وقود للسيارات . الغاز المسال والمضغوط

وصف عام للضواغط المكبسية. مرحلة واحدة ومرحلتين. مساحة ضارة

وفقًا لطبيعة العمل، يمكن أن تكون الضواغط المكبسية أحادية الفعل (أو أحادية الفعل) أو مزدوجة الفعل. في الوحدات عمل بسيط، خلال ضربة واحدة للمكبس يتم إجراء عملية شفط أو تفريغ واحدة. في الضواغط مزدوجة الفعل، يتم إجراء عمليتي شفط أو تفريغ في شوط مكبس واحد.

بناءً على عدد مراحل الضغط، تنقسم الضواغط المكبسية إلى ثلاثة أنواع: مرحلة واحدة، ومرحلتين، ومتعددة المراحل. تسمى مرحلة الضغط عادةً بجزء الضاغط الذي يتم فيه ضغط الغاز إلى ضغط متوسط ​​أو نهائي.

من الناحية الهيكلية، يمكن أن تكون الضواغط أحادية المرحلة عمودية أو أفقية. كقاعدة عامة، الضواغط ذات التصميم الأفقي هي آلات مزدوجة الفعل، في حين أن الضواغط ذات التصميم الرأسي هي وحدات أحادية الفعل.

في الضاغط أحادي الفعل ذو المرحلة الواحدة ذو التصميم الأفقي، يتحرك المكبس داخل الأسطوانة. الاسطوانة مزودة بغطاء يحتوي على صمامات الشفط والتفريغ. يتم توصيل مكبس الضاغط بقضيب توصيل وكرنك. تقع دولاب الموازنة على عمود الكرنك. عندما يتحرك المكبس من اليسار إلى اليمين، يحدث فراغ في المنطقة الواقعة بين المكبس والأسطوانة. يؤدي اختلاف الضغط بين خط الشفط والأسطوانة إلى فتح الصمام، مما يسمح للغاز بالدخول إلى الأسطوانة. عندما يتحرك المكبس للخلف من اليمين إلى اليسار، ينغلق صمام الشفط ويتم ضغط الغاز الموجود في الأسطوانة إلى مستوى الضغط p2. بعد ذلك، من خلال الصمام، يتم دفع الغاز إلى خط التفريغ. تنتهي الدورة وتتكرر مرة أخرى.

تم تجهيز الضاغط ثنائي الفعل أحادي المرحلة بأربعة صمامات (اثنان شفط واثنان تفريغ). هذه الآلات أكثر تعقيدا، ولكن مستوى إنتاجيتها أعلى مرتين. ولأغراض التبريد، يمكن تجهيز الأسطوانة والأغطية بسترات مائية. ولزيادة الإنتاجية، يمكن تصنيع هذه الآلات بتصميمات متعددة الأسطوانات. تعد الضواغط أحادية المرحلة ذات التصميم الرأسي أكثر كفاءة وأسرع من الضواغط الأفقية. بالإضافة إلى ذلك، فهي تشغل مساحة إنتاج أقل وأكثر متانة.

عادةً ما تكون الضواغط ذات المرحلتين ذات التصميم الأفقي مجهزة بأسطوانة واحدة ومكبس مرحلة أو تفاضلي. يتم ضغط الغاز في الاسطوانة من الجانب الأيسر للمكبس، وبعد ذلك يمر عبر المبرد ويتم إمداده إلى الاسطوانة من الجانب الآخر، حيث يتم ضغطه إلى المستوى p2.

تم تجهيز التصميمات متعددة المراحل بأسطوانات مرتبة على التوالي (نظام ترادفي) أو متوازي (نظام مركب). هناك أيضًا تصميمات ضاغطة متعارضة، حيث تتحرك المكابس في اتجاهين متعاكسين. توجد الأسطوانات في الهياكل من هذا النوع على جانبي العمود.

تجدر الإشارة إلى أن العملية الفعلية لضغط الغاز في الضاغط تختلف عن النظرية. لذلك، بين المكبس، عندما يكون في وضعه المتطرف، وغطاء الاسطوانة هناك حجم حر معين. هذه الفجوة تسمى المساحة الضارة. في هذه الفجوة، عند الانتهاء من الحقن، يتوسع الغاز المضغوط أثناء الشوط العكسي للمكبس. ولهذا السبب، لا يفتح صمام الشفط إلا بعد انخفاض مستوى الضغط إلى مستوى ضغط الشفط. وبالتالي، يتحرك المكبس في وضع الخمول، مما يقلل من أداء الضاغط.

واحد من أسباب عديدةالبطء في تغويز النقل هو أن نطاق وقود محرك الغاز واسع جدًا:

• غاز البترول المسال (LPG)؛
• الغاز الطبيعي المضغوط (المضغوط) (CNG)؛
• الغاز الطبيعي المسال (LNG).

المزايا الرئيسية لوقود محركات الغاز هي سعره وسعره وسعره مرة أخرى. وحتى الآن، تفوق هذه المزايا عيوبها العديدة والمتنوعة.

غاز البترول المسال (LPG)

هذا الغاز عبارة عن خليط من البروبان C3H8 والبيوتان C4H10، المستخرج من الغازات البترولية المصاحبة، من أجزاء مكثفات الغاز الطبيعي، من الغازات الناتجة عن عمليات تثبيت النفط والمكثفات، من غازات التكرير التي يتم الحصول عليها من محطات تكرير النفط. بالإضافة إلى البروبان والبيوتان، يحتوي غاز البترول على حوالي 6٪ وزنا من الهيدروكربونات الأخرى - الإيثان والإيثيلين والبروبيلين والبوتيلين وأيزومراتها، أي أن تكوين غاز البترول المسال غير متجانس وغير متناسق. وللسيطرة على التسربات، يتم إدخال مواد ذات رائحة كريهة – المركابتان – في غاز البترول المسال. من السهل التعرف على Mercaptans من خلال أنفك عندما تمر بك أسطوانة غاز "غزال" في الشارع.

الميزة الرئيسية للبروبان والبيوتان هي درجة حرارتهما الحرجة العالية. درجة الحرارة الحرجة هي درجة الحرارة التي تتساوى عندها كثافة السائل مع بخاره المشبع ويختفي السطح البيني بينهما.

البروبان لديه درجة حرارة حرجة تبلغ 96.8 درجة مئوية، والبيوتان لديه درجة حرارة حرجة تبلغ 152.0 درجة مئوية، مما يجعل من السهل تسييل هذه الغازات وتخزينها في الحالة السائلةمع لا نسبيا ضغط دم مرتفعما يصل إلى 1.6 ميجا باسكال. وهذا يعني أيضًا أن وعاء تخزين غاز البترول المسال سيكون خفيفًا نسبيًا، ويمكن تخزين الغاز في حالة مسالة لفترة طويلة إلى أجل غير مسمى، بشرط أن يكون الوعاء مغلقًا تمامًا. ومع ذلك، فإن أسطوانة غاز البترول المسال عبارة عن وعاء ضغط، ولا يمكن إعطاؤها أي شكل، مثل خزان الغاز على سبيل المثال. يؤدي هذا الظرف إلى ظهور مشاكل في وضع أسطوانة الغاز على السيارة.

لتزويد المركبات بالوقود، يتم استخدام علامتين تجاريتين لغاز البترول المسال: الصيف والشتاء. يحتوي الصف الصيفي، أو بروبان بيوتان السيارات (PBA)، على 50 ± 10٪ من البروبان بالوزن. الشتاء، أو بروبان السيارات (PA)، يحتوي على 85 ± 10٪ من البروبان بالوزن. وبالتالي تنظيم محتويات الرئةالبروبان، يضمن تشغيل المركبات التي تعمل باسطوانات الغاز على مدار العام.

يقتصر استخدام غاز البترول المسال على محركات البنزين، أي المحركات ذات نسبة الضغط المنخفضة والإشعال بالشرارة. هذه هي سيارات الركاب والشاحنات الخفيفة والمتوسطة ومحطات الطاقة. يزيد استهلاك غاز البترول المسال بنسبة 10-15% عن البنزين بسبب انخفاض القيمة الحرارية الحجمية: 1 لتر من البنزين يعادل 1.1-1.15 م3 من غاز البترول المسال، و ظروف حقيقيةبسبب انخفاض قوة المحرك - 1.15-1.3 م 3 رابطة الدول المستقلة. في درجات حرارة منخفضة، يبدأ المحرك بالبنزين، بعد الاحماء، يمكن للسائق التحول إلى الغاز مباشرة من الكابينة. يمكنك التبديل من نوع وقود إلى آخر أثناء التنقل.

البروبان البيوتان أثقل بمقدار 1.5-2 مرة من الهواء، وعندما يتسرب، يتراكم بالقرب من الأرض، مما يخلق جوًا متفجرًا وضارًا. ولذلك يتم تخزين سيارات اسطوانات الغاز في مواقف السيارات المفتوحة، وتكون مناطق الإصلاح مجهزة بتهوية جيدة. إن استنشاق غاز البروبان البيوتان لفترة طويلة ليس فقط أمرًا مزعجًا بسبب المركبات المركبتان، ولكنه يؤدي أيضًا إلى الشعور بالإعياءحتى التسمم.

يبلغ رقم ​​الأوكتان لغاز البترول المسال حوالي 105، ويقال أن التفجير لا يحدث في أي وضع من أوضاع تشغيل المحرك. لا ينبغي أن يكون هذا البيان سببا للرضا عن النفس، مع بعض العقل الفضولي يمكن تحقيق التفجير.

مع الأخذ في الاعتبار تكاليف تجهيز معدات الغاز ووزنها ومداها الأصغر في محطة وقود واحدة، يظل تحويل السيارة إلى غاز البترول المسال مربحًا بسبب السعر. كانت القاطرة للترويج لرابطة الدول المستقلة للجماهير ولا تزال سيارات الركاب والشاحنات الخفيفة. يتم إنتاج الغازات البترولية المسالة من قبل نفس الشركات كمنتج ثانوي لإنتاج الوقود السائل، مما يؤثر على عدد محطات الوقود - الشركات مهتمة ببيع منتجاتها الخاصة.

أما بالنسبة لمحركات الديزل، فلا توجد آفاق للبروبان والبيوتان هنا بسبب عدم استقرار الاحتراق عند نسبة ضغط عالية. هذا هو السبب الرئيسي وراء عدم ترسيخ رابطة الدول المستقلة لمحركات الديزل. لكن إمكانات رابطة الدول المستقلة لم يتم الكشف عنها بالكامل بعد.

معلومات عامة عن غاز الميثان

الغازات الطبيعية تعني ميثان CH4، وهو أبسط الهيدروكربونات، عديم اللون والرائحة. الميثان هو ثالث أكثر الغازات وفرة في الكون بعد الهيدروجين والهيليوم. لا يوجد رأي نهائي حول أصل رواسب الغاز الطبيعي في القشرة الأرضية، وكذلك حول أصل النفط.

