Combustibil pentru mașini. Gaz lichefiat, comprimat

Descrierea generală a compresoarelor cu piston. O singură etapă și două etape. Spațiu nociv

În funcție de natura acțiunii, compresoarele cu piston pot fi cu acțiune simplă (sau cu acțiune simplă) sau cu acțiune dublă. In unitati acțiune simplă, în timpul unei curse a pistonului se efectuează o aspirație sau o refulare. La compresoarele cu dublă acțiune se realizează două aspirații sau refulare într-o cursă a pistonului.

În funcție de numărul de trepte de compresie, compresoarele cu piston sunt împărțite în trei tipuri: cu o singură treaptă, cu două trepte și cu mai multe trepte. Etapa de compresie este de obicei numită partea compresorului în care gazul este comprimat la o presiune intermediară sau finală.

Din punct de vedere structural, compresoarele cu o singură treaptă pot fi verticale sau orizontale. De regulă, compresoarele cu design orizontal sunt mașini cu dublă acțiune, în timp ce compresoarele cu design vertical sunt unități cu acțiune simplă.

Într-un compresor cu o singură treaptă, cu acțiune simplă, cu un design orizontal, pistonul se mișcă în interiorul cilindrului. Cilindrul este echipat cu un capac care are supape de aspiratie si refulare. Pistonul compresorului este conectat la o biela și la manivelă. Volanul este situat pe arborele cotit. Pe măsură ce pistonul se mișcă de la stânga la dreapta, apare un vid în zona dintre piston și cilindru. Diferența de presiune dintre conducta de aspirație și cilindru determină deschiderea supapei, permițând gazului să intre în cilindru. Când pistonul se deplasează înapoi de la dreapta la stânga, supapa de aspirație se închide și gazul din cilindru este comprimat la un nivel de presiune p 2. Apoi, prin supapă, gazul este forțat în conducta de refulare. Ciclul se termină și se repetă din nou.

Compresorul cu o singură treaptă, cu dublă acțiune este echipat cu patru supape (două de aspirație și două de refulare). Astfel de mașini sunt mai complexe, dar nivelul lor de productivitate este de două ori mai mare. Pentru răcire, cilindrul și capacele pot fi echipate cu mantale de apă. Pentru a crește productivitatea, aceste mașini pot fi fabricate în modele cu mai mulți cilindri. Compresoarele cu o singură treaptă cu design vertical sunt mai eficiente și mai rapide decât cele orizontale. În plus, ocupă mai puțin spațiu de producție și sunt mai durabile.

Compresoarele cu două trepte cu un design de tip orizontal sunt de obicei echipate cu un singur cilindru și un tip de piston treptat sau diferenţial. Gazul este comprimat în cilindru de partea stângă a pistonului, după care trece prin răcitor și este alimentat în cilindrul de pe cealaltă parte, unde este comprimat la nivelul p 2.

Modelele în mai multe etape sunt echipate cu cilindri care sunt aranjați în serie (sistem tandem) sau paralel (sistem compus). Există, de asemenea, modele de compresoare opuse, în care pistoanele se mișcă în direcții reciproc opuse. Cilindrii din structurile de acest tip sunt amplasați pe ambele părți ale arborelui.

Trebuie remarcat faptul că procesul real de comprimare a gazului într-un compresor diferă de teorie. Deci, între piston, când se află în poziția sa extremă, și capacul cilindrului există un anumit volum liber. Acest gol se numește spațiu dăunător. În acest interval, la finalizarea injecției, gazul comprimat se extinde în timpul cursei inverse a pistonului. Din acest motiv, supapa de aspirație se deschide numai după ce nivelul de presiune a scăzut la nivelul de presiune de aspirație. Astfel, pistonul se mișcă în gol, ceea ce reduce performanța compresorului.

Unul dintre numeroase motive Lentoarea în gazeificarea transportului este că gama de combustibil pentru motoare cu gaz este destul de extinsă:

• gaz petrolier lichefiat (GPL);
• gaz natural (CNG) comprimat (comprimat);
• gaz natural lichefiat (GNL).

Principalele avantaje ale combustibilului pentru motoare pe gaz sunt prețul, prețul și din nou prețul. Până acum, aceste avantaje depășesc numeroasele și variatele dezavantaje.

Gaz petrolier lichefiat (GPL)

Acest gaz este un amestec de propan C3H8 și butan C4H10, extras din gazele petroliere asociate, din fracțiile condensate ale gazelor naturale, din gazele din procesele de stabilizare a petrolului și a condensului, din gazele de rafinărie obținute din instalațiile de rafinare a petrolului. Pe lângă propan și butan, gazul petrolier conține aproximativ 6% în greutate alte hidrocarburi - etan, etilenă, propilenă, butilenă și izomerii acestora, adică compoziția GPL este eterogenă și inconsecventă. Pentru controlul scurgerilor, în GPL sunt introduse substanțe urât mirositoare – mercaptani. Mercaptanii sunt ușor de identificat cu nasul tău atunci când o GAZelle cu cilindru de gaz trece pe lângă tine pe stradă.

Principalul avantaj al propanului și butanului este temperatura lor critică ridicată. Temperatura critică este temperatura la care densitatea lichidului și vaporii săi saturati devin egale și interfața dintre ele dispare.

Propanul are o temperatură critică de 96,8 °C, butanul are o temperatură critică de 152,0 °C, ceea ce face ușoară lichefierea acestor gaze și depozitarea lor în stare lichida cu relativ nr tensiune arterială crescută până la 1,6 MPa. Aceasta înseamnă, de asemenea, că vasul pentru depozitarea GPL va fi relativ ușor, iar gazul poate fi stocat în stare lichefiată pentru o perioadă nedeterminată de timp, cu condiția ca vasul să fie complet etanș. Cu toate acestea, o butelie GPL este un vas sub presiune și nu i se poate da nicio formă, cum ar fi, de exemplu, un rezervor de gaz. Această împrejurare dă naștere la probleme cu plasarea buteliei de gaz pe mașină.

Pentru alimentarea vehiculelor se folosesc două mărci de GPL: vară și iarnă. Gradul de vară, sau propan-butan pentru automobile (PBA), conține 50±10% propan în greutate. Iarna, sau propanul pentru automobile (PA), conține 85±10% propan din greutate. Astfel, reglementând continutul pulmonar propan, asigură funcționarea pe tot parcursul anului a vehiculelor cu cilindru de gaz.

Utilizarea GPL este limitată la motoarele pe benzină, adică la motoarele cu un raport de compresie scăzut și cu aprindere prin scânteie. Acestea sunt autoturisme, camioane ușoare și medii și centrale electrice. Consumul de GPL este cu 10–15% mai mare decât benzina datorită puterii calorice volumetrice mai mici: 1 litru de benzină va fi echivalent cu 1,1–1,15 m 3 de GPL și conditii reale din cauza scăderii puterii motorului - 1,15–1,3 m 3 CIS. La temperaturi scăzute, motorul este pornit pe benzină; după încălzire, șoferul poate trece la gaz direct din cabină. Puteți trece de la un tip de combustibil la altul din mers.

Propan-butanul este de 1,5-2 ori mai greu decât aerul și, atunci când se scurge, se acumulează lângă pământ, creând o atmosferă explozivă și dăunătoare. Prin urmare, mașinile cu butelie de gaz sunt depozitate în parcări deschise, iar zonele de reparații sunt dotate cu o bună ventilație. Inhalarea prelungită a propan-butanului nu este doar neplăcută din cauza mercaptanilor, dar duce și la a nu se simti bine, până la otrăvire.

Cifra octanică a GPL este de aproximativ 105 și se pretinde că detonarea nu are loc în niciun mod de funcționare a motorului. Această afirmație nu ar trebui să servească drept motiv de mulțumire; cu o anumită minte curios, detonarea poate fi realizată.

Luând în considerare costurile de echipare a echipamentelor cu gaz, greutatea acestuia și o autonomie mai mică la o benzinărie, transferul unei mașini la GPL rămâne profitabil datorită prețului. Locomotiva pentru promovarea CSI în masă a fost și rămâne autoturisme și camioane ușoare. Gazele petroliere lichefiate sunt produse de aceleași companii ca un produs secundar al producției de combustibil lichid, care afectează numărul de benzinării - companiile sunt interesate să-și vândă propriul produs.

