Использование газа в качестве моторного топлива

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пропан-бутан сегодня, метан - завтра?

Обсуждая в предыдущем номере нашего журнала газобаллонное оборудование, мы почти не говорили о самом газе как автомобильном топливе. Интересно, что, обсуждая перспективы газа, дилеры ГБО, в основном, говорят о метане. Когда же заходит предметный разговор об установке ГБО в Украине, то речь уже идет о пропан-бутане. Но ведь общего у этих газов не так уж много. По сути, одно: оба используются как топливо.

Чем же объясняется такая, казалось бы, нелогичная ситуация? На самом деле, все довольно просто. Говоря о долгосрочных перспективах, о развитии отрасли в целом, имеет смысл ориентироваться на метан. Но на украинском рынке сегодня более популярен пропан-бутан и украинское "газовое сегодня" тесно связано именно с этим газом. Почему так - обсудим ниже. Сначала рассмотрим основные свойства газов.

Пропан-бутан

Пропан-бутан - это смесь пропановых и бутановых фракций, а также незначительного количества (около 1 %) непредельных углеводородов. Пропан (молекулярная формула) - СзНб, плотность жидкости при атмосферном давлении - 584 кг/м³, температура кипения при атмосферном давлении -42,1 °С, октановое число -110. Бутан (молекулярная формула) - СдНю, плотность жидкости при атмосферном давлении - 600 кг/м³, температура кипения при атмосферном давлении - 0,5 °С, октановое число - 95.

Одним из наиболее важных свойств пропан-бутана, отличающего его от других видов автомобильного топлива, является образование над жидкой фазой двухфазной системы "жидкость - пар", вследствие возникновения давления насыщенного пара. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения. Это свойство пропан-бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно. Из-за разных температур кипения (смотрите выше) в условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном нефтяном газе - смеси пропана и бутана - должен преобладать пропан для лучшей газификации. На газозаправочные станции поступает сжиженный нефтяной газ двух марок: летний - с содержанием пропана 50-55 % и зимний - с содержанием пропана 90-95 %. Интересно, что в России эти соотношения регулируются ГОСТами и составляют: для зимнего газа - 85-95 % пропана и летнего - 45-55 % пропана. В Украине же ГОСТов по автомобильному газу нет. Так что ручаться за его состав мы бы не стали.

Метан

Метан - простейший углеводород, бесцветный газ без запаха. Малорастворим в воде, легче воздуха. При использовании в быту, промышленности в метан обычно добавляют одоранты со специфическим "запахом газа".

Метан - основной компонент природных (77-99 %) газов (поэтому чаще всего называется природным газом), попутных нефтяных (31-90 %), рудничного и болотного газов (отсюда другие названия метана - болотный, или рудничный газ). Получается также при коксовании каменного угля, гидрировании угля.

Метан (молекулярная формула) - СНд, плотность при атмосферном давлении -0,7 кг/м³, температура кипения при атмосферном давлении -161,6 °С, октановое число -120, температура воспламенения метана - 650-750 °С, скорость взрывного горения метана - 500-700 м/сек. Метан практически не оставляет вредных продуктов сгорания.

Как автомобильное топливо используется в сжатом (компримированном) до 200 атмосфер состоянии. Как видите, плотность метана на три порядка ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, газ сжимают до 20 МПа (200 атмосфер). Для хранения газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые более устойчивые к высоким давлениям.

Пропан-бутан: преимущества и недостатки

К преимуществам использования пропан-бутана как автомобильного топлива следует отнести, в первую очередь, достаточно разветвленную на сегодня сеть заправочных станций. В Киеве их, например, около 80. Хотя, сравнивая сеть пропановых заправок в Польше и в Украине, понимаешь, что у нас их на самом деле мало. Просто все мы привыкли к тому, что в нашей стране действует негласное правило "хоть как-то - это уже хорошо". Наглядный пример - на дороге между Черниговом и Новгород-Северским нет ни одной пропановой заправки! И хорошо, что запас хода на пропане достаточно большой, что, кстати, также является его достоинством по сравнению с природным газом. Еще плюсами являются невысокая стоимость оборудования (опять же, по сравнению с оборудованием для метана), и, что немаловажно, накопленный опыт использования данных систем в Украине.

Что отрицательного в использовании пропан-бутана? Главное: его цена в полтора раза больше, чем цена природного газа. Кстати, уступает он метану и по экологическим показателям. Есть и еще один недостаток, который нас вроде и не затрагивает, хотя прошлой зимой многие ощутили его на себе. Свойства пропан-бутана резко ухудшаются при низких температурах, что приводит к потере мощности, а при температуре ниже -40 °С без подогрева баллона автомобиль вообще не поедет.

Ну, и если говорить о пропан-бутане в перспективе, то необходимо вспомнить, что он является нефтепроизводной, а это значит, что он и закончится вместе с нефтью. Напомним, что эксперты прогнозируют полное исчерпание разведанных месторождений нефти где-то через 50 лет. А может и раньше...