يحتوي الغاز الطبيعي على ما بين 70 إلى 98% من الميثان، والباقي يأتي من الهيدروكربونات الأثقل: الإيثان والبروبان والبيوتان، بالإضافة إلى المواد غير الهيدروكربونية: الماء وكبريتيد الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والهيليوم والغازات الخاملة الأخرى. قبل إمداده إلى نظام نقل الغاز (GTS)، يجب تنقية الغاز الطبيعي وتجفيفه وإزالة الماء وكبريتيد الهيدروجين وفصل الهيدروكربونات الثقيلة والشوائب الأخرى. وفي خط الأنابيب، يمكن لبخار الماء أن يتكثف أو يشكل مركبات بلورية مع الغاز - الهيدرات - ويتراكم على انحناءات خط الأنابيب، مما يجعل من الصعب على الغاز التحرك. يسبب كبريتيد الهيدروجين تآكلًا شديدًا لمعدات الغاز. اعتمادا على تكوين الغاز الطبيعي، يتم استخدام تقنيات مختلفة لتجفيف وفصل الغازات. وهكذا يبقى الميثان النقي مع شوائب طفيفة. يتم توفير الميثان للمستهلكين من خلال نظام نقل الغاز. إذا كان منزلك متصلاً بنظام توزيع الغاز، فإن غاز الميثان هو الذي يحترق في موقد المطبخ. ويستخدم نفس الميثان، بعد الضغط أو التسييل، لملء معدات الغاز.

الميثان هو غاز عديم الرائحة ذو رائحة مميزة ("إذا شممت رائحة الغاز، اتصل بالرقم 09") يتم إعطاؤه بواسطة الميركابتانات، والتي يتم حقنها في الغاز قبل ضخها في GTS (16 جم لكل 1000 م 3). تم اختراع هذه الطريقة لكشف التسربات في الهياكل الهيدروليكية التي يصل طولها إلى آلاف الكيلومترات. عند حدوث تسرب، تجذب رائحة المركبتان الغربان، والتي يمكن رؤيتها بسهولة أثناء تحليق طائرة هليكوبتر فوق خط الأنابيب.

الميثان أخف بمقدار 1.6 مرة من الهواء ويتبخر على الفور إذا تسرب. الميثان مادة قابلة للانفجار بتركيزات في الهواء تتراوح من 4.4 إلى 17%. التركيز الأكثر انفجارًا هو 9.5٪. من السهل تحديد وجود الميثان في الهواء عن طريق روائح الميركابتان. في الأماكن التي يتشكل فيها غاز الميثان بشكل طبيعي، حيث من المستحيل اكتشافه عن طريق الرائحة، على سبيل المثال في المناجم، يتم استخدام أجهزة تحليل الغاز. أول أجهزة تحليل الغاز في المناجم كانت طيور الكناري. يتم تخزين معدات غاز البترول المسال في مناطق وقوف السيارات المفتوحة، ويتم تجهيز مناطق الإصلاح المغلقة بتهوية العادم القسري. محطات توليد بقدرات مختلفة، متصلة مباشرة بالأنبوب، تعمل بالغاز الرئيسي دون أي تحضيرات.

الغازات الطبيعية المضغوطة (CNG)

تبلغ درجة الحرارة الحرجة للميثان -82.3 درجة مئوية، وتسييله مكلف للغاية، لذلك يستخدم الميثان كوقود لمحركات الغاز بشكل رئيسي في شكل مضغوط، في حين يتم تقليل حجم الغاز بمقدار 200-250 مرة. يتم توصيل خط أنابيب الغاز بمحطة ضغط تعبئة غاز السيارات (محطة تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط) ويتم ضغط الغاز في الموقع. إنهم يضغطون، أو بالأحرى، يضغطون الغاز الرئيسي بضاغط إلى 20 ميجا باسكال ويجففونه. وفي المحطة، يتم تخزين الغاز الطبيعي المضغوط في وعاء صغير عالي الضغط يتم من خلاله ضخ الغاز إلى أسطوانات السيارة. أما بالنسبة لنقل الغاز الطبيعي المضغوط الجاهز، فيتم استخدام ناقلات غاز خاصة لذلك، وهي عبارة عن بطارية من الأسطوانات، صغيرة الحجم مقارنة بخزان لنقل الغاز الطبيعي المضغوط. الغازات المسالةأي أن نقل الغاز الطبيعي المضغوط النهائي يعد مهمة مكلفة ومحددة. من الضروري توفير الغاز الرئيسي لمحطة التعبئة، مما يعقد إلى حد ما توسيع شبكة محطات تعبئة الغاز. يوجد اليوم في 58 منطقة في الاتحاد الروسي 246 محطة ضاغطة لتعبئة غاز السيارات (محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط) التي تزود المركبات بالوقود بالغاز الطبيعي المضغوط. الشركة الرائدة بلا منازع في سوق محركات الغاز الوطنية هي شركة غازبروم - فهي تمتلك 210 محطة تعبئة تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط. منذ أكثر من 10 سنوات، تعمل شركة غازبروم على تعميم وقود محركات الغاز الطبيعي في روسيا - توجد محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط في 70٪ من المناطق، ولكن ليس في الكل، 246 محطة تعبئة تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط تمثل 1٪ مقارنة بجميع محطات الوقود في الاتحاد الروسي، وقام الزعيم بلا منازع بتشغيل 2.1 محطة تعبئة تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط في العام.

يتطلب الغاز الطبيعي المضغوط عالي الضغط أسطوانات ثقيلة ومتينة للغاية وسميكة الجدران. ولكن هذا ليس كل شيء. باستخدام الغاز الطبيعي المضغوط، يمكنك السفر مسافة أقل بمقدار 3.5 مرة من استخدام غاز البترول المسال بكميات متساوية من أسطوانات الغاز. إما أن يتم وزنها بالأسطوانات، أو إعادة التزود بالوقود بشكل متكرر - وهذا هو العيب الرئيسي للغاز الطبيعي المضغوط، والذي يحدد نطاق تطبيقه: بالقرب من محطة الوقود، وكذلك أنواع المحركات التي تعمل عليها.

ونظرًا للحاجة إلى مساحة كبيرة لاستيعاب أسطوانات الغاز الطبيعي المضغوط، فإن هذا النوع من الوقود يعد مهمًا للمركبات والجرارات ذات الحمولة المتوسطة والكبيرة. الاهتمام الأكبر اليوم هو بمحركات الوقود المزدوج - محركات الغاز والديزل التي تعمل بوقود الديزل والغاز الطبيعي المضغوط، وذلك على وجه التحديد بسبب البنية التحتية الهزيلة للغاز الطبيعي المضغوط، بحيث يكون هناك شيء للوصول إلى محطة الوقود. يمكن تحويل محرك الديزل إلى النوع الثاني من الوقود ببساطة وبسرعة نسبية، حيث يعمل حقن وقود الديزل في غرفة الاحتراق على إشعال الخليط القابل للاحتراق. حققت الشركات المصنعة لمعدات الغاز نسبة استهلاك لوقود الديزل والميثان تبلغ 20:80 على الجرارات طويلة المدى المزودة بنظام وقود السكك الحديدية المشتركة و30:70 على معدات الجرارات المزودة بمضخات حقن الوقود عالية الضغط. يعد تحويل السيارة إلى الغاز الطبيعي المضغوط أكثر تكلفة بنسبة 3-4 مرات من عملية مماثلة باستخدام غاز البترول المسال، ومع ذلك، يتم استرداد التكاليف في غضون عام تقريبًا بسبب الفرق في سعر الغاز ووقود الديزل.

تقدم صناعة الهندسة الميكانيكية أيضًا محركات تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط أحادية الوقود مع نسبة ضغط منخفضة وإشعال شراري. عليك أن تفهم أن مثل هذه السيارات مقيدة بالسلاسل حرفيًا إلى محطة الوقود.

يعتبر الغاز الطبيعي المضغوط وقودًا ممتازًا لمحرك الديزل. لا يشكل الميثان رواسب في نظام الوقود ولا يغسل طبقة الزيت من جدران الأسطوانة، وبالتالي يقلل الاحتكاك ويقلل من تآكل المحرك. يحترق الميثان بشكل كامل دون تكوين جزيئات صلبة ورماد، مما يؤدي إلى زيادة تآكل مجموعة الأسطوانات والمكبس. وبالتالي، فإن استخدام الغاز الطبيعي كوقود للمحرك يجعل من الممكن زيادة عمر المحرك بمقدار 1.5-2 مرة. الميثان صديق للبيئة: فهو ينتج عادمًا نظيفًا للغاية. والأهم من ذلك، أن تكلفة الغاز الطبيعي المضغوط أقل بثلاث مرات من البنزين ووقود الديزل، على الرغم من أنه في الواقع ينبغي أن يكلف أقل.

الغاز الطبيعي المسال (LNG)

أثناء التسييل، ينخفض ​​حجم غاز الميثان بمقدار 600 مرة - وهذه هي الميزة الرئيسية للتسييل، والتي تحدد نطاق تطبيقه: الحافلات، والجرارات طويلة المدى، وشاحنات التعدين القلابة، أي حيث يجب أن تشغل حاويات الوقود الحد الأدنى من المساحة و عقد القدرة القصوى. يحتوي نفس الحجم على غاز طبيعي مسال أكثر بثلاث مرات من الغاز الطبيعي المضغوط.

يحدث التسييل عند درجة حرارة -161.5 درجة مئوية. هذه العملية كثيفة الاستخدام للطاقة وتتطلب معدات مبردة. يتم تخزين الميثان المسال عند درجة حرارة داخل وعاء معزول حرارياً تتراوح من -160 إلى -196 درجة مئوية. مطلوب عزل حراري عالي الجودة. وكما هو الحال مع الغاز الطبيعي المضغوط، يتم تحويل محركات الديزل إلى محركات تعمل بالوقود المزدوج. تختلف معدات السيارات للغاز الطبيعي المضغوط في أسطوانة الترمس والمبخر، وبقية المكونات هي نفسها.

الميثان المسال أقل شيوعًا من الميثان المضغوط. قامت بعض مستودعات الحافلات ببناء محطات وقود في مبانيها. ولا تزال هذه التجارب أكثر تجريبية في طبيعتها.

خاتمة

عندما تثار المناقشات حول وقود المحركات الذي يعمل بالغاز الطبيعي وبطء انتشاره، يُطرح دائمًا سؤال ما الذي يأتي أولاً: أسطول من مركبات الغاز الطبيعي أم شبكة من محطات تعبئة الغاز. ومن الواضح تماما أن شبكة التزود بالوقود هي شبكة أساسية. وهذا يؤدي إلى السؤال الأبدي: على من يقع اللوم؟ أصحاب محطات الوقود. أصحابها غير مهتمين بما هو مثير للاهتمام للبلاد، لأنهم لا يرون الربح فيه. وسيواصل أصحابها تخريب تغويز وسائل النقل.

ما يجب القيام به؟ الوحيد وسيلة فعالةإن الطريقة الوحيدة لمكافحة الاحتكارات الطبيعية وتحفيز الاقتصاد ككل هي تأميم شركة غازبروم المساهمة العامة، وجميع شركاتها التابعة وجميع شبكات توزيع الغاز. إنه غير مناسب للمؤسسات التي تحل المشكلات الاقتصادية والاجتماعية على نطاق واسع الاتحاد الروسيوالموضوعات وأجزاء من موضوعات الاتحاد، تعمل على تلبية طموحات دائرة ضيقة من الأفراد. إن تنظيم التعريفة في هذا الاتجاه ليس أكثر من مجرد مسكن.