În ceea ce privește motoarele diesel, propan-butanul nu are perspective aici din cauza instabilității arderii la un raport de compresie ridicat. Acesta este motivul principal pentru care CSI nu a prins rădăcini pe motoarele diesel. Dar potențialul CSI nu a fost încă dezvăluit pe deplin.

Informații generale despre metan

Gazele naturale înseamnă CH4 metan, cea mai simplă hidrocarbură, incoloră și inodoră. Metanul este al treilea cel mai abundent gaz din univers după hidrogen și heliu. Nu există o opinie definitivă cu privire la originea zăcămintelor de gaze naturale din scoarța terestră, precum și la originea petrolului.

Gazele naturale conțin de la 70 la 98% metan, restul provine din hidrocarburi mai grele: etan, propan și butan, precum și nehidrocarburi: apă, hidrogen sulfurat, dioxid de carbon, azot, heliu și alte gaze inerte. Înainte de a fi furnizate la sistemul de transport al gazelor (GTS), gazul natural trebuie purificat și uscat, eliminând apa, hidrogenul sulfurat și separând hidrocarburile grele și alte impurități. În conductă, vaporii de apă se pot condensa sau forma compuși cristalini cu gazul - hidrați - și se pot acumula pe coturile conductei, făcând dificilă mișcarea gazului. Hidrogenul sulfurat provoacă coroziune severă a echipamentelor cu gaz. În funcție de compoziția gazelor naturale, se folosesc diverse tehnologii de uscare și separare a gazelor. Astfel, rămâne metan pur cu impurități minore. Metanul este furnizat consumatorilor prin sistemul de transport al gazelor. Dacă locuința ta este conectată la un sistem de distribuție a gazelor, atunci metanul este cel care arde în arzătorul din bucătărie. Același metan, după comprimare sau lichefiere, este folosit pentru umplerea echipamentelor cu gaz.

Metanul este un gaz inodor cu o aromă caracteristică („Dacă simți miros de gaz, sunați la 09”) este dat de mercaptani, care sunt injectați în gaz înainte de a fi pompați în GTS (16 g la 1000 m 3). Această metodă a fost inventată pentru a detecta scurgerile din structurile hidraulice, a căror lungime este de mii de kilometri. Când apare o scurgere, mirosul de mercaptan atrage corbii, care pot fi observați cu ușurință în timpul unei survolări cu elicopterul a conductei.

Metanul este de 1,6 ori mai ușor decât aerul și se evaporă instantaneu dacă se scurge. Metanul este exploziv la concentrații în aer de la 4,4 la 17%. Cea mai explozivă concentrație este de 9,5%. Este ușor de determinat prezența metanului în aer prin arome de mercaptan. În locurile în care metanul se formează în mod natural, unde este imposibil de detectat prin miros, de exemplu în mine, se folosesc analizoare de gaze. Primii analizoare de gaze de mină au fost canarii. Echipamentele GPL sunt depozitate în zone de parcare deschise, iar zonele de reparații închise sunt echipate cu ventilație forțată. Centralele electrice de diferite capacități, conectate direct la conductă, funcționează pe gaz principal fără nicio pregătire.

Gaze naturale comprimate (GNC)

Temperatura critică a metanului este de –82,3 °C, iar lichefierea acestuia este foarte costisitoare, prin urmare metanul ca combustibil pe gaz este utilizat în principal sub formă comprimată, în timp ce gazul este redus în volum de 200-250 de ori. O conductă de gaz este conectată la o stație de compresoare de alimentare cu gaz de automobile (stație de alimentare cu GNC) și gazul este comprimat la fața locului. Ei comprimă sau, mai degrabă, presurizează gazul principal cu un compresor la 20 MPa și îl usucă. La stație, GNC este stocat într-un vas mic de înaltă presiune din care gazul este pompat în cilindrii vehiculului. În ceea ce privește transportul GNC finit, se folosesc transportoare speciale de gaz, care sunt o baterie de butelii, de volum mic în comparație cu un rezervor pt. gaze lichefiate, adică transportul GNC finit este o sarcină costisitoare și specifică. Este necesară alimentarea cu gaz principal la stația de alimentare, ceea ce complică oarecum extinderea rețelei de benzinării. Astăzi, în 58 de regiuni ale Federației Ruse, există 246 de stații de compresoare de alimentare cu gaz auto (stații de alimentare cu GNC) care alimentează vehiculele cu GNC. Liderul incontestabil al pieței naționale de motoare pe gaz este Gazprom - deține 210 stații de alimentare cu GNC. De mai bine de 10 ani, Gazprom popularizează combustibilul cu gaz natural în Rusia - există stații de alimentare cu GNC în 70% din regiuni, dar nu în toate, 246 de stații de alimentare cu GNC reprezintă 1% în comparație cu toate benzinăriile din Federația Rusă, iar liderul incontestabil a pus în funcțiune 2,1 stații de alimentare cu GNC în cursul anului.

GNC de înaltă presiune necesită cilindri foarte durabili, cu pereți groși și grei. Dar asta nu este tot. Folosind GNC puteți călători de 3,5 ori mai puțină distanță decât folosind GPL cu volume egale de butelii de gaz. Fie să fie îngreunat cu cilindri, fie să fie alimentat frecvent - acesta este principalul dezavantaj al CNG, care determină domeniul de aplicare al acestuia: lângă benzinărie, precum și tipurile de motoare care funcționează pe acestea.

Datorită faptului că este necesar un spațiu semnificativ pentru a găzdui cilindrii GNC, acest tip de combustibil prezintă interes pentru vehiculele și tractoare cu tonaj mediu și mare. Cel mai mare interes este astăzi în motoarele dual-combustibil - motoare gaz-diesel care funcționează cu motorină și GNC, tocmai din cauza infrastructurii slabe GNC astfel încât să fie ceva de ajuns la benzinărie. Un motor diesel poate fi transformat în al doilea tip de combustibil relativ simplu și rapid; injecția de motorină în camera de ardere servește la aprinderea amestecului combustibil. Producătorii de echipamente pe gaz au atins un raport al consumului de motorină și metan de 20:80 la tractoarele de cursă lungă cu sistem de alimentare Common Rail și de 30:70 la echipamentele de tractor cu pompe de combustibil de înaltă presiune. Transformarea unei mașini la GNC este de 3-4 ori mai costisitoare decât o operațiune similară cu GPL, cu toate acestea, costurile sunt recuperate în aproximativ un an din cauza diferenței de preț al gazului și al motorinei.

Industria ingineriei mecanice oferă, de asemenea, motoare GNC cu un singur combustibil, cu un raport de compresie scăzut și cu aprindere prin scânteie. Trebuie să înțelegeți că astfel de mașini sunt literalmente legate de benzinărie.

GNC este un combustibil excelent pentru un motor diesel. Metanul nu formează depuneri în sistemul de combustibil și nu spală pelicula de ulei de pe pereții cilindrului, reducând astfel frecarea și uzura motorului. Metanul arde complet fără a forma particule solide și cenușă, care provoacă o uzură crescută a grupului cilindru-piston. Astfel, utilizarea gazului natural ca combustibil pentru motor face posibilă creșterea duratei de viață a motorului de 1,5-2 ori. Metanul este ecologic: produce o evacuare foarte curată. Și cel mai important, CNG costă de trei ori mai puțin decât benzina și motorina, deși de fapt ar trebui să coste și mai puțin.

Gaz natural lichefiat (GNL)

În timpul lichefării, metanul scade în volum de 600 de ori - acesta este principalul avantaj al lichefării, care determină domeniul de aplicare a acestuia: autobuze, tractoare de lungă durată, basculante pentru minerit, adică acolo unde containerele de combustibil trebuie să ocupe spațiu minim și menține capacitatea maximă. Același volum conține de trei ori mai mult GNL decât GNC.

Lichefierea are loc la o temperatură de –161,5 °C. Procesul este consumator de energie și necesită echipament criogenic. Metanul lichefiat este stocat la o temperatură în interiorul unui vas izolat termic de la –160 la –196 °C. Este necesară o izolație termică de foarte înaltă calitate. Și la fel ca și în cazul GNC, motoarele diesel sunt transformate în motoarele cu combustibil dublu. Echipamentele auto pentru GNC diferă într-un cilindru termos și un evaporator, restul componentelor sunt aceleași.

