C2H6
8. пентан C5H12 и другие (зависит от места рождения).

После добычи, сырье подвергается очистке от загрязнений, воды (осушка). Затем методом сепарации происходит отделение сероводорода и других компонентов.

Так как метан не имеет запаха, почувствовать его утечку не возможно. Для безопасности в газ добавляют специальную жидкость одорант (этантиол, этилмеркаптан C2H5SH) из расчета 16 грамм на 1000 м3.

Чистый метан по магистралям, с помощью компрессорных станций создающих давление в трубе, направляется к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям. На АГНКС голубое топливо компримируют (сжимают) до давления 200-220 атм. Таким образом, получается готовый к использованию CNG газ для автотранспорта (характеристики и требования к КПГ регулируются ГОСТом 27577-2000).

Существует ещё один более выгодный метод транспортировки метана. Очищенный природный газ пропускают через систему эжекторов, где при расширении его температура поэтапно понижается до температуры кипения -163°C, после чего метан переходит в сжиженное состояние. Основным преимуществом такого способа является уменьшение объёма газа в 600 раз.

Перевозку и хранение жидкого топлива осуществляют в специальных криогенных ёмкостях, которые, по сути, являются термосами. Цистерна объёмом 25 кубометров вмещает 10 тонн СПГ/LNG.

Затем у сжиженного природного газа может быть два пути:

1. обратный перевод в газообразное состояние при помощи испарителей
2. использование СПГ как топливо

Последний пункт является очень перспективным для автомобильного транспорта преимущественно коммерческого направления, из-за скопления в жидком метане огромного количества тепловой энергии при относительно низком давлении в криоёмкости (от 5-16 атм.).

Основные преимущества сжатого метана, как и СПГ – это их экономические и экологические показатели. К тому же природный газ легче воздуха, в этом смысле он менее опасен при утечке чем, например пропан. Однако газы метана являются токсичными (4 класс опасности).

Главным фактором медленного распространения CNG, является отсутствие достаточного количества автозаправочных станций. В настоящее время на территории России насчитывается, порядка 330 АГНКС не считая передвижных заправщиков (ПАГЗ), которые в основном применяются для нужд предприятий.

Техника и инфраструктура под LNG только начинают появляться, поэтому более широкое применение на авто пока имеет КПГ.

Сжиженный нефтяной газ

Ввиду доступности и пониженных требований к конструкции баллонов, ещё большее распространение в качестве газомоторного топлива получил состав пропана (C3H8) с бутаном (C4H10).

Пропан-бутановую смесь выделяют из добытого газоконденсата, а также при извлечении и глубокой переработке нефти. При нефтеперегонке образуется так называемый попутный нефтяной газ (ПНГ), из него отделяют сжиженный углеводородный. Затем происходит разделение СУГ на составляющие компоненты, один из которых — это сжиженный нефтяной газ. Для разных сфер применения СНГ бывает:

• СПБА — смесь пропана-бутана автомобильная
• ПА — пропан автомобильный
• ПТ – пропан технический
• ПБТ – пропан-бутан технический.

Пропан тяжелее воздуха, поэтому при утечке может скапливаться в нишах и закрытых помещениях (смотровая яма, гараж). Взрывоопасность паров ПБ в воздухе 2,3-9,5 % при нормальном давлении и температуре 20°C, метана 5-15%. СНГ малотоксичен.

LPG топливо имеет температуру кипения -43 градуса по Цельсию, при её превышении и атмосферном давлении горючее переходит в парообразное состояние. Избыточное давление паров составляет 16 атм (при температуре 45°C). В сжиженном состоянии объём СПБ уменьшается до 250-300 раз, концентрируя большое количество энергии.

Согласно ГОСТу 52087-2003 ПА должен содержать 85% пропана (±10%), СПБА 50% (±10%). Топливо, как и метан, подвергается одоризации (за исключением правил указанных ГОСТом).

Применение технического пропана и смеси ПТ, допустимо в качестве моторного топлива автомобиля, во всех климатических зонах с температурой окружающей среды до -20°C.

Октановое число пропана 105, у метана 110. По сравнению с бензином после сгорания СНГ и КПГ топлива, вредные выбросы снижаются до 10 раз.

Биотопливо

Биогаз — по сути тот же метан, полученный из растительного, животного сырья, а также различных органических отходов. CBG/LBG обладает схожими характеристиками.

Основное преимущество биометана заключается в том, что его производство никак не связано с добычей природных ископаемых. Генерируют его искусственным путём в специальных реакторах. Процесс происходит за счёт естественной жизнедеятельности бактерий . После очистки газа от сероводорода получается топливо с содержанием метана до 98%.

Применение биогаза как ГМТ актуально для сельскохозяйственных предприятий и перерабатывающих отходы организаций.

Источник https://hightech.fm/2019/11/19/gas-engine

Источник https://www.drive2.ru/o/b/1821124/

Источник https://gbomotor.ru/poleznoe/toplivo-dlya-mashin-s-gbo-lpg-cng-lng-cbg-lbg