غاز الهيدروكربون المسال

يكون الغاز الهيدروكربوني المسال في حالة غازية عند الضغط الجوي ودرجات حرارة أعلى من الصفر. مع زيادة طفيفة نسبيًا في الضغط - لا تزيد عن 1.6 ميجا باسكال - يتحول إلى سائل يتبخر بسهولة. يتكون الغاز المسال بشكل رئيسي من خليط من غازين: البروبان (حوالي 80%) والبيوتان (حوالي 20%). بالإضافة إلى ذلك، فهو يحتوي على كميات صغيرة من الغازات مثل الإيثان والبنتان والبروبيلين والبوتيلين والإيثيلين. حرارة الاحتراق لكل وحدة كتلة من الغاز المسال عالية - 46 ميجا جول / كجم. وبكثافة تبلغ حوالي 0.524 جم/سم3 (عند 20 درجة مئوية)، تتجاوز الحرارة الحجمية لاحتراق الغاز المسال 24000 ميجا جول/م3. على الرغم من أنه أقل قيمة من البنزين، فإن الغاز المسال كوقود يعد بديلاً كاملاً. كتلة صغيرة نسبيًا من الأسطوانات الفولاذية ذات الجدران الرقيقة المصممة لـ ضغط التشغيلما يصل إلى 1.6 ميجا باسكال، يسمح لك بتخزين كمية كافية من الغاز في السيارة دون تقليل حمولتها. لذلك فإن السيارات التي تعمل بالغاز المسال لها نفس نطاق سيارات البنزين. يمتزج الوقود الغازي بشكل أفضل مع الهواء وبالتالي يحترق بشكل كامل في الأسطوانات. ولهذا السبب فإن غازات العادم الصادرة عن السيارات التي تعمل بالوقود الغازي أقل سمية من السيارات التي تعمل بالبنزين. إن المقاومة العالية للطرق للغاز المسال (رقم الأوكتان البحثي أكثر من 110) تجعل من الممكن زيادة نسبة الضغط لمحركات البنزين المحولة للعمل بالغاز المسال.

المؤشرات الرئيسية التي تميز جودة الغاز المسال كوقود للسيارات هي تركيبة المكونات وضغط البخار المشبع وغياب بقايا السائل (غير المتبخرة) ومحتوى الشوائب الضارة.

تكوين الغاز- يجب أن يختلف مؤشر الغاز المسال الذي تزوده محطات تعبئة الغاز للسيارات التي تعمل باسطوانات الغاز على مدار السنة ضمن حدود محدودة. يحتوي الغاز المسال (بالوزن) على ما لا يقل عن 80±5% بروبان، ولا يزيد عن 20±5% بيوتان، ولا يزيد عن 6% غازات أخرى (بروبيلين، بوتيلين، إيثيلين). انتهاك النسبة بين البروبان والبيوتان يغير حرارة احتراق الغاز وتكوين الخليط القابل للاحتراق. ونتيجة لذلك تتدهور عملية احتراق الخليط الموجود في أسطوانات المحرك وتزداد سمية غازات العادم.

ضغط البخار المشبعيؤثر على موثوقية إمداد الغاز لأسطوانات المحرك في موسم البرد. عند درجة حرارة تقل عن 30 درجة مئوية، يجب ألا تقل عن 0.7 ميجا باسكال. مع مزيد من الانخفاض في الضغط، سيتم كسر إمدادات الغاز دون انقطاع من الاسطوانة. يجب أيضًا ألا يتجاوز ضغط البخار 1.6 ميجا باسكال عند 45 درجة مئوية، نظرًا لأن هذا هو بالضبط الحد الأقصى لضغط التشغيل الذي تم تصميم الأسطوانات المستخدمة في المركبات التي تعمل بالغاز من أجله.

محتوى الكبريت والقلويات والماء الحر. مع زيادة محتوى الكبريت، فإنه يستقر في معدات الوقود، مما يؤدي إلى تضييق أقسام تدفق خطوط الأنابيب ويكون له تأثير مدمر على الأجزاء المطاطية. يؤدي احتراق أسطوانات المحرك إلى زيادة سمية غازات العادم. ويجب ألا يتجاوز محتواه 0.015% بالوزن. يجب أن تكون القلويات والمياه المجانية غائبة.

بقايا سائلة. يجب ألا تتواجد هذه البقايا عند درجة حرارة 40 درجة مئوية.

غاز مضغوط

يحتفظ الغاز المضغوط، على عكس الغاز المسال، بحالته الغازية عندما درجة الحرارة العاديةوأي زيادة في الضغط. يتحول إلى سائل فقط بعد التبريد العميق (أقل من 162 درجة مئوية تحت الصفر). ويستخدم الغاز الطبيعي المضغوط إلى 20 ميجا باسكال، المستخرج من آبار حقول الغاز، كوقود للسيارات. مكونه الرئيسي هو الميثان. الغاز المضغوط لديه جدا الدفء العالييبلغ الاحتراق لكل وحدة كتلة 49.8 ميجا جول / كجم، ولكن نظرًا للكثافة المنخفضة للغاية (0.0007 جم / سم  عند 0 درجة مئوية والضغط الجوي)، فإن الحرارة الحجمية لاحتراق الغاز الطبيعي المضغوط حتى 20 ميجا باسكال لا تتجاوز 7000 ميجا جول / كغ، أي أقل بثلاث مرات من المسالة. القيمة المنخفضة لوقود الاحتراق الحجمي لا تسمح بتخزينه في السيارة كمية كافيةالغاز حتى عند الضغط العالي. ونتيجة لذلك، فإن نطاق المركبات التي تعمل بأسطوانات الغاز والتي تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط يبلغ نصف مدى المركبات التي تعمل بالبنزين أو الغاز البترولي المسال. ويبلغ رقم ​​أوكتان الميثان وفقا لطريقة البحث حوالي 110. وينصح باستخدام الغاز الطبيعي المضغوط بدلا من البنزين نظرا لاحتياطياته الضخمة وتكلفته المنخفضة، خاصة في وسائل النقل داخل المدن والضواحي.

مؤشرات الغاز المضغوط: التركيبة المكونة للغاز المضغوط ومحتوى المواد التي تؤثر سلبًا على تشغيل معدات الغاز وتسريع تآكل المحرك.

تكوين الغاز. يجب أن يحتوي الغاز المضغوط المخصص للاستخدام في جميع المواسم في المركبات على غاز الميثان (من حيث الحجم) بنسبة لا تقل عن 90%، والإيثان - بما لا يزيد عن 4%، وكمية صغيرة (حتى 2.5%) من الغازات الهيدروكربونية الأخرى القابلة للاشتعال، وأول أكسيد الكربون - بما يصل إلى 1٪ أكسجين - ما يصل إلى 1٪ نيتروجين - لا يزيد عن 5٪.

بدأ استخدام الغاز كوقود للمحركات منذ أكثر من 150 عامًا، عندما ابتكر البلجيكي إتيان لينوار محرك احتراق داخلي يعمل بغاز المصابيح. هذا النوع من الوقود لم يكتسب شعبية كبيرة. إن الزيادة اللاحقة في إنتاج النفط وانخفاض أسعار منتجاته المكررة، فضلاً عن إنشاء محركات أكثر تقدماً، جعلت البنزين رائداً في سوق الوقود. نشأ الاهتمام بوقود محركات الغاز مرة أخرى في النصف الأول من القرن العشرين.

في روسيا، بدأ هذا الاتجاه في التطور في الثلاثينيات، عندما قررت الحكومة، بسبب نقص النفط والصناعة المتطورة بسرعة، تحويل جزء من النقل إلى الغاز. صدر المرسوم المقابل في عام 1936.

تم إنشاء إنتاج المعدات، وفتح محطات الوقود، وبدأ تطوير محركات الغاز، وتم استخدام كلا النوعين من الغاز - المضغوط والهيدروكربون. تم منع التنفيذ الكامل للبرنامج من قبل العظيم الحرب الوطنية. ومع ذلك، لم يتم التخلي عن الخطة: في وقت السلم، تم تصميم مركبات جديدة تعمل بأسطوانات الغاز ودخلت حيز الإنتاج، وبلغ عددها 40 ألفًا، وتم بناء العشرات من محطات تعبئة الغاز لهم.

متى تم اكتشاف أكبر احتياطيات الهيدروكربون في غرب سيبيريا والبلاد؟

دخلت عصر الوفرة النفطية، وضعف الاهتمام ببرنامج إنشاء نقل اسطوانات الغاز، على الرغم من استمرار العمل. في الثمانينات، بدأ الناس يتحدثون بجدية عن الادخار، وانتقم الغاز مرة أخرى. وبحلول عام 1985 صدرت ثلاثة قرارات من مجلس الوزراء بشأن التحول الجماعي لكبار مستهلكي الوقود إلى الغاز. وعلى مدى السنوات الخمس التالية، تم بناء حوالي 500 محطة ضغط لتعبئة غاز السيارات، وتم تحويل ما يصل إلى 0.5 مليون مركبة إلى الغاز الطبيعي المضغوط. تم تنسيق العمل من قبل مجلس مشترك بين الإدارات تابع لوزارة صناعة الغاز، برئاسة فيكتور تشيرنوميردين.

وأدت الخصخصة، التي بدأت في التسعينيات، إلى اختفاء أساطيل السيارات الكبيرة؛ انتقل جزء كبير من وسائل النقل البلدية إلى أيدي القطاع الخاص. وعلى الرغم من حدوث انخفاض في إنتاج النفط (من 624 مليون طن في عام 1988 إلى 281 مليون طن في عام 1997)، إلا أنه بسبب انخفاض عدد المستهلكين، لم يكن هناك نقص في المنتجات النفطية.

ونتيجة لذلك، احتفظ البنزين ووقود الديزل بمكانتهما في السوق. بدأ ارتفاع جديد في سوق وقود محركات الغاز في روسيا في عام 1998، عندما زاد الطلب على خليط البروبان والبيوتان بشكل حاد.

يتم تمثيل الغاز كوقود للسيارات بنوعين رئيسيين - الغاز الطبيعي المضغوط (CNG)، والذي يتم إمداده لمحطات الوقود الخاصة - محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط - من خلال خطوط أنابيب الغاز، وغاز البترول المسال (LPG). الأول هو الميثان، والثاني عبارة عن خليط من البروبان والبيوتان، وهو منتج لمعالجة غاز البترول المصاحب (APG). تاريخيًا، كان البروبان البيوتان هو أول من انتشر على نطاق واسع. ميزتها هي أنها تسيل بسهولة عند درجات الحرارة العادية وعند ضغط يتراوح بين 10 إلى 15 ضغط جوي فقط. علاوة على ذلك، لنقلها، فإن أسطوانة فولاذية بسمك جدار يبلغ 4-5 مم فقط كافية. مع الميثان الأمر أكثر صعوبة. لا يمكن تسييلها إلا عندما درجات الحرارة المنخفضة، حوالي -160 درجة مئوية. إن تقنيات التسييل و"التسييل" المناسبة ليست رخيصة. يمكن أيضًا ضغط الميثان. ومع ذلك، لكي تكون كمية الغاز المضغوط قابلة للمقارنة تقريبًا من حيث الحجم على الأقل مع خليط البروبان والبيوتان المسال، يجب ضغطها إلى 200-250 أجواء. ولذلك، هناك حاجة إلى أسطوانات أقوى وأثقل بكثير لنقل الميثان المضغوط. تتمتع مصانع الميثان أيضًا بمتطلبات أمان أعلى. ولذلك، غالبا ما يتم تركيب معدات البروبان على سيارات الركاب.