Metanul lichefiat este chiar mai puțin comun decât metanul comprimat. Unele depozite de autobuze au construit benzinării în incinta lor. Aceste experimente sunt încă de natură mai experimentală.

Concluzie

Atunci când apar discuții despre combustibilul pe gaz natural și răspândirea lui lentă, se pune întotdeauna întrebarea a ceea ce este primul: o flotă de vehicule pe gaz natural sau o rețea de stații de alimentare cu gaz. Este absolut clar că rețeaua de realimentare este primară. Aceasta duce la întrebarea eternă: cine este de vină? Proprietari de benzinării. Proprietarii nu sunt interesați de ceea ce este interesant pentru țară, pentru că nu văd profit în asta. Proprietarii vor continua să saboteze gazeificarea transporturilor.

Ce să fac? Singurul mijloace eficiente Singura modalitate de a combate monopolurile naturale și de a stimula economia în ansamblu este naționalizarea, în primul rând, a PJSC Gazprom, a tuturor filialelor sale și a tuturor rețelelor de distribuție a gazelor. Nu este potrivit pentru întreprinderile care rezolvă probleme economice și sociale pe scară largă Federația Rusă, subiecte și părți de subiecți ale Federației, servesc la satisfacerea ambițiilor unui cerc restrâns de indivizi. Reglementarea tarifară în această direcție nu este altceva decât un paliativ.

GAZ HIDROCARBURI LICHEFAT

Gazul de hidrocarburi lichefiate este în stare gazoasă la presiunea atmosferică și la temperaturi peste zero. Cu o creștere relativ mică a presiunii - nu mai mult de 1,6 MPa - se transformă într-un lichid care se evaporă ușor. Gazul lichefiat constă în principal dintr-un amestec de două gaze: propan (aproximativ 80%) și butan (aproximativ 20%). În plus, conține cantități mici de gaze precum etan, pentan, propilenă, butilenă și etilenă. Căldura de ardere pe unitatea de masă de gaz lichefiat este mare - 46 MJ/kg. Cu o densitate de aproximativ 0,524 g/cm (la 20°C), căldura volumetrică de ardere a gazului lichefiat depășește 24.000 MJ/m. Deși inferior ca valoare benzinei, gazul lichefiat ca combustibil este un înlocuitor cu drepturi depline. Masă relativ mică de cilindri de oțel cu pereți subțiri proiectați pentru presiunea de lucru până la 1,6 MPa, vă permite să stocați o cantitate suficientă de gaz pe mașină fără a-i reduce sarcina utilă. Prin urmare, mașinile care funcționează cu gaz lichefiat au aceeași autonomie ca și cele pe benzină. Combustibilul gazos se amestecă mai bine cu aerul și, prin urmare, arde mai complet în cilindri. Din acest motiv, gazele de eșapament de la mașinile care funcționează cu combustibili gazoși sunt mai puțin toxice decât de la mașinile care funcționează cu benzină. Rezistența ridicată la detonare a gazului lichefiat (cifra octanică de cercetare este mai mare de 110) face posibilă creșterea raportului de compresie al motoarelor pe benzină transformate pentru a funcționa cu gaz lichefiat.

Principalii indicatori care caracterizează calitatea gazului lichefiat ca combustibil pentru mașini sunt compoziția componentelor, presiunea vaporilor saturați, absența reziduurilor lichide (neevaporabile) și conținutul de impurități nocive.

Compoziția gazelor-- indicatorul gazului lichefiat furnizat pe tot parcursul anului de stațiile de alimentare cu gaz pentru vehiculele cu butelie de gaz ar trebui să varieze în limite limitate. Gazul lichefiat conține (în greutate) nu mai puțin de 80±5% propan, nu mai mult de 20±5% butan și nu mai mult de 6% alte gaze (propilenă, butilenă, etilenă). Încălcarea raportului dintre propan și butan modifică căldura de ardere a gazului și compoziția amestecului combustibil. Ca urmare, procesul de ardere al amestecului din cilindrii motorului se deteriorează și crește toxicitatea gazelor de eșapament.

Presiunea aburului saturat afectează fiabilitatea alimentării cu gaz a cilindrilor motorului în sezonul rece. La o temperatură de minus 30°C nu trebuie să fie mai mică de 0,7 MPa. Odată cu o scădere suplimentară a presiunii, alimentarea neîntreruptă cu gaz din butelie va fi întreruptă. De asemenea, presiunea vaporilor nu trebuie să depășească 1,6 MPa la 45°C, deoarece tocmai pentru această presiune maximă de funcționare sunt proiectate buteliile utilizate în vehiculele pe gaz.

Conținut de sulf, alcali și apă liberă. Cu un conținut crescut de sulf, se instalează în echipamentul de combustibil, îngustând secțiunile de curgere ale conductelor și având un efect distructiv asupra pieselor din cauciuc. Arderea în cilindrii motorului, sulful crește toxicitatea gazelor de eșapament. Conținutul său nu trebuie să depășească 0,015% din greutate. Alcaliile și apa liberă ar trebui să fie absente.

Reziduu lichid. Acest reziduu nu ar trebui să existe la o temperatură de 40°C.

GAZ COMPRIMAT

Gazul comprimat, spre deosebire de gazul lichefiat, își păstrează starea gazoasă atunci când temperatura normalași orice creștere a presiunii. Se transformă în lichid numai după răcire profundă (sub minus 162°C). Gazul natural comprimat la 20 MPa, extras din sondele zăcămintelor de gaze, este folosit drept combustibil pentru mașini. Componenta sa principală este metanul. Gazul comprimat are o foarte căldură mare arderea pe unitatea de masă este de 49,8 MJ/kg, dar datorită densității extrem de scăzute (0,0007 g/cm la 0°C și presiunea atmosferică), căldura volumetrică de ardere a gazului natural comprimat chiar și la 20 MPa nu depășește 7000 MJ. / kg, adică de peste 3 ori mai puțin decât lichefiat. Valoarea scăzută a combustibilului de ardere volumetrică nu permite depozitarea pe un vehicul cantitate suficientă gaz chiar și la presiune înaltă. Ca urmare, gama de vehicule cu cilindri de gaz care funcționează cu gaz natural comprimat este jumătate din cea a vehiculelor pe benzină sau pe bază de petrol lichefiat. Cifra octanică a metanului conform metodei de cercetare este de aproximativ 110. Utilizarea gazului natural comprimat în loc de benzină datorită rezervelor sale uriașe și a costului redus este recomandabilă, în special pentru transportul intraurban și suburban.

Indicatoare de gaz comprimat: compoziția componentelor gazului comprimat și conținutul de substanțe care afectează negativ funcționarea echipamentelor cu gaz și accelerează uzura motorului.

Compoziția gazelor. Gazul comprimat destinat utilizării în toate anotimpurile în vehicule trebuie să conțină (în volum) metan cel puțin 90%, etan - nu mai mult de 4%, o cantitate mică (până la 2,5%) de alte gaze de hidrocarburi inflamabile, monoxid de carbon - până la 1%, oxigen - până la 1%, azot - nu mai mult de 5%.

Utilizarea gazului ca combustibil pentru motor a început cu mai bine de 150 de ani în urmă, când belgianul Etienne Lenoir a creat un motor cu ardere internă care funcționa cu gaz de lampă. Acest tip de combustibil nu a câștigat prea multă popularitate. Creșterea ulterioară a producției de petrol și reducerea prețului produselor sale rafinate, precum și crearea unor motoare mai avansate, au făcut din benzină liderul pieței de combustibil. Interesul pentru combustibilul pentru motoarele cu gaz a apărut din nou în prima jumătate a secolului al XX-lea.

În Rusia, această direcție a început să se dezvolte în anii 30, când, din cauza lipsei de petrol și a unei industrii în dezvoltare rapidă, guvernul a decis să treacă o parte din transport la gaz. Decretul corespunzător a fost emis în 1936.

S-a înființat producția de echipamente, au fost deschise benzinării, a început dezvoltarea motoarelor pe gaz și s-au folosit ambele tipuri de gaz - comprimat și hidrocarbură. Implementarea pe scară largă a programului a fost împiedicată de Marea Războiul Patriotic. Cu toate acestea, planul nu a fost abandonat: deja în timp de pace au fost proiectate și puse în producție noi vehicule cu cilindri de gaz, al căror număr a ajuns la 40 de mii. Pentru ei au fost construite zeci de stații de alimentare cu gaz.