Что мы имеем в итоге? Попытаемся дать ответ на вопрос, который стоял в начале статьи. Почему, разговаривая в настоящем времени, всегда говорят о пропан-бутане? Неофициальная статистика утверждает, что 70 % автомобилей, переводимых на газ, переводятся на пропан-бутан. Это обусловлено, в первую очередь, отсутствием необходимой сети заправок. Если заправляться негде, то о каком использовании метана может идти речь? Сегодня в Украине метан используется для переоборудования, в основном, коммерческого транспорта (около 80 % от всего метанового автопарка), а также в единичных случаях крупными предприятиями, которые имеют на своей территории автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС). На легковые автомобили практически не устанавливают метановое ГБО, в частности, из-за значительного утяжеления автомобиля, а также по причине более высокой, в сравнении с пропановым ГБО, ценой. Именно эти причины обусловили большую популярность пропан-бутанового топлива в рамках Украины.

Метан: преимущества и недостатки

Метан на данный момент - самый дешевый из широко применяемых видов автомобильного топлива. И с этим не поспоришь. Соотношение цен бензин/пропан-бутан/метан всегда колеблется в пропорции 100 %/50 %/33 %. То есть чем больше пробег автомобиля, тем больше экономических предпосылок к использованию метана.

Он, к тому же, и самый экологически чистый вид топлива, что с каждым годом все более актуально. Вредные выбросы при работе на метане в 4-5 раз меньше, чем при использовании бензина. За использование метана говорят и его большие запасы, которых хватит на ближайшие 200 лет. При этом стоит отметить, что природный газ разрабатывался не так активно как нефть, что не исключает возможности появления новых неоткрытых месторождений. Что особенно важно, метан более безопасен, поскольку он легче воздуха. При разгерметизации оборудования газ сразу улетучивается. К тому же в той концентрации, в которой находятся метан и воздух, в месте прорыва газовой магистрали возгорание смеси просто невозможно (в месте обрыва шланга гаснет сигаретный окурок!). Ну и, наконец, работа автомобиля на метане не зависит от климатических условий.

Что же стало причиной того, что метан проигрывает в популярности пропан-бутану? Во-первых, малое количество заправочных станций. Их всего 140 по всей Украине (хотя этот показатель позволяет нам занимать восьмое место в мире). Очереди на четырех киевских АГНКС практически не исчезают. Для сравнения, в Аргентине таких заправок более 1,5 тысяч, в Бразилии и Пакистане - по тысяче, в Германии уже построено 700 АГНКС, а к 2010 г. тоже будет тысяча. Убедительная статистика! Хотя стоит отметить, что новые АГНКС все-таки строятся, хотя и не такими темпами, как в Европе. пропан метан автомобильное топливо

Стоит отметить, что в разных регионах Украины разная ситуация с потреблением газа. Так, например, в автономной республике Крым очень популярен как раз метан, потому что в регионе достаточно АГНКС. Яркие примеры - города Кременчуг и Золотоноша, в которых есть по 2 АГНКС при небольшом количестве населения.

Для метана используются отличные от пропановых баллоны. Это обусловлено физическими свойствами метана: сжатый при 200 атмосферах газ требует более прочных баллонов. Эти баллоны более объемные и прочные, что означает значительное увеличение веса и уменьшение свободного объема багажника. Немаловажным является и цена таких баллонов. Есть, конечно, легкие углепластиковые баллоны, которые решают проблему большого веса, но их стоимость для отечественного автолюбителя вообще заоблачная. Единственный минус, с которым можно было бы мириться - это малый запас хода. Но в условиях малого количества АГНКС и он превращается в серьезную проблему.

Так почему, разговаривая о перспективах рынка, всегда говорят о метане?

Как показывает развитие мирового рынка газового топлива, рано или поздно использование метана начинает набирать обороты. Особенно яркими являются примеры Китая и Пакистана, в которых использование природного газа как автомобильного топлива растет просто гигантскими темпами. Доля природного газа в общемировом балансе потребления энергоносителей неуклонно возрастает. Среди основных факторов, позволяющих говорить о природном газе в целом как о топливе XXI века, следует назвать следующие:

- доказанные мировые запасы природного газа существенно превышают запасы нефти;

- необходимость замещения нефти другими видами сырья для ее высвобождения в интересах тех отраслей хозяйства, где она не может быть заменена;

- более высокая степень экологической безопасности при добыче, транспортировке, переработке, реализации и использовании;

- более высокая ценовая стабильность и экономическая привлекательность для конечных потребителей.

В общем-то, при наличии развитой системы АГНКС, чего как раз и нет в Украине, использование метана действительно выгодно, экологично и перспективно, что подтверждает общемировая практика.

Развитие в Украине использования метана как автомобильного топлива очень сильно политизировано. Сегодня у нас нет необходимой политической силы, которая бы пролоббировала в парламенте национальную программу газификации. А такая программа была разработана еще два года назад под эгидой Института газа Национальной академии наук Украины. Называется она "Концепция использования природного газа в качестве моторного топлива на транспорте и в сельском хозяйстве", и на ее базе предлагалось создать соответствующую государственную программу. Согласно указанным разработкам, возможное количество работающих на газе транспортных средств в Украине оценивается в 300 тыс. единиц. Их переоборудование позволит заместить газом 2,5 млн. т жидких моторных топлив (бензинов и дизтоплива), на что потребуется ежегодно расходовать около 2,8 млрд. м³ природного газа. Для обеспечения такого количества транспортных средств заправочными мощностями необходимо построить более 2,2 тыс. АГНКС, изготовить свыше 1,2 млн. газовых баллонов высокого давления и обеспечить поставки или производство топливной аппаратуры разных типов. Общая стоимость программы оценивалась примерно в 6 млрд. грн. К сожалению, программа пока так и не принята.

Размещено на Allbest.ru