لا يتم قياس استهلاك الغاز الطبيعي المضغوط (على عكس غاز البترول المسال) باللتر، بل بأمتار التعبئة. وبما أن الغاز الطبيعي المضغوط يتكون أساسًا من الميثان، فإن قيمته الحرارية تبلغ 49.4 ميجا جول/كجم، وهو أعلى بنسبة 9% من البنزين و11% أعلى من وقود الطائرات. بالنسبة للمستهلك، إذا تحول من الوقود التقليدي إلى غاز البترول المسال، فإن تكاليف الوقود ومواد التشحيم تنخفض بنسبة 20-25٪. وفي المقابل، يتمتع الغاز الطبيعي المضغوط أيضًا بميزة على الغاز الهيدروكربوني. إن إنتاج الطاقة من غاز البترول المسال أقل بحوالي 25% من الغاز الطبيعي المضغوط - 6175 سعرة حرارية/م. مكعب و 8280 سعرة حرارية / م . مكعب على التوالى. بالنسبة للمستهلك، هذا يعني أنه ستكون هناك حاجة إلى كمية أكبر من غاز البترول المسال بنسبة 25-30% لنفس المسافة، كما أنه أقل قليلاً من الغاز الطبيعي المضغوط من حيث المعايير البيئية2.

وفي الوقت نفسه، لا تتجاوز تكلفة وقود محركات الغاز 50٪ من تكلفة البنزين A-80. وفقا للجمعية الوطنية لمحركات الغاز 3، فإن أعلى سعر لوقود السيارات هو الهيدروجين. سعره 9.01 يورو/لتر. وهذا أغلى بتسع مرات تقريبًا من وقود الديزل الحيوي (1.11 يورو/لتر) والبنزين (0.66 يورو/لتر). وفي المقابل، فإن تكلفة 1 متر مكعب من الغاز، أي ما يعادل 1 لتر من البنزين، تزيد عن نصف سعر البنزين: تكلفة 1 متر مكعب من غاز البترول المسال هي 0.39 يورو/لتر، والغاز الطبيعي المضغوط 0.21 يورو. /ل.

من العوامل المهمة التي تحفز دول المجتمع الدولي على تطوير سوق الغاز والوقود المشاكل الأيكولوجية. مساهمة المركبات الآلية في تلوث الهواء مدن أساسيهوتتراوح نسبة التجمعات من 50 إلى 90% لجميع أنواع التلوث. ولذلك، فإن متطلبات الحد من سمية غازات العادم من محركات الاحتراق الداخلي للمركبات تتزايد باستمرار - يتم تقديم معايير Euro-4 وEuro-5. وفي الوقت نفسه، فإن تحويل السيارات إلى وقود محركات الغاز يقلل من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون (الغاز الرئيسي للاحتباس الحراري) بنسبة 13%، وأكاسيد النيتروجين بنسبة 15-20%، ويقلل دخان غازات العادم بنسبة 8-10 مرات، ويقضي تماماً على انبعاثات مركبات الرصاص. وفقًا لوزارة الطاقة الروسية، إذا أخذنا البنزين عالي الجودة Euro-4 كمعيار، يتبين أن الغاز الطبيعي المضغوط يتفوق على انبعاثات أكسيد النيتروجين بما يقرب من ثلاث مرات، من حيث CH - بمقدار 14 مرة من حيث البنزوبيرين - بأكثر من 16 مرة، من حيث السخام - 3 مرات (مقارنة بوقود الديزل - 100 مرة). وبالتالي، فإن الغاز الطبيعي المضغوط يأتي في المرتبة الثانية بعد الكهرباء من حيث انبعاث المواد الضارة إلى الغلاف الجوي. على الرغم من أن غاز البترول المسال يتخلف قليلا من حيث المعايير البيئية، إلا أنه يسمح بحل مشكلة استخدام الغاز النفطي المصاحب، الذي لا يزال يحترق في مشاعل، على الرغم من أنه في يناير 2009 تم التوقيع على مرسوم "بشأن التدابير الرامية إلى تحفيز الحد من تلوث الهواء في الغلاف الجوي" عن طريق منتجات احتراق الغاز البترولي المصاحب في مشاعل ". المنشآت."

وفقًا للخبراء، المستقبل يكمن في الميثان: فالبروبان والبيوتان، مثل النفط، مادة خام ذات قيمة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن استخدامها كوقود للسيارات. على الرغم من أنه بالطبع أكثر ملاءمة، إلا أن الأسطول الذي يستخدمه أكبر حتى الآن: بحلول بداية عام 2011، تجاوز عدد مركبات اسطوانات الغاز التي تعمل بغاز البترول المسال في العالم 15 مليونًا، وعلى الغاز الطبيعي المضغوط - 12 مليونًا4 . يبلغ حجم التداول السنوي للبروبان البيوتان 34 مليون طن الوقود القياسيوالغاز المضغوط - حوالي 23 مليون طن.

الميزة الأخرى التي تحصل عليها المؤسسة التي تقوم بتشغيل المركبات التي تعمل بالميثان هي زيادة مستوى الأمان، حيث أن الغاز الطبيعي أقل خطورة في خصائصه الفيزيائية والكيميائية من البروبان.

وأيضًا، بفضل استخدام الغاز الطبيعي كوقود، يزداد عمر خدمة الزيت ومحرك الاحتراق الداخلي نفسه. عندما يعمل المحرك بوقود الغاز، لا يتم غسل طبقة الزيت من جدران كتلة الأسطوانة، بالإضافة إلى ذلك، لا تتشكل رواسب الكربون على رأس الأسطوانة، ولا تتفحم حلقات المكبس، بسبب عناصر يتآكل محرك الاحتراق الداخلي، وتزداد مسافة الإصلاح بمقدار مرة ونصف إلى مرتين. بالإضافة إلى ذلك، تم تحسين أداء نظام الإشعال - حيث يزداد عمر خدمة شمعات الإشعال بنسبة 40%5. كل هذا يقلل من تكاليف الإصلاح.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن قطاع الغاز الطبيعي المضغوط هو الأكثر مقاومة لظواهر الأزمة في الاقتصاد الروسي والأكثر ديناميكية على المدى المتوسط. في عام 2009، وبسبب انخفاض النشاط التجاري خلال الأزمة، السوق الروسيةوانخفض استهلاك الغاز الطبيعي المضغوط بنسبة 1.1%، في حين انخفض استهلاك البنزين والبروبان والبيوتان بنسبة 18% و4% على التوالي.

الجانب الآخر من استخدام الغاز كوقود هو التشغيل غير المتكافئ المحتمل للمحرك. ويرجع ذلك إلى الرنين في نظام السحب والتقسيم الطبقي لخليط الغاز والهواء. يصبح تشغيل محرك الاحتراق الداخلي البارد في الشتاء أكثر صعوبة أيضًا. ويفسر ذلك ارتفاع درجة حرارة اشتعال وقود الغاز وانخفاض معدل الاحتراق.

إعادة تجهيز السيارة تشكل أيضًا صعوبة معينة. يتراوح سعر معدات البروبان والبيوتان من 15 إلى 28 ألف روبل، وتبدأ معدات الميثان من 40 ألف روبل. علاوة على ذلك، يتجاوز وزن المجموعة 50 كجم للغاز المسال وأكثر من 100 كجم للغاز الطبيعي المضغوط. وبناء على ذلك، يتم بناء "تخصص" للغازات: غاز البترول المسال لمركبات الركاب، والغاز الطبيعي المضغوط للمعدات الثقيلة. الجزء الأغلى والأكثر ثقلاً هو الأسطوانة. لتقليل وزنه وزيادة قوة الجدران، يتم استخدام معادن السبائك أو الألومنيوم المقوى بالألياف الزجاجية، كما يتم تركيب أسطوانات معدنية مركبة في شرنقة بازلتية. في بعض فروع التكنولوجيا، يتم استخدام الأوعية البلاستيكية المسلحة، وهي مكلفة للغاية، ولكن في نفس الوقت أخف وزنا بمقدار 4-4.5 مرات من الفولاذ.

وبالتالي، اعتمادًا على عدد أسطوانات الغاز المضغوط، يزيد وزن الشاحنة بمقدار 400 - 900 كجم. وفي الوقت نفسه، تنخفض قدرتها الاستيعابية ويزداد استهلاك الوقود، ولكن عند استخدام الأسطوانات المصنوعة من مواد مركبة، فإن هذا العيب لا يؤثر بشكل كبير على الخصائص المفيدة للسيارة.

لتلخيص، تشمل الجوانب الإيجابية والسلبية الرئيسية لاستخدام الغاز كوقود للسيارات ما يلي:

المزايا الرئيسية:

تكلفة منخفضة؛

زيادة مستوى الأمن.

تقليل انبعاثات المواد الضارة في الغلاف الجوي؛

زيادة عمر خدمة النفط.

إطالة عمر تآكل المحرك؛

انخفاض القيمة الحرارية لخليط الغاز والهواء.

العيوب الرئيسية:

احتمال التشغيل غير المتكافئ للمحرك.

مضاعفات تشغيل المحرك البارد في الطقس البارد؛

تدهور الخصائص الديناميكية للسيارة.

زيادة وزن الآلة وتقليل قدرتها على التحمل؛

زيادة كثافة اليد العاملة لصيانة وإصلاح المحرك.

لكن العيب الرئيسي، الذي يشير إليه المسؤولون وشركات تصنيع السيارات خاصة في روسيا، هو تخلف شبكة محطات الوقود. في الواقع، لم يتم تشكيل هذا السوق في روسيا بعد. هناك حوالي 22000 محطة وقود عادية في البلاد، أي أن عدد محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط أقل بـ 160 مرة، ويتم توزيعها بشكل غير متساوٍ للغاية في جميع أنحاء البلاد. يتميز السوق العالمي للغاز الطبيعي المضغوط بزيادة كبيرة في الاستهلاك والتطور السريع للبنية التحتية. ارتفع استهلاك الغاز الطبيعي المضغوط في العالم في الفترة 2005-2009 بنسبة 42%، كما زاد عدد محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط بأكثر من 85%7. ولتحقيق ذلك، تتخذ الولايات عددًا من التدابير لتطوير شبكات محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط.

تدابير لتحفيز تطوير شبكات محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط

إيران ودول الاتحاد الأوروبي	إعفاء أجهزة تعبئة الغاز المستوردة ومعدات استخدام الغاز الطبيعي من الرسوم الجمركية على الواردات.
	منع إنشاء محطات وقود بدون وحدة تعبئة السيارات بالغاز الطبيعي المضغوط.
	تخصيص المنح والإعانات لبناء محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط.
	الإعفاء لفترة معينة من دفع ضريبة الأراضي أثناء إنشاء محطة تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط. تخفيض الضرائب العقارية أثناء بناء محطة تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط.
	تخفيض قاعدة احتساب ضريبة الأملاك بنسبة معينة من تكلفة محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط ومركبات اسطوانات الغاز التي تستخدم الغاز الطبيعي المضغوط.