Când au fost descoperite cele mai mari rezerve de hidrocarburi din Siberia de Vest și din țară?

a intrat într-o eră a abundenței petrolului, atenția acordată programului de creare a transportului cu butelie de gaz a slăbit, deși lucrările au continuat. În anii 80, oamenii au început să vorbească serios despre economisire, iar gazul și-a luat din nou răzbunare. Până în 1985, au fost emise trei rezoluții ale Consiliului de Miniștri privind transferul masiv la gaze a marilor consumatori de combustibil. În următorii cinci ani, au fost construite aproximativ 500 de stații de compresoare de alimentare cu gaz pentru automobile și până la 0,5 milioane de vehicule au fost convertite la GNC. Lucrarea a fost coordonată de un consiliu interdepartamental din subordinea Ministerului Industriei Gazelor, prezidat de Viktor Cernomyrdin.

Privatizarea, care a început în anii 90, a dus la dispariția marilor flote de automobile; O parte semnificativă a transportului municipal a trecut în mâini private. Și deși în același timp s-a înregistrat o scădere a producției de petrol (de la 624 de milioane de tone în 1988 la 281 de milioane de tone în 1997), datorită reducerii numărului de consumatori, produsele petroliere nu au lipsit.

Drept urmare, benzina și motorina și-au păstrat pozițiile pe piață. O nouă creștere a pieței de combustibil pe gaz din Rusia a început în 1998, când cererea de amestec propan-butan a crescut brusc.

Gazul ca combustibil pentru motor este reprezentat de două tipuri principale - gazul natural comprimat (GNC), care este furnizat la benzinăriile speciale - stațiile de alimentare cu GNC - prin conducte de gaz și gazul petrolier lichefiat (GPL). Primul este metanul, iar al doilea este un amestec de propan și butan, un produs al prelucrării gazului petrolier asociat (APG). Din punct de vedere istoric, propan-butanul a fost primul care s-a răspândit. Avantajul său este că se lichefiază ușor la temperaturi obișnuite și la o presiune de doar 10-15 atmosfere. Mai mult, pentru a-l transporta este suficient un cilindru de otel cu grosimea peretelui de doar 4-5 mm. Cu metanul este mai dificil. Se poate lichefia doar când temperaturi scăzute, aproximativ minus 160 de grade Celsius. Tehnologiile adecvate de lichefiere și „lichefiere” nu sunt ieftine. Metanul poate fi de asemenea comprimat. Totuși, pentru ca cantitatea de gaz comprimat să fie cel puțin aproximativ comparabilă în volum cu un amestec propan-butan lichefiat, acesta trebuie comprimat la 200-250 atmosfere. Prin urmare, pentru transportul metanului comprimat sunt necesare butelii mult mai puternice și mai grele. Instalațiile de metan au și cerințe mai mari de siguranță. Prin urmare, echipamentele cu propan sunt cel mai adesea instalate pe mașinile de pasageri.

Consumul de gaz natural comprimat (spre deosebire de gazul petrolier lichefiat) se măsoară nu în litri, ci în contoare de umplere. Deoarece GNC constă în principal din metan, puterea sa calorică în masă este de 49,4 MJ/kg, care este cu 9% mai mare decât cea a benzinei și cu 11% mai mare decât cea a combustibilului pentru avioane1. Pentru un consumator, dacă trece de la combustibilul tradițional la GPL, costurile pentru combustibili și lubrifianți se reduc cu 20-25%. La rândul său, gazul natural comprimat are și un avantaj față de gazul de hidrocarburi. Producția de energie a GPL este cu aproximativ 25% mai mică decât cea a GNC - 6175 kcal/m. cub și 8280 kcal/m. cub respectiv. Pentru consumator, aceasta înseamnă că pe aceeași distanță va fi necesar cu 25-30% mai mult gaz petrolier lichefiat și, de asemenea, este ușor inferior GNC în ceea ce privește parametrii de mediu2.

În același timp, costul combustibilului pe gaz nu depășește 50% din costul benzinei A-80. Potrivit National Gas Engine Association3, cel mai mare pret pentru combustibil este hidrogenul. Este 9,01 euro/l. Acesta este de aproape nouă ori mai scump decât biomotorina (1,11 euro/l) și benzină (0,66 euro/l). La rândul său, costul a 1 m³ de gaz, care echivalează cu 1 litru de benzină, este mai mult de jumătate din prețul benzinei: costul pentru 1 m³ de gaz petrolier lichefiat este de 0,39 euro/l, gazul natural comprimat este de 0,21 euro. /l.

Un factor semnificativ care stimulează statele din comunitatea mondială să dezvolte piața gazelor și combustibililor sunt probleme ecologice. Contribuția autovehiculelor la poluarea aerului marile orașe iar aglomerările variază de la 50 la 90% pentru toate tipurile de poluare. Prin urmare, cerințele pentru reducerea toxicității gazelor de eșapament de la motoarele cu ardere internă ale vehiculelor sunt în continuă creștere - sunt introduse standardele Euro-4 și Euro-5. Între timp, trecerea mașinilor la combustibil pe gaz reduce emisiile de dioxid de carbon (principalul gaz cu efect de seră) cu 13%, oxizii de azot cu 15-20%, reduce fumul gazelor de eșapament de 8-10 ori și elimină complet emisiile de compuși de plumb. Potrivit Ministerului Energiei din Rusia, dacă luăm benzina de calitate Euro-4 ca standard, se dovedește că CNG depășește emisiile de oxizi de azot de aproape trei ori, în ceea ce privește CH - de 14 ori, în ceea ce privește benzopiren - de peste 16 ori, în termeni de funingine - de 3 ori (în comparație cu motorina - de 100 de ori). În consecință, gazele naturale comprimate sunt pe locul doi după electricitate în ceea ce privește emisiile de substanțe nocive în atmosferă. Deși GPL rămâne ușor în urmă în ceea ce privește parametrii de mediu, acesta permite rezolvarea problemei de utilizare a gazului petrolier asociat, care este încă ars în rachete, deși încă din ianuarie 2009 a fost semnat un decret „Cu privire la măsurile de stimulare a reducerii poluării aerului atmosferic. prin produse de ardere a gazelor petroliere asociate în rachete”.instalaţii”.

Potrivit experților, viitorul este metanul: propan-butanul, ca și uleiul, este o materie primă prea valoroasă pentru a fi folosită ca combustibil pentru automobile. Deși este, desigur, mult mai convenabil, iar până acum flota care îl folosește este mai mare: până la începutul anului 2011, numărul vehiculelor cu cilindru pe gaz care funcționează pe GPL în lume a depășit 15 milioane, iar pe GNC - 12 milioane4 . Cifra de afaceri anuală de propan-butan este de 34 de milioane de tone combustibil standard, și gaz comprimat - aproximativ 23 de milioane de tone.

Un alt avantaj pe care îl primește o întreprindere care operează vehicule alimentate cu metan este un nivel crescut de siguranță, deoarece gazele naturale sunt mai puțin periculoase în proprietățile sale fizice și chimice decât propanul.

De asemenea, datorită utilizării gazului natural ca combustibil, durata de viață a uleiului și a motorului cu ardere internă în sine crește. Când motorul funcționează cu combustibil gazos, pelicula de ulei nu este spălată de pe pereții blocului cilindric, în plus, nu se formează depuneri de carbon pe chiulasa, segmentele pistonului nu se cocsesc, din cauza cărora elementele motorul cu ardere internă se uzează, iar kilometrajul său de revizie crește de o dată și jumătate până la două ori. În plus, performanța sistemului de aprindere este îmbunătățită - durata de viață a bujiilor crește cu 40%5. Toate acestea reduc costurile de reparație.

În plus, segmentul GNC este cel mai rezistent la fenomenele de criză din economia rusă și cel mai dinamic pe termen mediu. În 2009, din cauza scăderii activității afacerilor în perioada crizei, piata ruseasca GNC a scăzut cu 1,1%, în timp ce consumul de benzină și propan-butan a scăzut cu 18%, respectiv 4%6.

Partea inversă a utilizării gazului ca combustibil este posibila funcționare neuniformă a motorului. Acest lucru se datorează rezonanței în sistemul de admisie și stratificării amestecului gaz-aer. Pornirea unui motor cu ardere internă rece iarna devine, de asemenea, mai dificilă. Acest lucru se explică prin temperatura mai mare de aprindere a combustibilului gazos și viteza de ardere mai mică.