إذا تم تطوير تجارة التجزئة لغاز البترول المسال في روسيا اللاعبين الرئيسيينمثل Gazenergoseti وLUKOIL وTNK-BP والعديد من الشركات الصغيرة، فإن قطاع الغاز الطبيعي المضغوط تشغله شركة غازبروم التي تمتلك أكثر من 200 محطة تعبئة للغاز الطبيعي المضغوط بنسبة 90% تقريبًا.

إن النقص في محطات تعبئة الغاز ونقاط الخدمة للمركبات التي تعمل باسطوانات الغاز في روسيا (238 محطة و 74 نقطة في جميع أنحاء البلاد) يحد من رغبة أصحاب المركبات في التحول إلى الوقود البديل. إن أسطول المركبات التي تعمل بوقود الغاز في منطقة إمكانية الوصول إلى محطات ضغط تعبئة غاز السيارات الحالية أقل بكثير من المستوى الأمثل (في الممارسة العالمية، هناك 500 وحدة من معدات النقل لكل محطة تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط). بالإضافة إلى ذلك، فإن العامل المقيد هو عدم وجود برامج حكومية تحفز تطوير أعمال محركات الغاز من خلال توفير الإعانات لشراء معدات الغاز والحوافز الضريبية المختلفة في قطاع محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط ولمستهلكي وقود السيارات.

إلى جانب ذلك، هناك بعض الصعوبات التي تنشأ أثناء إنشاء محطات تعبئة الغاز في المناطق الحضرية، المرتبطة بطول الفترة الزمنية لتخصيص وتسجيل قطع الأراضي للبناء، وكذلك مع عدد من أحكام المعايير السلامة من الحرائق(NPB III-98)، ويرتبط مباشرة بمحطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط وأنظمتها الفردية. على الرغم من انتقادات NPB III-98 من المنظمات المهتمة، فهي الوثيقة الأساسية لسلطات الحماية من الحرائق التي تقوم بتنسيق وثائق التصميم لمنشآت إنتاج وقود الغاز.

ما سبق هو في جوهره عائق أمام تطوير شبكة تعبئة الغاز في روسيا. ونتيجة لذلك، احتلت روسيا في 1986-1990. من حيث إنتاج ومبيعات الغاز الطبيعي المضغوط، فهي تحتل المرتبة الأولى في العالم (أكثر من 1.2 مليار متر مكعب (3) سنويًا)، ولكنها متأخرة عن الدول المتقدمة وحتى بعض الدول النامية.

في روسيا، لم يتم تضمين متطلبات محطات تعبئة الغاز في وثيقة تنظيمية منفصلة. عند تصميم وبناء مرافق أعمال محركات الغاز، يتم أخذ عدد كبير إلى حد ما من معايير الدولة وقوانين ولوائح البناء والمعايير البيئية ومعايير السلامة من الحرائق وغيرها من الوثائق في الاعتبار. وهذا يؤكد ضرورة تطوير معايير التصميم لمحطات تعبئة الغاز، بما في ذلك محطات الوقود المتعدد. في شركات OJSC Gazprom، تسري قواعد التشغيل الفني لمحطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط، والتي تم تقديمها في عام 2003. ويتم تنظيم جودة الغاز الطبيعي المضغوط المباع للمستهلكين وفقًا لمعايير الدولة المعمول بها منذ عام 2000، والتي تحدد مثل هذا أهم المؤشرات، مثل القيمة الحرارية الحجمية، ومحتوى الرطوبة، ومحتوى الكبريت والشوائب الميكانيكية، وضغط التعبئة. يجري العمل على جعل معيار الدولة متوافقًا مع معيار ISO الأوروبي لوقود محركات الغاز، والذي يجب أن يضمن في المستقبل إمكانية الحركة دون عوائق لمركبات الغاز (NGVs) في جميع أنحاء أوراسيا. يجري حاليًا تطوير معيار الدولة لجودة الغاز الطبيعي المسال ليحل محل الشروط الفنية لعام 1987.

إن متطلبات معدات وقود الغاز في المركبات منصوص عليها بوضوح تام في لوائح لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا (UNECE) ذات الصلة. تنص اللوائح الفنية "بشأن سلامة المركبات ذات العجلات" على الامتثال لمتطلبات قواعد لجنة الأمم المتحدة الاقتصادية لأوروبا في روسيا.

ومع ذلك، وعلى الرغم من الأحاديث العديدة حول مدى ربحية شراء ما يسمى بالسيارات الخضراء، والتي تشمل السيارات التي تعمل بالبنزين، وفقًا لشركة Frost & Sullivan الاستشارية، فإن 13٪ فقط من المستهلكين في الوقت الحالي يشترون مثل هذه السيارات. ومع ذلك، بحلول عام 2015، يتوقع الخبراء زيادة هذه الحصة إلى 30٪. وبالتالي، يجب أن يصل إجمالي أسطول المركبات خلال أربع سنوات إلى 80 مليونًا، منها 53-55% ستكون مركبات الغاز8.

بحسب فروست آند سوليفان.

تعتمد شعبية الغاز الطبيعي المضغوط والبروبان البيوتان على جغرافية توزيعه. وبالتالي، تتمتع الأسواق القوية تقليديًا في الهند وإيران وباكستان بحجم كبير من مبيعات المعدات، ومن المتوقع أن تصبح 31074 دولة رائدة من حيث عدد المركبات التي تعمل بغاز الميثان الطبيعي المضغوط والبروبان البيوتان. ولا يزال الغاز الطبيعي المضغوط، الميثان، أكثر شعبية في دول أمريكا اللاتينية. يحتل البروبان البيوتان مكانة مهيمنة في روسيا والاتحاد الأوروبي.

عدد السيارات التي تعمل بالغاز عام 2010

	المركبات التي تعمل باسطوانات الغاز (GCA)، الوحدات.
باكستان
الأرجنتين
البرازيل
كولومبيا
بنغلاديش

وفقًا لخبراء Frost & Sullivan، ستصبح هذه الأنواع من الوقود أكثر شيوعًا في المستقبل القريب: ومن المتوقع أن تتضاعف مبيعات هذه السيارات أربع مرات بحلول عام 2015.

إجمالي مبيعات مركبات البروبان والبيوتان والغاز الطبيعي المضغوط في

2009 - 2015 ألف وحدة

بحسب فروست آند سوليفان

إن استعداد الصناعة الروسية لتنفيذ مشروع لزيادة مستوى استهلاك الغاز الطبيعي كوقود للسيارات لا يزال موضع جدل. يتم الجمع بين وجود أنظمة نقل الغاز ومحطات توزيع الغاز في روسيا مع ترسانة محدودة للغاية من معدات أسطوانات الغاز الجديدة، والأسطوانات نفسها ومحطات ضغط تخزين غاز السيارات الجديدة.

في جميع أنحاء العالم، تضمن الدولة تطوير قطاع محركات الغاز بدعم من شركات النفط والغاز الكبيرة - حيث يتم إنتاج أكثر من 85 طرازًا من السيارات القادرة على العمل بالغاز الطبيعي. على سبيل المثال، في باكستان، تم تنظيم إنتاج سيارات الميثان والحافلات وعربات الركشة. لكن في روسيا الاختيار محدود:

يتم إنتاج شاحنات كاماز وحافلات نيفاز (إحدى الشركات التابعة لشركة كاماز)، وكذلك شاحنات كاماز وباز وكافز (مجموعة الآلات الروسية) بكميات كبيرة فقط.

وفقًا للجمعية الوطنية لمحركات الغاز، من بين 40 مليون مركبة مستخدمة في روسيا في عام 2010 (منها 80.8% سيارات ركاب، و16.5% شاحنات، بما في ذلك المعدات الخاصة، و2.7% للحافلات)، فإن حجم الأسطول ويبلغ عدد المركبات التي تعمل باسطوانات الغاز والتي تعمل بالغاز الطبيعي المضغوط حوالي 100 ألف مركبة (26.1% منها سيارات، 50.5% شاحنات، 23.3% حافلات). وبالتالي، فإن ما يقرب من ثلاثة أرباع مركبات الغاز عبارة عن شاحنات وحافلات ومعدات خاصة.

ويكون هيكل أسطول الغاز الطبيعي المضغوط على النحو التالي: الحافلات والشاحنات من الفئتين M1 وN1 (المركبات المستخدمة لنقل الركاب والتي لا يزيد عددها بالإضافة إلى مقعد السائق عن ثمانية مقاعد، وكذلك المركبات المخصصة لنقل الركاب). نقل البضائع التي لا يزيد وزنها الأقصى عن 3.5 طن) يمثل 49.5%، سيارات الركاب من الفئة M1 - 23.3%، المعدات الخاصة - 13.4%، الشاحنات من الفئتين N2 وN3 (مركبات مخصصة لنقل البضائع، يبلغ الحد الأقصى لوزنها أكثر من 3.5 طن، ولكن لا يزيد عن 12 طنًا، والمركبات المخصصة لنقل البضائع، والتي يزيد وزنها الأقصى عن 12 طنًا) - 12.4%، الحافلات من الفئتين M2 وM3 (المركبات المستخدمة للنقل) الركاب التي يزيد عددها بالإضافة إلى مقعد السائق عن ثمانية مقاعد ولا يتجاوز الحد الأقصى لوزنها 5 أطنان والمركبات المستخدمة لنقل الركاب التي يزيد عددها بالإضافة إلى مقعد السائق على ثمانية مقاعد (التي يزيد وزنها الأقصى عن 5 طن) - 1.4%، الجرارات - 0.05%.

وفقًا للتوقعات المتفائلة الصادرة عن "الرابطة الوطنية لمحركات الغاز" NP، الديناميات العامةتطوير أسطول المركبات بحلول عام 2020 سيكون 58.5 مليون وحدة، بحلول عام 2030 - 85.4، وفقا للتشاؤم - في عام 2020 - 38.6 مليون، بحلول عام 2030 - 51.3. في الوقت نفسه، توقعات استهلاك وقود المحركات في روسيا هي كما يلي: بحلول عام 2030، ستكون حصة وقود محركات الغاز في الرصيد الإجمالي 3٪ لكل من الغاز الطبيعي المضغوط وغاز البترول المسال. بناءً على نتائج عام 2010، بلغ مستوى استهلاك الغاز الطبيعي المضغوط 4 ملايين طن، ومن المتوقع أن يصل بحلول عام 2020 إلى 20 مليون طن، وفي عام 2030 - 51 مليون طن، كما بلغ مستوى استخدام الغاز البترولي المسال في عام 2010 15 مليون طن، بحلول عام 2020 سيصل إلى 30 مليون، في عام 2030 - 67 مليون طن.

برنامج إنتاج المكونات الرئيسية (مكثف

غاز طبيعي)

فترات المشروع المؤشرات	2011 -2015	2016 - 2020	2021 - 2025	2026 - 2030	المجموع
استهلاك الغاز الطبيعي المضغوط مليون متر مكعب
محركات الغاز الجديدة بالآلاف
اسطوانات جديدة (ما يعادل 50 لتر) الف.
محطات تعبئة الغاز الطبيعي المضغوط الجديدة

وفقًا لـ NP "الرابطة الوطنية لمحركات الغاز"

يعد النقل بالسكك الحديدية أحد أكبر مستهلكي وقود السيارات. تبلغ حصة استهلاك وقود الديزل بواسطة السكك الحديدية الروسية 9.1٪ من إجمالي الاستهلاك في البلاد (3.2 مليون طن). حاليًا، تم تكليف السكك الحديدية الروسية باستبدال 30% من وقود الديزل الذي تستهلكه القاطرات ذاتية القيادة بالغاز الطبيعي بحلول عام 20309. ولحل هذه المشكلة، ستكون هناك حاجة إلى أكثر من مليون طن من الغاز الطبيعي سنويًا. لكن الفوائد ستكون ملموسة. على سبيل المثال، تبين أن مؤشرات الانبعاثات الضارة المسجلة أثناء اختبار وتشغيل قاطرات توربينات الغاز التي تم تطويرها بالاشتراك مع شركة غازبروم VNIIGAZ كانت أقل بخمس مرات من متطلبات الحماية التي وضعها الاتحاد الأوروبي بحلول عام 2012، ولم تتجاوز الضوضاء الخارجية الحد الأقصى المسموح به. المعايير الصحية للاتحاد الروسي.

اليوم في موسكوفسكايا وسفيردلوفسكايا السكك الحديديةهناك قاطرتان لنقل الغاز والديزل TEM18G قيد التشغيل التجريبي. بالإضافة إلى ذلك، في الحلقة التجريبية لمعهد البحوث عموم روسيا النقل بالسكك الحديدية(VNIIZHT) في Shcherbinka بالقرب من موسكو، تم إجراء اختبارات قاطرة الغاز والديزل ChMEZG، والتي أظهرت أن الحصة المثلى لاستبدال وقود الديزل بالغاز الطبيعي تتراوح من 35 إلى 50٪، اعتمادًا على نوع أعمال التحويل. وفي الوقت نفسه، هناك انخفاض في انبعاثات منتجات الاحتراق السامة بنحو 1.5 - 2 مرات10. وقد تم بالفعل إعداد برنامج لتحديث قاطرات الغاز والديزل، والذي من شأنه أن يزيد من موثوقيتها وكفاءتها، وكذلك زيادة حصة استبدال وقود الديزل إلى 60٪.

في ديسمبر 2006، تم تسمية JSC للسكك الحديدية الروسية والمجمع العلمي والتقني في سامارا باسم N.D. وقع كوزنتسوف اتفاقية بشأن الإنشاء المشترك لنوع جديد من قاطرات الغاز - قاطرة توربينات الغاز. وبحلول ذلك الوقت، كان المتخصصون في المعهد قد طوروا بالفعل المحرك التوربيني الغازي NK-361 ووحدة الطاقة لقسم الجر. تم اقتراح تصميم قاطرة توربينات الغاز نفسها من قبل علماء من معهد عموم روسيا للأبحاث والتصميم والتكنولوجيا للمعدات المتداول (VNIKTI) ، وتم تجميع نموذج أولي في مصنع إصلاح القاطرات في فورونيج. ويوجد في أحد أقسام القاطرة خزان وقود يتسع لـ 17 طناً، والتزود بالوقود الواحد يكفي لمسافة 750 كيلومتراً. في يونيو 2009، حصلت شركة السكك الحديدية الروسية JSC على دبلوم من كتاب السجلات الروسي لتطوير أقوى قاطرة توربينية غازية رئيسية (8300 كيلوواط). وفي يناير 2010، نفذ ولأول مرة في العالم قطار شحن وزنه 15 ألف طن (159 عربة). لا توجد قاطرة حديثة قادرة على تسجيل مثل هذه السجلات.

ويجري أيضًا تنفيذ تحول مماثل إلى الغاز الطبيعي كوقود محرك لقاطرات الديزل في الولايات المتحدة الأمريكية وكندا وألمانيا والنمسا. على وجه الخصوص، تم بناء قاطرة شحن رئيسية تعمل بالغاز والديزل GE 3000 بقوة 2200 كيلووات في النمسا.

ويشق وقود محركات الغاز الطبيعي طريقه أيضًا إلى الطيران. وهكذا قامت طائرة إيرباص A-340-600 المملوكة للخطوط الجوية القطرية (قطر) بمحركات رولز رويس برحلة ركاب على طريق لندن - الدوحة. تم تزويد الطائرة بالوقود الذي تنتجه شركة شل، والذي يتكون من كيروسين الطيران والغاز السائل بنسبة واحد إلى واحد. بالإضافة إلى ذلك، حضر نائب رئيس الوزراء القطري عبد الله بن حمد العطية حفل إطلاق الإنتاج التجريبي لكيروسين الغاز باستخدام تقنية تحويل الغاز إلى سوائل (GTL). ووفقا للبيانات الأولية، مع الانتقال إلى الكيروسين الغازستتمكن شركات الطيران في العالم من توفير 4 مليارات دولار سنوياً.

يشار إلى أن أول طائرة هليكوبتر محلية قادرة على العمل بالغاز (طائرة تعمل بالبنزين) تم إنشاؤها واختبارها في عام 1987. وكانت آلة إنتاج معدلة لعائلة Mi-8 بمحرك من المصنع الذي سمي باسمه. V.Ya. كليموفا. لا تزال هذه المروحية تنتج حتى يومنا هذا. بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الدراسات أن كل شيء تقريبًا يمكن أن يعمل بوقود الغاز. الطائراتمع محركات توربينات الغاز (جميع طائرات الهليكوبتر من عائلة Mi-8، بما في ذلك Mi-38، وطائرات الطيران الإقليمية - Il-114، Yak-40، Tu-136، إلخ). ولكن حتى الآن لا يوجد سوى مثال واحد لطائرة تعمل بالغاز - Mi8GT - تم عرضها في معرض الفضاء الدولي في عام 1995.

لذلك، لكي يتطور السوق الروسي، يحتاج صانعو الآلات ومشتري المعدات إلى دعم الدولة. حاليًا، هناك برامج حكومية مختلفة تعمل بالفعل في جميع أنحاء العالم. في 12 ديسمبر 2001، اعتمدت لجنة الطاقة التابعة للأمم المتحدة قرارًا ينص على تحويل 23% من أسطول السيارات في الدول الأوروبية إلى أنواع بديلة من وقود السيارات بحلول عام 2020، بما في ذلك 10% (23.5 مليون وحدة) إلى الغاز الطبيعي، و8% (18.8 مليون) – للغاز الحيوي و5% (11.7 مليون) – للهيدروجين. وفي الولايات المتحدة يتم تخصيص 15 مليار دولار سنويا لتحفيز صناعة محركات الغاز.

بما في ذلك 2.5 مليار - لبرامج التنمية وإظهار الإنجازات؛ 300 مليون - للحكومة الفيدرالية لشراء مركبات تعمل بالغاز لتلبية الاحتياجات الرسمية؛ 300 مليون - استبدال الحافلات المدرسية التي تعمل بالديزل بأخرى صديقة للبيئة سيارات نظيفةمحرك الغاز وأنواع الوقود البديلة الأخرى؛ 300 مليون - لمنح المشاريع الرائدة في إطار البرنامج " مدينة نظيفة"؛ 8.4 مليار – لشراء حافلات بلدية جديدة و3.2 مليار – لمنح في مجال توفير الطاقة11.

إجراءات لتحفيز تحويل المركبات إلى وقود الغاز الطبيعي

أستراليا، المملكة المتحدة، كندا، ماليزيا، اليابان	تخصيص المنح والإعانات لشراء مركبات الغاز الطبيعي ومعدات الغاز.
المملكة المتحدة، إيطاليا، تشيلي، الصين	عدم وجود حظر على دخول مناطق حماية البيئة للمركبات التي تعمل بالغاز.
	قيود على استخدام وقود المحركات الهيدروكربونية، باستثناء الحافلات البلدية ومركبات جمع النفايات.
فرنسا، إيطاليا، إيران	منح المنشآت التي تستخدم الغاز الطبيعي المضغوط حق تفضيلي في تلقي أوامر البلدية.
	الشراء الإلزامي لمركبات اسطوانات الغاز من قبل المنظمات ذات الميزانية عند تحديث أسطول مركباتها.
	لا توجد ضريبة على المركبات التي تعمل بغاز الميثان. حتى عام 2013، تقدم الدولة الدعم لشراء الحافلات التي تعمل بالغاز.

في حين أن تطوير سوق وقود الميثان في الخارج يتم تسهيله من خلال التدابير التحفيزية الحكومية المذكورة أعلاه، فإن هذا ليس هو الحال في روسيا. وكان الإجراء الوحيد من هذا القبيل هو المرسوم الحكومي رقم 31 "بشأن التدابير العاجلة لتوسيع نطاق استبدال وقود السيارات بالغاز الطبيعي" لعام 1993. على وجه الخصوص، حددت لفترة صلاحية الأسعار المنظمة للغاز الطبيعي الحد الأقصى لسعر بيع الغاز الطبيعي المضغوط بمبلغ لا يتجاوز 50٪ من سعر البنزين A-76، بما في ذلك ضريبة القيمة المضافة.

بالإضافة إلى ذلك، في الدول الأوروبية والولايات المتحدة الأمريكية، يتم تضمين الوثائق التنظيمية المتعلقة باستخدام الغاز الطبيعي في حزمة المعايير الوطنية. وكل هذا غير موجود في روسيا أيضًا. علاوة على ذلك، لم يقم الاتحاد الروسي حتى الآن بإنشاء إطار تنظيمي ينظم استخدام الميثان كوقود للسيارات. ومن هنا تأتي الحوادث التي تضطر فيها الشركات التي تنقل غاز الميثان المضغوط إلى طلاء نقش "البروبان-البيوتان" على ناقلات الغاز لتجنب النزاعات مع شرطة المرور، التي يعرف موظفوها لوائح نقل غاز البترول المسال، لكنهم يدركون نقل الغاز. الغاز الطبيعي المضغوط غير المنظم تقريبًا مثل نقل الديناميت.

وفي نهاية عام 2010، عقد رئيس الوزراء الروسي فلاديمير بوتين اجتماعاً حول تطوير صناعة الغاز للفترة حتى عام 2030، وتمخض عن الإجراءات التحفيزية التالية للتحول إلى مركبات الغاز:

ظهور القانون الاتحادي "بشأن استخدام وقود السيارات الغازي" ؛

تقييم شامل للطلب على معدات محركات الغاز حتى عام 2030؛

تشكيل هيئة تنسيقية وطنية؛

مراقبة تنفيذ القانون الاتحادي رقم 261 "بشأن توفير الطاقة وزيادة كفاءة الطاقة وإدخال تعديلات على بعض القوانين التشريعية للاتحاد الروسي" وأوامر حكومة الاتحاد الروسي المؤرخة 17 نوفمبر 2008 رقم 1662-ر و 1663 ص.

إعداد البرنامج الاتحادي المستهدف "الوقود البديل لوسائل النقل والآلات الزراعية للأعوام 2012 - 2020." والبرنامج الفيدرالي المستهدف "الألعاب الأولمبية البيضاء - الوقود الأزرق"؛

أمر حكومي طويل الأجل لشراء مركبات اسطوانات الغاز للقطاع العام.

1 صناعة الغاز، 2011، العدد 3

عادة ما تسمى الهيدروكربونات الغازية المستخرجة من حقول الغاز ومكثفات الغاز بالغاز الطبيعي نفسه. يعد الغاز الطبيعي حاليًا أحد أنواع الوقود المنزلية والصناعية الصديقة للبيئة. كما أنه يستخدم كمادة خام لإنتاج الهيدروجين وأسود الكربون (السخام) والإيثان والإيثيلين والأسيتيلين.