Reechiparea mașinii prezintă și o anumită dificultate. Prețul echipamentului cu propan-butan variază de la 15-28 mii de ruble, iar echipamentul cu metan începe de la 40 mii de ruble. Mai mult, greutatea setului depășește 50 kg pentru GPL și peste 100 kg pentru GNC. Pe baza acesteia se construiește o „specializare” a gazelor: GPL pentru autovehicule și GNC pentru utilaje grele. Cea mai scumpă și „greutatea” parte este cilindrul. Pentru a-și reduce greutatea și a crește rezistența pereților, se folosesc metale aliaje sau aluminiu armat cu fibră de sticlă și se instalează, de asemenea, cilindri metal-compozit într-un cocon de bazalt. În unele ramuri ale tehnologiei se folosesc vase din plastic armat, care sunt foarte scumpe, dar în același timp de 4-4,5 ori mai ușoare decât cele din oțel.

Astfel, in functie de numarul de butelii de gaz comprimat, greutatea camionului creste cu 400 -900 kg. În același timp, capacitatea sa de transport scade și consumul de combustibil crește, cu toate acestea, atunci când se folosesc cilindri din materiale compozite, acest dezavantaj nu afectează în mod semnificativ caracteristicile utile ale mașinii.

Pentru a rezuma, principalele aspecte pozitive și negative ale utilizării gazului ca combustibil pentru motor includ:

Principalele avantaje:

Cost scăzut;

Nivel crescut de securitate;

Reducerea emisiilor de substanțe nocive în atmosferă;

Durata de viață a uleiului crescută;

Extinderea duratei de uzură a motorului;

Puterea calorică redusă a amestecului gaz-aer.

Principalele dezavantaje:

Posibilă funcționare neuniformă a motorului;

Complicații ale pornirii unui motor rece pe vreme rece;

Deteriorarea caracteristicilor dinamice ale mașinii;

Creșterea greutății mașinii și reducerea capacității sale de transport;

Intensitate crescută a forței de muncă pentru întreținerea și repararea motorului.

Dar principalul dezavantaj, pe care oficialii și producătorii de mașini îl citează în special în Rusia, este subdezvoltarea rețelei de benzinării. De fapt, această piață din Rusia nu a fost încă formată. În țară sunt aproximativ 22.000 de benzinării obișnuite, adică sunt de 160 de ori mai puține benzinării cu GNC și sunt distribuite foarte neuniform în toată țara. Piața globală a gazelor naturale comprimate se caracterizează printr-o creștere semnificativă a consumului și o dezvoltare rapidă a infrastructurii. Consumul de gaz natural comprimat în lume în perioada 2005-2009 a crescut cu 42%, iar numărul stațiilor de alimentare cu GNC a crescut cu peste 85%7. Pentru a realiza acest lucru, statele iau o serie de măsuri pentru dezvoltarea rețelelor de stații de alimentare cu GNC.

Măsuri de stimulare a dezvoltării rețelelor de benzinării cu GNC

Iranul și țările UE	Scutirea de taxe vamale de import a echipamentelor de umplere și utilizare a gazelor naturale din import.
	O interdicție privind construcția de benzinării fără o unitate pentru umplerea mașinilor cu gaz natural comprimat.
	Alocarea de granturi si subventii pentru constructia statiilor de alimentare cu GNC.
	Scutire pentru o anumită perioadă de la plata impozitului pe teren în timpul construcției unei stații de alimentare cu GNC. Reducerea impozitelor pe proprietate în timpul construcției unei stații de alimentare cu GNC.
	Reducerea bazei de calcul a impozitului pe proprietate cu un anumit procent din costul stațiilor de alimentare cu GNC și al vehiculelor cu butelie de gaz care utilizează gaz natural comprimat.

Dacă se dezvoltă comerțul cu amănuntul cu GPL în Rusia jucători majori precum Gazenergoseti, LUKOIL și TNK-BP și multe companii mici, sectorul GNC este ocupat în proporție de aproape 90% de Gazprom, care deține peste 200 de stații de alimentare cu GNC.

Lipsa de stații de alimentare cu benzină și puncte de service pentru vehiculele cu butelie de gaz în Rusia (238 de stații și 74 de puncte în toată țara) restrânge dorința proprietarilor de vehicule de a trece la combustibil alternativ. Flota de vehicule care funcționează cu combustibil gazos în zona de accesibilitate a stațiilor de compresoare de alimentare cu gaz auto existente este semnificativ mai mică decât cea optimă (în practica mondială, există 500 de unități de echipamente de transport per stație de alimentare cu GNC). În plus, un factor limitativ este lipsa programelor guvernamentale care să stimuleze dezvoltarea afacerii cu motoare pe gaz prin acordarea de subvenții pentru achiziționarea de echipamente pe gaz și diverse stimulente fiscale atât în ​​sectorul stațiilor de alimentare cu GNC, cât și pentru consumatorii de combustibil.

Alături de aceasta, există anumite dificultăți care apar în timpul construcției stațiilor de alimentare cu gaz în zonele urbane, asociate cu durata de timp pentru alocarea și înregistrarea terenurilor pentru construcție, precum și cu o serie de prevederi din Standarde. Siguranța privind incendiile(NPB III-98), legate direct de stațiile de alimentare cu GNC și sistemele lor individuale. În ciuda criticilor la adresa NPB III-98 din partea organizațiilor interesate, acestea sunt documentul de bază pentru autoritățile de protecție împotriva incendiilor care coordonează documentația de proiectare a instalațiilor de producere a combustibilului gazos.

Cele de mai sus, în esență, reprezintă o frână pentru dezvoltarea rețelei de alimentare cu gaz în Rusia. Drept urmare, Rusia, care a ocupat în 1986-1990. În ceea ce privește producția și vânzările de GNC, acesta se află pe primul loc în lume (mai mult de 1,2 miliarde m(3) pe an), dar este în urma unor țări dezvoltate și chiar în curs de dezvoltare.

În Rusia, cerințele pentru stațiile de benzină nu sunt incluse într-un document de reglementare separat. Atunci când proiectați și construiți instalații comerciale cu motoare pe gaz, se ia în considerare un număr destul de semnificativ de standarde de stat, coduri și reglementări de construcție, standarde de mediu, standarde de siguranță la incendiu și alte documente. Acest lucru subliniază necesitatea de a dezvolta standarde de proiectare pentru stațiile de alimentare cu gaz, inclusiv pentru cele multicombustibil. La întreprinderile OJSC Gazprom sunt în vigoare Regulile de funcționare tehnică a stațiilor de alimentare cu GNC, introduse în anul 2003. Calitatea GNC vândut consumatorilor este reglementată de Standardul de Stat, în vigoare din anul 2000, care stabilește astfel de cei mai importanți indicatori, cum ar fi puterea calorică volumetrică, conținutul de umiditate, conținutul de sulf și impurități mecanice, presiunea de umplere. Se lucrează pentru a aduce standardul de stat în conformitate cu standardul european ISO pentru combustibilul pentru motoare cu gaz, care în viitor ar trebui să asigure posibilitatea deplasării nestingherite a vehiculelor pe gaz (NGV) în toată Eurasia. În prezent, este în curs elaborarea unui Standard de Stat pentru calitatea gazelor naturale lichefiate care să înlocuiască Condițiile tehnice din 1987.

Cerințele pentru echipamentele cu combustibil pe gaz de pe vehicule sunt stabilite destul de clar în regulamentele relevante UNECE (Comisia Economică a Națiunilor Unite pentru Europa). Reglementările tehnice „Cu privire la siguranța vehiculelor cu roți” prevăd conformitatea cu cerințele Regulilor UNECE din Rusia.

Cu toate acestea, în ciuda numeroaselor discuții despre rentabilitatea achiziționării așa-ziselor mașini verzi, care includ mașini care funcționează pe benzină, conform companiei de consultanță Frost&Sullivan, în momentul de față doar 13% dintre consumatori achiziționează astfel de mașini. Cu toate acestea, până în 2015, experții prevăd o creștere a acestei cote la 30%. Astfel, flota totală de vehicule în patru ani ar trebui să fie de 80 de milioane, iar din aceasta, 53-55% vor fi vehicule pe gaz8.