يتكون الغاز الطبيعي بشكل أساسي من الألكانات، ممثلة بشكل أساسي بالهيدروكربونات العادية التي يتراوح عدد ذرات الكربون فيها من 1 إلى 4 (C G C 4) والإيزوبيوتان.

المكون الرئيسي للغاز الطبيعي الجاف هو الميثان (93-98%)، حيث تبلغ نسبة H:C 33%. يتم احتواء المكونات الهيدروكربونية المتبقية بكميات أقل. الألكانات الغازية في الغاز الطبيعي لها نقطة غليان عند الضغط الطبيعي من -162 درجة مئوية إلى 0 درجة مئوية.

إذا كان الاهتمام الرئيسي في العالم في القرن العشرين منصبًا على دراسة واستكشاف وتطوير حقول الغاز الطبيعي، وهي عبارة عن تراكمات تقليدية (تقليدية) تحتوي على غاز من الهيدروكربونات، فإن الوضع الاقتصادي في القرن الحادي والعشرين يتطلب بالفعل تحولًا إلى موارد الغاز الطبيعي المحتملة الكبيرة الموجودة في المصادر غير التقليدية، أولاً إجمالي هيدرات الغاز الطبيعي (GH). تعد GGs مصدرًا مهمًا للغاية وغير متطور للغاز الطبيعي على الأرض. يمكن أن تكون منافسًا حقيقيًا للرواسب التقليدية نظرًا لمواردها الهائلة وتوزيعها الواسع وضحالتها وحالتها المركزة للغاز (يحتوي المتر المكعب من هيدرات الميثان الطبيعي في الحالة الصلبة على حوالي 164 متر مكعب من الميثان في الطور الغازي و0.87 متر مكعب من هيدرات الميثان الطبيعية في الحالة الصلبة. من الماء).

لقد مرت سنوات قليلة منذ اكتشاف الرواسب الأولى لهيدرات الغاز الطبيعي. الأولوية في اكتشافهم تعود للعلماء الروس. وفي مارس 2000، اكتشفت بعثة روسية بلجيكية رواسب فريدة من هيدرات الغاز في رواسب المياه العذبة في قاع بحيرة بايكال، على عمق عدة مئات من الأمتار من سطح الماء. ولأول مرة، تم استخراج بلورات كبيرة من هيدرات الغاز يصل حجمها إلى 7 سم من قاع البحيرة.

أثبتت الدراسات التي أجريت في مناطق مختلفة من العالم أن حوالي 98٪ من الموارد الهيدروكربونية موجودة في مياه المحيطات العالمية (قبالة سواحل أمريكا الشمالية والوسطى والجنوبية واليابان والنرويج وأفريقيا، وكذلك في بحر قزوين). والبحار السوداء) على أعماق مائية تزيد عن 200 - 700 م، و2% فقط - في الأجزاء شبه القطبية من القارات. وبحسب تقديرات المتوسط ​​المرجح تبلغ موارد رواسب هيدرات الغاز حوالي 21 ألف تريليون م3. عند المستوى الحالي لاستهلاك الطاقة، حتى باستخدام 10% فقط من موارد هيدرات الغاز، سيتم تزويد العالم بمواد خام عالية الجودة لإنتاج الطاقة الصديقة للبيئة لمدة 200 عام.

وفقًا لمجلس الطاقة العالمي، بحلول عام 2020، سيتم تقديم الغاز الطبيعي باعتباره الوقود الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية لمحركات الاحتراق الداخلي سواء من حيث إعداد المركبات، مما يتطلب الحد الأدنى من التكاليف لتحويل السيارة من الوقود السائل إلى الوقود الغازي، ومن حيث الوقود الطبيعي. احتياطيات الغاز.

تطلق كل من سيارات الغاز والبنزين نفس الكمية تقريبًا من الهيدروكربونات في الغلاف الجوي، وفي الوقت نفسه، ليست الهيدروكربونات نفسها هي التي تشكل خطراً على صحة الإنسان، ولكن منتجات الأكسدة الخاصة بها. ينبعث المحرك الذي يعمل بالبنزين الكثير من الهيدروكربونات المختلفة، ويصدر محرك الغاز غاز الميثان، وهو الأكثر مقاومة للأكسدة من بين جميع الهيدروكربونات المشبعة. ولذلك فإن انبعاثات المواد الهيدروكربونية من مركبة الغاز تكون أقل خطورة.

تحتل روسيا المرتبة الأولى في العالم من حيث احتياطيات الغاز الطبيعي (الميثان بشكل أساسي) وإنتاجه.

إن حصة الغاز الطبيعي في ميزان الوقود والطاقة في العالم متواضعة للغاية - 23٪. كما أن معدل نمو صناعة الغاز في معظم دول العالم منخفض أيضًا. والاستثناءات هي دول مثل روسيا وهولندا والنرويج وعدد آخر، حيث يمكن اعتبار أن “عصر النفط” قد تم استبداله بـ “عصر الغاز الطبيعي” أو “عصر الميثان”.

عند استخدام الغاز في المحركات المكربنة، 1 م 3 منه الشاحناتفي المتوسط، يستبدل 1 لتر، ولسيارات الركاب - 1.2 لتر من البنزين.

إن استخدام الغاز الطبيعي المضغوط في النقل البري يمكن أن يضمن إنشاء مركبات بقوة أعلى بنسبة 30-40% من المركبات الحديثة التي تعمل بالبنزين، مع كفاءة فعالة تصل إلى 38-40%، مع زيادة عمر خدمة المحرك في الوقت نفسه بمقدار 1.5 مرة. وفترة تغيير الزيت مرتين.

العيب الرئيسييكمن الغاز الطبيعي كوقود للمحركات في المقام الأول في كثافة الطاقة الحجمية الأقل (1000 مرة) مقارنة بالوقود البترولي السائل - 0.034 ميجا جول / لتر للغاز الطبيعي، 31.3 و 35.6 ميجا جول / لتر للبنزين ووقود الديزل.

يعتبر الغاز الطبيعي في حد ذاته وقودًا ضخمًا للغاية، حيث أن كثافته أقل بستمائة مرة من كثافة البنزين. لتخزينه في حالة مضغوطة، عليك استخدام أسطوانات خاصة وثقيلة إلى حد ما. إن أسطوانات الغاز الضخمة المثبتة على السيارة تزيد من وزنها وتقلل من قدرتها على التحمل. يتم تخزين الغاز المضغوط بشكل رئيسي في أسطوانات معدنية. لم يتم تحديد نسبة الضغط العالي الأمثل لمحركات السيارات التي تعمل بالبنزين بسبب الحاجة إلى الحفاظ على القدرة على التحول بسرعة إلى البنزين، مما يؤدي إلى انخفاض قوة المحرك (ما يصل إلى 20٪)، ونتيجة لذلك تنخفض السرعة القصوى بنسبة 5-6%، مما يجعل من الصعب تشغيل المحرك في موسم البرد (أقل من 0 درجة مئوية)، وهو ما يفسر ارتفاع درجة حرارة الاشتعال والاشتعال الذاتي للغاز الطبيعي، لذلك يتم توفير سخانات وقود الغاز في الطاقة دائرة العرض وفي حالة عدم وجود تدفئة، من الممكن تشغيل المحرك على الوقود الزيتي ومن ثم التحول إلى الغاز بعد أن يسخن المحرك؛ يصبح تصميم نظام الوقود أكثر تعقيدا، ويزداد وزنه ويزداد حجم وتكلفة الصيانة والإصلاح بنسبة 3-10٪؛

وفقاً لقواعد السلامة، يجب إطلاق الغاز قبل ركن السيارة، وخاصة في المرآب. وفي بداية يوم العمل عليك الذهاب إلى محطة تعبئة غاز متخصصة للتزود بالوقود السائل، وهو أمر غير مريح للغاية.

المحولات الحفازة لغاز عادم المركبات المصممة للبنزين غير فعالة في تقليل أكاسيد النيتروجين والميثان عند تشغيلها بالغاز الطبيعي. هناك حاجة إلى تحسينات على المحركات والمحولات الحفازة. من وجهة نظر أمنية بيئةيمكن أن يكون محرك الغاز المزود بمحول حفاز متغير ثلاثي المراحل هو الحل الواعد لتحقيق خفض في انبعاثات جميع الملوثات بنسبة تزيد عن 90%.

يعد استخدام الغاز الطبيعي في محركات الديزل أمرًا صعبًا نظرًا لارتفاع درجة حرارة الاشتعال الذاتي نسبيًا وانخفاض رقم السيتان. للتغلب على هذه الصعوبة، يتم استخدام ما يسمى بنظام الوقود المزدوج - حيث يتم حقن كمية صغيرة من وقود الديزل في غرفة الاحتراق كشحنة تجريبية، ومن ثم يتم توفير الغاز الطبيعي المضغوط. في بعض الأحيان يكون من الضروري تثبيت نظام الإشعال بالشرارة. تُستخدم محركات الديزل التي تعمل بالغاز الطبيعي على نطاق واسع في صناعة الغاز نفسها في وحدات ضخ الغاز المكبسية ومولدات المحركات ذات الإشعال بالشرارة والشعلة المسبقة.

تجدر الإشارة إلى أن الوقود الغازي هو النوع الوحيد من الوقود البديل الذي تم حل المشاكل التقنية والبيئية لاستخدامه إلى حد كبير في روسيا، على الرغم من أن بعض الصعوبات ناجمة عن كسر نفسية المستهلك، الذي يتحيز تجاه الوقود غير العادي.

إن استخدام الغاز الطبيعي المضغوط في الطيران يجعل من الممكن إجراء تغيير جذري في الخصائص البيئية لغازات العادم، والقضاء على النقص في وقود الطائرات لعدة عقود وتقليل تكاليف الوقود بشكل كبير.

أظهر تحليل احتمالات استخدام الغاز الطبيعي على متن السفن أنه يمكن التوصية باستخدام هذا النوع من ناقلات الطاقة فقط في سفن الخدمة والأسطول المساعد.

1.1.2 الغازات المحتوية على الميثان من طبقات الفحم والغلاف المائي تحت الأرض

الاستخدام العمليالعثور على غاز الميثان في منجم للفحم يتم إنتاجه من صخور الفحم. وقد تم تصنيفه مؤخرًا كنوع بديل لوقود السيارات. كميتها مماثلة لموارد الفحم (104 مليار طن).

على الرغم من أنه يتم إنتاج القليل من غاز الميثان من مناجم الفحم في العالم، إلا أنه تم استخدامه بالفعل. بحلول عام 1990، في الولايات المتحدة الأمريكية وإيطاليا وألمانيا وبريطانيا العظمى، كانت أكثر من 90 ألف سيارة تعمل بغاز الميثان من مناجم الفحم. في المملكة المتحدة، على سبيل المثال، يتم استخدامه على نطاق واسع كوقود للسيارات للحافلات العادية في المناطق المنتجة للفحم في البلاد. يتراوح محتوى الميثان في غاز المنجم من 1 إلى 98%. كوقود للسيارات، فإن الاهتمام الأكبر ينصب على الغاز المستخرج من طبقات الفحم، خارج مناطق نفوذ عمليات التعدين، باستخدام تقنيات تعدين غاز الفحم. وجوهر مثل هذا الحقل هو استخراج الغاز عن طريق الآبار المحفورة من السطح باستخدام طرق تحفيز استخلاص الغاز، بينما يحتوي غاز المنجم على 95-98% ميثان، 3-5% نيتروجين و1-3% ثاني أكسيد الكربون.

في روسيا، يجذب غاز الميثان من مناجم الفحم، كنوع من وقود الطاقة والمواد الخام الكيميائية، الانتباه من وجهة نظر الاحتياطيات المحتملة التي تم تحديدها حتى الآن.

وتجدر الإشارة إلى أن محتوى الغازات القابلة للاشتعال في طبقات الفحم يعتمد على عمق تعدين الاحتياطيات ويزداد كلما زاد. وهذا يؤدي إلى زيادة في كثافة وحجم إطلاق الغاز في أعمال المناجم.

حاليًا في روسيا، يتم استخراج غاز الميثان الموجود في طبقات الفحم والصخور المحيطة به من المناجم إلى السطح عن طريق محطات الضخ الفراغي من خلال آبار محفورة خصيصًا، ويتم إطلاقه من مساحة المنجم إلى الغلاف الجوي من خلال نظام التهوية.

وفي جميع الأحوال، فإن استخدام خليط الميثان والهواء كوقود للطاقة يتحدد من خلال تركيبته، أي: نسبة الميثان في حد ذاته والهواء. وتحدد النسبة المئوية لهذه المكونات قيمة الطاقة لخليط الميثان والهواء وإمكانية استخدامه، خاصة من حيث خطر الانفجار أثناء الاحتراق.

وقد أكدت الممارسة أن خليط الميثان والهواء الذي تتراوح نسبة الميثان فيه بين 2.5 إلى 30%، حسب التصنيف الحالي، يصنف على أنه دون المستوى وقابل للانفجار عند الاحتراق، كما أن المخاليط التي تحتوي على غاز الميثان النقي أقل من 2.5 وأكثر من 30% آمنة. عند حرقها في محطات توليد الطاقة. كلا الخليطين هما بالتأكيد مصادر محتملة لوقود الطاقة.

الاستخدام الفني لخليط الميثان والهواء دون المستوى المطلوب هو رفع محتوى الميثان النقي إلى المستويات القياسية (أكثر من 30% وأقل من 2.5%). يمكن تحقيق ذلك، أولاً، من خلال تحسين أنظمة تفريغ الغاز، مما يسمح بالحفاظ على محتوى الميثان في الخليط أعلى من 30%. لكن تنفيذ هذا المسار، إذا حكمنا من خلال حصة غاز الميثان من المناجم دون المستوى المطلوب في الهيكل العام لإنتاج الميثان، يواجه بعض الصعوبات. الطريقة الثانية هي زيادة تركيز الميثان عن طريق إضافة الغاز الطبيعي إلى الخليط. الاتجاه الثالث - تقليل تركيز غاز الميثان إلى الحد الأدنى للانفجار عن طريق تخفيف الخليط بالهواء - هو الأبسط من حيث التنفيذ العملي.

حاليا في روسيا أفضل نجاحفي تفريغ واستخدام غاز الميثان من مناجم الفحم في حوض فوركوتا، حيث يتم استخدامه في غرف الغلايات وسخانات الحريق والمجففات. تتيح التقنيات الحديثة استخلاص غاز الميثان بشكل فعال من طبقات الفحم الضحلة ذات السماكة العالية والتشبع الغازي العالي، حيث يمكن استخدام طرق تكثيف تدفقات الغاز إلى الوجه. هناك عدد قليل فقط من المناطق الحاملة لغاز الفحم في العالم تلبي هذه الشروط، وبالتالي، على الرغم من الموارد العالية من غاز الميثان الموجود في طبقة الفحم، فمن غير المرجح أن يتجاوز الإنتاج الفعلي للغاز في السنوات المقبلة 5% إلى 10% من إجمالي إنتاج الغاز.

مذاب في الماء أالغازات المتفرقة في الغلاف المائي تحت الأرض(حتى أعماق 4500 م) تتوزع في كل مكان تقريبًا في القشرة الأرضية. ويصل إجمالي موارد الغاز في المياه الجوفية إلى أعماق 4500 م، حسب تقديرات VNIGRI، إلى 10000 تريليون م/ وإلى أعماق لا تتجاوز 10 كم في المتوسط،

الغلاف المائي تحت الأرض للأرض، بسبب قابلية الذوبان العالية للهيدروكربونات ومكونات الغاز الأخرى فيها، يكون في الزمن الجيولوجي في حالة تشبع دائم بالغاز، وأحيانًا تقدمي، في الغالب بالهيدروكربونات، مما يؤدي حتماً إلى تكوين مناطق شديدة التشبع بالغاز . إن دراسة هذه المناطق، التي تم إنشاؤها الآن بشكل موثوق ضمن منصات شابة، وكذلك تلك التي كانت موجودة في المراحل القديمة من تطور عدد من المناطق، تجعل من الممكن الكشف عن طبيعة الروابط الجيوكيميائية بين رواسب الهيدروكربون والغاز. المياه الجوفية المشبعة.

إن حجم البحث العلمي في مجال هيدروجيولوجيا النفط والغاز هو إنشاء نمط عام يتم بموجبه الرواسب الصناعية من الغاز، وربما النفط،" هي نتيجة للعملية العالمية لتشبع الغاز في الغلاف المائي تحت الأرض.

يتوافق النموذج التخطيطي أعلاه بشكل وثيق إلى حد ما مع الظروف الطبيعية للمقاطعات والمناطق الحاملة للغاز المحددة التالية.

الغاز الحيوي

في السابق، لم يفكر أحد في روسيا بجدية في استخدام الوقود الغازي من الموارد المحلية. يمكن لدولة ذات احتياطيات كبيرة من النفط والغاز أن تتحمل تكاليفها. وفي البلدان التي لا تمتلك موارد طبيعية، منذ منتصف الثمانينات، تم تسجيل جميع المصادر المحلية المحتملة لوقود السيارات البديل ووضعها في مرحلة الإنتاج. وتشمل هذه في المقام الأول أنواعًا مختلفة من الكتلة الحيوية ذات الأصل النباتي والحيواني.

الغاز الحيوي عبارة عن خليط من الميثان وثاني أكسيد الكربون يتكون أثناء تخمير الميثان للكتلة الحيوية المختلفة. يحدث تخمر الميثان - نتيجة التكاثر الحيوي الطبيعي للبكتيريا اللاهوائية - عند درجات حرارة تتراوح من 10 إلى 55 درجة مئوية في ثلاثة نطاقات: 10...25 درجة مئوية - محب للذهان؛ 25.40 درجة مئوية - محب للاعتدال. 52...55 درجة مئوية - محبة للحرارة. تتراوح رطوبة النظام من 8 إلى 99 %, القيمة المثلى هي 92 - 93٪. يختلف محتوى غاز الميثان في الغاز الحيوي حسب نوع الغاز التركيب الكيميائيالمواد الخام ويمكن أن تكون 50-90٪.

الغاز الحيوي، من وجهة نظر الإنتاج الصناعي واستخدامه في محركات المركبات، له أهمية عملية جادة بالنسبة لروسيا. في بلدنا، يتراكم ما يصل إلى 300 مليون طن (بالمادة الجافة) من النفايات العضوية سنويًا: 250 مليون طن في الإنتاج الزراعي، و50 مليون طن على شكل نفايات صلبة. تعتبر هذه النفايات مواد خام ممتازة لإنتاج الغاز الحيوي. ويمكن أن يصل الحجم المحتمل للغاز الحيوي المنتج سنويا إلى 90 مليار م3، أي 40 مليون طن من مكافئ النفط بقيمة 20 مليار يورو. يمكن أن تصل القيمة الإجمالية المحتملة للحجم المنتج من الوقود الحيوي (الغاز الاصطناعي والغاز الحيوي) إلى 35 مليار يورو سنويًا.

من الأفضل إجراء عملية تخمير النفايات في أجهزة الهضم - الخزانات المعدنية أو الخرسانية المسلحة مع التسخين والخلط.

لإنتاج الغاز الحيوي من النفايات الصلبة البلدية (MSW)، يتم سحقه أولاً ثم خلطه في هاضم مع حمأة الصرف الصحي من خزانات الترسيب في مرافق المعالجة. تحتوي الغازات على ما يصل إلى 50% ميثان، و25% ثاني أكسيد الكربون، وما يصل إلى 2% هيدروجين ونيتروجين. تُستخدم هذه التكنولوجيا على نطاق واسع في الخارج - في الولايات المتحدة الأمريكية وألمانيا واليابان والسويد.

يعد الغاز الحيوي أحد أكثر أنواع وقود السيارات الواعدة المنتجة من المواد الخام المحلية من وجهة نظر الإنتاج الصناعي واستخدامها في محركات المركبات. وفي فترة قصيرة من الزمن، تم إنشاء صناعة كاملة لإنتاج الغاز الحيوي في العديد من البلدان حول العالم.

ويستخدم جزء كبير من الغاز الحيوي المنتج لتوليد الكهرباء.

من بين الدول الصناعية، تحتل الدنمارك المكانة الرائدة في إنتاج واستخدام الغاز الحيوي

كما تبين الممارسة، فإن إخراج غازات الصرف الصحي من محطة المعالجة التي تغذيها شبكة الصرف الصحي يخدم محليةويبلغ عدد سكانها 100 ألف نسمة، ويصل استهلاكها إلى أكثر من 2500 م3 يومياً، أي ما يعادل 2000 لتر بنزين.

يشمل إنتاج الغاز الحيوي أيضًا إنتاج غاز مدافن النفايات، أو الغاز الحيوي من النفايات الناتجة عن مدافن النفايات. حاليًا، في العديد من البلدان، يتم إنشاء مرافق تخزين مجهزة خصيصًا للنفايات الصلبة البلدية من أجل استخراج الغاز الحيوي منها لإنتاج الطاقة الكهربائية والحرارية. تتوفر في الزراعة كميات كبيرة من المواد الخام اللازمة للتخمير.

تعتبر تقنيات الغاز الحيوي فعالة في أي منطقة مناخية روسيا الضخمة. وبهذه الطريقة، يتم بالفعل إنتاج الوقود الغازي والأسمدة العضوية عالية الفعالية، والتي تعتبر ضرورية للغاية للزراعة الروسية الحديثة

ومع ذلك، فإن إنشاء محركات سيارات تعمل بالغاز ذي القيمة الحرارية المنخفضة، مثل الغاز الحيوي، يمثل بعض الصعوبات. ولذلك، فمن الأفضل عدم استخدام الغاز الحيوي، ولكن الميثان الحيوي الذي يتم الحصول عليه منه. وللقيام بذلك، تتم إزالة ثاني أكسيد الكربون والشوائب الأخرى من الغاز الحيوي. ويحتوي الغاز الناتج (الميثان الحيوي) على 90-97% من الميثان وله قيمة حرارية تبلغ 35-40 ميجا جول/م3. يمكن تنقية الغاز الحيوي من ثاني أكسيد الكربون طرق مختلفة. الأكثر شيوعا: غسل الغاز بامتصاص السوائل (على سبيل المثال، الماء)، التجميد، الامتزاز في درجات حرارة منخفضة.

الميثان الحيوي، مثل غيره وقود الغاز، لديه تركيز طاقة حجمي منخفض.

الغازات المسالة

معلومات ذات صله.