Potrivit lui Frost & Sullivan.

Popularitatea gazului natural comprimat și a propan-butanului depinde de geografia distribuției sale. Astfel, piețele tradiționale puternice din India, Iran și Pakistan au volume semnificative de vânzări de echipamente și se așteaptă să devină cele 31074 de țări lider în ceea ce privește numărul de vehicule alimentate cu gaz natural comprimat metan și propan-butan. Gazul natural comprimat, metanul, rămâne mai popular în țările din America Latină. Propan-butanul deține o poziție dominantă în Rusia și Uniunea Europeană.

Numărul de mașini pe benzină în 2010

	Vehicule cu cilindru de gaz (GCA), unități.
Pakistan
Argentina
Brazilia
Columbia
Bangladesh

Potrivit experților Frost&Sullivan, în viitorul apropiat aceste tipuri de combustibil vor deveni și mai populare: vânzările de astfel de mașini sunt de așteptat să se dubleze de patru ori până în 2015.

Vânzările totale de vehicule cu propan-butan și gaz natural comprimat în

2009 - 2015, mii de unități

Potrivit lui Frost&Sullivan

Pregătirea industriei ruse de a implementa un proiect de creștere a nivelului de consum de gaz natural ca combustibil pentru motor este încă evaluată în mod controversat. Prezența sistemelor de transport a gazului și a stațiilor de distribuție a gazelor în Rusia este combinată cu un arsenal extrem de limitat de echipamente noi pentru butelii de gaz, buteliile în sine și noi stații de compresoare de stocare a gazului auto.

În întreaga lume, dezvoltarea sectorului motoarelor pe gaz este asigurată de stat cu sprijinul marilor companii de petrol și gaze - sunt produse peste 85 de modele de mașini capabile să funcționeze cu gaz natural. De exemplu, în Pakistan, s-a organizat producția de mașini, autobuze și autobuze cu metan. Dar în Rusia alegerea este limitată:

Doar camioanele Kamaz și autobuzele Nefaz (o subsidiară a Kamaz), precum și LiAZ, PAZ și KavZ (grupul de mașini ruse), sunt produse în serie.

Potrivit National Gas Engine Association, din cele 40 de milioane de vehicule utilizate in Rusia in 2010 (din care 80,8% sunt autoturisme, 16,5% sunt camioane, inclusiv echipamente speciale si 2,7% sunt pentru autobuze), volumul flotei. din vehiculele cu butelie pe gaz care funcționează cu gaz natural comprimat este de aproximativ 100 de mii de vehicule (dintre care 26,1% sunt mașini, 50,5% sunt camioane, 23,3% sunt autobuze). Astfel, aproape trei sferturi din vehiculele pe gaz sunt camioane, autobuze și echipamente speciale.

Structura parcului de gaze naturale comprimate este următoarea: autobuze și camioane din categoriile M1 și N1 (vehicule utilizate pentru transportul de persoane și având, pe lângă scaunul șoferului, cel mult opt ​​locuri, precum și vehicule destinate transportul de mărfuri cu greutatea maximă de cel mult 3,5 tone) reprezintă 49,5%, autoturisme din categoria M1 - 23,3%, echipamente speciale - 13,4%, camioane din categoriile N2 și N3 (vehicule destinate transportului de mărfuri, având o greutate maximă peste 3,5 tone, dar nu mai mult de 12 tone, și vehicule destinate transportului de mărfuri, având o greutate maximă mai mare de 12 tone) - 12,4%, autobuze din categoriile M2 și M3 (vehicule utilizate pentru transport). de pasageri, având, pe lângă scaunul șoferului, mai mult de opt locuri, a căror greutate maximă nu depășește 5 tone, și vehicule utilizate pentru transportul de persoane, având, pe lângă scaunul șoferului, mai mult de opt locuri , a căror greutate maximă depășește 5 tone) - 1,4 %, tractoare - 0,05 %.

Conform prognozei optimiste a NP „Asociația Națională a Motoarelor cu Gaz”, dinamica generala dezvoltarea parcului de vehicule până în 2020 va fi de 58,5 milioane de unități, până în 2030 - 85,4, conform pesimiștilor - în 2020 - 38,6 milioane, până în 2030 - 51,3. În același timp, prognoza pentru consumul de carburanți în Rusia este următoarea: ponderea carburanților pe gaz în soldul total până în 2030 va fi de 3% fiecare pentru gazul natural comprimat și gazul petrolier lichefiat. Pe baza rezultatelor anului 2010, nivelul consumului de gaze naturale comprimate a fost de 4 milioane de tone, până în 2020 ar trebui să ajungă la 20 de milioane de tone, în 2030 - 51 de milioane de tone.Nivelul de utilizare a gazului petrolier lichefiat în 2010 a fost de 15. milioane t, până în 2020 va ajunge la 30 milioane, în 2030 - 67 milioane tone.

Program de producție pentru componentele principale (condensat

gaz natural)

Perioadele proiectului Indicatori	2011 -2015	2016 - 2020	2021 - 2025	2026 - 2030	Total
Consum de gaz natural comprimat, milioane m³
Motoare noi pe gaz, mii
Cilindri noi (echivalent cu 50 l), mii.
Noi stații de alimentare cu GNC

Potrivit NP „National Gas Engine Association”

Transportul feroviar este unul dintre cei mai mari consumatori de combustibil. Ponderea consumului de motorină de către Căile Ferate Ruse este de 9,1% din consumul total al țării (3,2 milioane de tone). În prezent, Căile Ferate Ruse au sarcina de a înlocui 30% din motorina consumată de locomotivele autonome cu gaz natural până în 20309. Pentru a o rezolva, vor fi necesare peste 1 milion de tone de gaze naturale pe an. Dar beneficiile vor fi tangibile. De exemplu, indicatorii emisiilor nocive înregistrate în timpul testării și exploatării locomotivelor cu turbine cu gaz dezvoltate în comun cu Gazprom VNIIGAZ s-au dovedit a fi de cinci ori mai mici decât cerințele de protecție ale Uniunii Europene propuse până în 2012, iar zgomotul extern nu a depășit standardele sanitare ale Federației Ruse.

Astăzi pe Moskovskaya și Sverdlovskaya căi ferate Două locomotive de manevră TEM18G gaz-diesel sunt în exploatare de probă. În plus, la Inelul Experimental al Institutului de Cercetare All-Rusian transport feroviar(VNIIZHT) în Shcherbinka, lângă Moscova, au fost efectuate teste ale locomotivei gaz-diesel ChMEZG, care au arătat că ponderea optimă a înlocuirii motorinei cu gaze naturale este de la 35 la 50%, în funcție de tipul de lucru de manevră. În același timp, se constată o scădere a emisiilor de produse toxice de combustie de aproximativ 1,5 - 2 ori10. A fost deja pregătit un program de modernizare a locomotivelor gaz-diesel, care ar trebui să le sporească fiabilitatea și eficiența, precum și să crească ponderea înlocuirii motorinei la 60%.

În decembrie 2006, JSC Căile Ferate Ruse și Complexul Științific și Tehnic Samara au numit după N.D. Kuznetsov a semnat un acord privind crearea în comun a unui nou tip de locomotive cu gaz - o locomotivă cu turbină cu gaz. Până atunci, specialiștii institutului dezvoltaseră deja motorul cu turbină cu gaz NK-361 și unitatea de putere a secțiunii de tracțiune. Proiectarea locomotivei cu turbină cu gaz în sine a fost propusă de oamenii de știință de la Institutul de Cercetare, Proiectare și Tehnologie al Materialului Rulant din Rusia (VNIKTI), iar un prototip a fost asamblat la Uzina de Reparații de Locomotive Voronezh. Într-una din secțiunile locomotivei se află un rezervor de combustibil de 17 tone, o realimentare este suficientă pentru 750 km de parcurs. În iunie 2009, JSC Căile Ferate Ruse a primit o diplomă din Cartea Recordurilor din Rusia pentru dezvoltarea acestei cele mai puternice locomotive cu turbină cu gaz de linie principală (8300 kW). În ianuarie 2010, pentru prima dată în lume, a efectuat un tren de marfă cu o greutate de 15 mii de tone (159 de vagoane). Nicio locomotivă modernă nu este capabilă de asemenea înregistrări.

O tranziție similară la gazul natural ca combustibil pentru locomotive diesel se realizează și în SUA, Canada, Germania și Austria. În special, în Austria a fost construită o locomotivă principală de marfă pe gaz-diesel GE 3000 cu o putere de 2200 kW.

Combustibilul pentru motoare cu gaz natural își face drum și în aviație. Astfel, un Airbus A-340-600 deținut de Qatar Airways (Qatar) cu motoare Rolls-Royce a efectuat un zbor de pasageri pe ruta Londra - Doha. Aeronava a fost alimentată cu combustibil produs de Shell, care constă din kerosen de aviație și gaz lichid într-un raport unu la unu. În plus, viceprim-ministrul Qatarului Abdullah bin Hamad al-Attiyah a fost prezent la lansarea producției experimentale de gaz kerosen folosind tehnologia GTL (Gas to Liquids). Conform datelor preliminare, odată cu trecerea la gaz kerosen Companiile aeriene ale lumii vor putea economisi 4 miliarde de dolari pe an.

Este de remarcat faptul că primul elicopter intern capabil să funcționeze pe gaz (benzină) a fost creat și testat încă din 1987. Era o mașină de producție modificată din familia Mi-8 cu un motor de la fabrica numită după. V.Ya. Klimova. Acest elicopter este încă produs până astăzi. În plus, studiile au arătat că aproape totul poate funcționa cu combustibil gazos. avioane cu motoare cu turbină cu gaz (toate elicopterele din familia Mi-8, inclusiv Mi-38, și avioane de aviație regională - Il-114, Yak-40, Tu-136 etc.). Dar până acum există un singur exemplu de avion cu gaz - Mi8GT - prezentat la Salonul Internațional Aerospațial din 1995.

Prin urmare, pentru ca piața rusă să se dezvolte, constructorii de mașini și cumpărătorii de echipamente au nevoie de sprijinul statului. În prezent, în întreaga lume funcționează deja diverse programe guvernamentale. La 12 decembrie 2001, Comisia pentru Energie a ONU a adoptat o rezoluție care prevedea transferul a 23% din flota de automobile a țărilor europene către tipuri alternative de combustibil pentru motor până în 2020, inclusiv 10% (23,5 milioane de unități) către gaze naturale, 8% (18,8 milioane) - pentru biogaz și 5% (11,7 milioane) - pentru hidrogen. În Statele Unite, 15 miliarde de dolari pe an sunt alocate pentru a stimula industria motoarelor pe gaz.

Inclusiv 2,5 miliarde - pentru programe de dezvoltare și demonstrarea realizărilor; 300 de milioane - către guvernul federal pentru achiziționarea de vehicule pe gaz pentru nevoi oficiale; 300 de milioane - pentru a înlocui autobuzele școlare diesel cu altele ecologice mașini curate motor pe gaz și alți combustibili alternativi; 300 milioane - pentru granturi pentru proiecte-pilot din cadrul programului " Oraș curat"; 8,4 miliarde - pentru achiziționarea de noi autobuze municipale și 3,2 miliarde - pentru granturi în domeniul economisirii energiei11.

Măsuri de stimulare a conversiei vehiculelor la combustibil pe gaz natural

Australia, Marea Britanie, Canada, Malaezia, Japonia	Alocarea de granturi și subvenții pentru achiziționarea de vehicule și echipamente pe gaze naturale.
Marea Britanie, Italia, Chile, China	Inexistența unei interdicții de intrare în zonele de protecție a mediului pentru vehiculele pe gaz.
	Restricții privind utilizarea combustibililor cu hidrocarburi, cu excepția autobuzelor municipale și a vehiculelor de colectare a deșeurilor.
Franța, Italia, Iran	Acordarea întreprinderilor care utilizează gaze naturale comprimate a unui drept preferențial de a primi comenzi municipale.
	Achiziționarea obligatorie a vehiculelor cu cilindru pe gaz de către organizațiile bugetare la actualizarea parcului de vehicule.
	Există o taxă zero pentru vehiculele care rulează cu metan. Până în 2013, statul acordă subvenții pentru achiziționarea de autobuze pe gaz.

În timp ce dezvoltarea pieței combustibilului metan în străinătate este facilitată de măsurile de stimulare guvernamentale de mai sus, acesta nu este cazul în Rusia. Singura astfel de măsură a fost Decretul Guvernului nr. 31 „Cu privire la măsuri urgente de extindere a înlocuirii carburanților cu gaze naturale” din 1993. În special, a stabilit pentru perioada de valabilitate a prețurilor reglementate la gazele naturale prețul maxim de vânzare pentru GNC într-o sumă care nu depășește 50% din prețul benzinei A-76, inclusiv TVA.

În plus, în țările europene și SUA, documentația de reglementare privind utilizarea gazelor naturale este inclusă în pachetul de standarde naționale. Și nici în Rusia toate acestea nu există. Mai mult, Federația Rusă nu a creat încă nici măcar un cadru de reglementare care să reglementeze utilizarea metanului ca combustibil pentru motor. De aici și incidentele în care companiile care transportă metan comprimat sunt nevoite să picteze inscripția „propan-butan” pe transportatoarele de gaz pentru a evita disputele cu poliția rutieră, ai căror angajați sunt la curent cu reglementările de transport GPL, dar percep transportul de GPL. GNC nereglementat aproape ca transportul dinamitei.

La sfârșitul anului 2010, prim-ministrul rus Vladimir Putin a ținut o întâlnire privind dezvoltarea industriei gazelor pentru perioada până în 2030, care a dus la următoarele măsuri de stimulare pentru tranziția la vehiculele pe gaz:

Apariția Legii federale „Cu privire la utilizarea combustibililor pe gaz”;

Evaluarea cuprinzătoare a cererii de echipamente pentru motoare cu gaz până în 2030;

Formarea unui organism național de coordonare;

Monitorizarea implementării Legii federale nr. 261 „Cu privire la economisirea energiei și creșterea eficienței energetice și la introducerea de modificări la anumite acte legislative ale Federației Ruse” și ordinele Guvernului Federației Ruse din 17 noiembrie 2008 nr. 1662-r și 1663-r;

Pregătirea programului țintă federal „Combustibil alternativ pentru transport și mașini agricole pentru 2012 - 2020”. și Programul țintă federal „Olimpiadele albe - Combustibil albastru”;

Ordin guvernamental pe termen lung pentru achiziționarea de vehicule cu butelie pe gaz pentru sectorul public.

1 Industria gazelor naturale, 2011, nr. 3

Hidrocarburile gazoase extrase din zăcămintele de gaze și gaze condensate sunt de obicei numite gaz natural în sine. Gazul natural este în prezent unul dintre principalii combustibili industriali de uz casnic și ecologic. De asemenea, este folosit ca materie primă pentru producerea de hidrogen, negru de fum (funingine), etan, etilenă și acetilenă.

Gazul natural este format în principal din alcani, reprezentați în primul rând de hidrocarburi normale cu numărul de atomi de carbon de la 1 la 4 (C G C 4) și izobutan.

Componenta principală a gazelor naturale uscate este metanul (93-98%), în care raportul H:C este de 33%. Componentele de hidrocarburi rămase sunt conținute în cantități mai mici. Alcanii gazoși din gazele naturale au puncte de fierbere la presiune normală de la -162 C până la 0 C.

Dacă în secolul al XX-lea atenția principală în lume a fost acordată studiului, explorării și dezvoltării zăcămintelor de gaze naturale, care sunt acumulări convenționale (tradiționale) de hidrocarburi care conțin gaze, atunci în secolul al XXI-lea situația economică necesită deja o întoarcere. la resursele potențiale semnificative de gaze naturale conținute în surse neconvenționale, în primul rând total la hidrați de gaze naturale (GH). GG-urile sunt o sursă de gaz natural foarte semnificativă și încă puțin dezvoltată pe Pământ. Ele pot fi un adevărat competitor al zăcămintelor tradiționale datorită resurselor lor enorme, distribuției largi, apariției superficiale și stării concentrate a gazului (un metru cub de hidrat de metan natural în stare solidă conține aproximativ 164 m de metan în fază gazoasă și 0,87 m). de apa).

Au trecut câțiva ani de când au fost descoperite primele zăcăminte de hidrați de gaze naturale. Prioritatea în descoperirea lor revine oamenilor de știință ruși. În martie 2000, o expediție ruso-belgiană a descoperit un depozit unic de hidrați de gaz în sedimentele de apă dulce din fundul lacului Baikal, la o adâncime de câteva sute de metri de suprafața apei. Pentru prima dată, din fundul lacului au fost recuperate cristale mari de hidrați de gaz, de până la 7 cm.

Studiile efectuate în diferite regiuni ale lumii au stabilit că aproximativ 98% din resursele de hidrocarburi sunt situate în apele oceanului mondial (în largul coastelor Americii de Nord, Centrale și de Sud, Japoniei, Norvegiei și Africii, precum și în Marea Caspică). și Marea Neagră) la adâncimi de apă de peste 200 -700 m și doar 2% - în părțile subpolare ale continentelor. Conform estimărilor medii ponderate, resursele zăcămintelor de hidrați de gaz sunt de aproximativ 21.000 de miliarde de m3. La nivelul actual al consumului de energie, chiar și folosind doar 10% din resursele de hidrat de gaz, lumea va fi asigurată cu materii prime de înaltă calitate pentru producția de energie ecologică timp de 200 de ani.

Potrivit Consiliului Mondial al Energiei, până în 2020, gazele naturale se prezintă drept cel mai avansat combustibil tehnologic pentru motoarele cu ardere internă atât din punct de vedere al pregătirii vehiculelor, necesitând costuri minime pentru transformarea unui vehicul din combustibil lichid în combustibil gazos, cât și din punct de vedere natural. rezerve de gaze.

Atât mașinile pe benzină, cât și mașinile pe benzină emit aproximativ aceeași cantitate de hidrocarburi în atmosferă.În același timp, nu hidrocarburile în sine sunt periculoase pentru sănătatea umană, ci produsele lor de oxidare. Un motor care funcționează pe benzină emite o mulțime de hidrocarburi diferite, iar un motor pe gaz emite metan, care dintre toate hidrocarburile saturate este cea mai rezistentă la oxidare. Prin urmare, emisiile de hidrocarburi de la un vehicul pe gaz sunt mai puțin periculoase.

Rusia ocupă primul loc în lume în ceea ce privește rezervele de gaze naturale (în principal metan) și producția acestuia.

Ponderea gazelor naturale în balanța mondială de combustibil și energie este foarte modestă - 23%. Și rata de creștere a industriei de gaze în majoritatea țărilor lumii este, de asemenea, scăzută. Excepție fac țări precum Rusia, Țările de Jos, Norvegia și o serie de altele, în care se poate considera că „epoca petrolului” a fost înlocuită cu „epoca gazelor naturale” sau „epoca metanului”.

Când folosiți gaz în motoarele cu carburator, 1 m 3 din acesta pentru camioane, în medie, înlocuiește 1 litru, iar pentru autoturisme - 1,2 litri de benzină.

Utilizarea GNC în transportul rutier poate asigura crearea de vehicule cu o putere cu 30-40% mai mare decât vehiculele moderne pe benzină, cu o eficiență efectivă de până la 38-40%, crescând în același timp durata de viață a motorului de 1,5 ori. iar perioada de schimbare a uleiului de două ori.

Principalul dezavantaj gazul natural ca combustibil pentru motor se află în principal în densitatea sa de energie volumetrică mai mică (de 1000 de ori) comparativ cu combustibilii petrolieri lichizi - 0,034 MJ/l pentru gaze naturale, 31,3 și 35,6 MJ/l pentru benzină și motorină.

Gazul natural în sine este un combustibil foarte voluminos, deoarece densitatea sa este de șase sute de ori mai mică decât cea a benzinei. Pentru a-l depozita în stare comprimată, trebuie să folosiți cilindri speciali, destul de grei. Buteliile masive de gaz instalate pe un vehicul îi măresc greutatea și îi reduc capacitatea de transport. Gazul comprimat este stocat în principal în butelii metalice. raportul optim de compresie ridicat al motoarelor pe benzină nu este stabilit din cauza necesității de a menține capacitatea de a trece rapid la benzină, ceea ce duce la o scădere a puterii motorului (până la 20%), în urma căreia viteza maximă scade cu 5-6%, ceea ce face dificilă pornirea motorului în sezonul rece (sub 0 °C), ceea ce se explică prin temperatura mai mare de aprindere și autoaprindere a gazului natural, prin urmare încălzitoarele cu combustibil pe gaz sunt prevăzute în putere. circuit de alimentare; în absența încălzirii, este posibil să porniți motorul cu combustibil ulei și apoi să treceți la gaz după ce motorul s-a încălzit; proiectarea sistemului de combustibil devine mai complicată, greutatea acestuia crește, iar volumul și costul întreținerii și reparațiilor crește cu 3-10%;

Conform normelor de siguranță, gazul trebuie eliberat înainte de a parca mașina, și mai ales în garaj. Și la începutul zilei de lucru, trebuie să mergeți la o stație de benzină specializată pentru a alimenta cu combustibil lichid, ceea ce este foarte incomod.

Convertizoarele catalitice ale gazelor de eșapament ale vehiculelor proiectate pentru benzină sunt ineficiente în reducerea oxizilor de azot și a metanului atunci când funcționează cu gaz natural. Sunt necesare îmbunătățiri ale motoarelor și convertoarelor catalitice. Din punct de vedere al securității mediu inconjurator un motor pe gaz cu un convertor catalitic variabil în trei trepte ar putea fi soluția cea mai promițătoare pentru a obține o reducere a emisiilor tuturor poluanților cu peste 90%.

Utilizarea gazului natural în motoarele diesel este dificilă din cauza temperaturii sale de autoaprindere relativ ridicate și a numărului de cetan corespunzător scăzut. Pentru a depăși această dificultate, se folosește un așa-numit sistem de combustibil dublu - o cantitate mică de combustibil diesel este injectată în camera de ardere ca încărcătură pilot, iar apoi este furnizat gaz natural comprimat. Uneori este necesar să instalați un sistem de aprindere prin scânteie. Motoarele diesel care funcționează pe gaz natural sunt utilizate pe scară largă în industria gazelor în sine în unitățile de pompare a gazului cu piston și motogeneratoare cu aprindere prin scânteie și precamera-torță.

Trebuie menționat că combustibilul gazos este singurul tip de combustibil alternativ pentru care problemele tehnice și de mediu de utilizare au fost în mare măsură rezolvate în Rusia, deși anumite dificultăți sunt cauzate de ruperea psihologiei consumatorului, care este prejudiciat față de combustibilul neobișnuit.

Utilizarea GNC în aviație face posibilă schimbarea radicală a caracteristicilor de mediu ale gazelor de eșapament, eliminarea penuriei de combustibili pentru aviație pentru multe decenii și reducerea semnificativă a costurilor cu combustibilul.

O analiză a perspectivelor de utilizare a gazelor naturale pe nave a arătat că acest tip de transportator de energie poate fi recomandat pentru utilizare numai pe navele de serviciu și flotei auxiliare.

1.1.2 Gaze cu conținut de metan din straturile de cărbune și hidrosferei subterane

Uz practic a găsit metan de la mine de cărbune produs din roci de cărbune. Recent, a fost clasificat cu siguranță ca un tip alternativ de combustibil pentru automobile. Cantitatea sa este comparabilă cu resursele de cărbune (104 miliarde de tone).

Deși în lume se produce puțin metan de la mine de cărbune, acesta a fost deja folosit. Până în 1990, în SUA, Italia, Germania și Marea Britanie, peste 90 de mii de mașini funcționau cu metanul din mine de cărbune. În Marea Britanie, de exemplu, este utilizat pe scară largă ca combustibil pentru autobuzele obișnuite în regiunile producătoare de cărbune ale țării. Conținutul de metan din gazul de mină variază de la 1 la 98%. Ca combustibil pentru motoare, cel mai mare interes este în gazele extrase din straturile de cărbune, în afara zonelor de influență a exploatărilor miniere, folosind tehnologii de extragere a cărbunelui-gaz. Esența unui astfel de câmp este extracția gazului prin puțuri forate de la suprafață, folosind metode de stimulare a recuperării gazelor, în timp ce gazul de mină conține 95-98% metan, 3-5% azot și 1-3% dioxid de carbon.

În Rusia, metanul din minele de cărbune ca tip de combustibil energetic și materie primă chimică atrage atenția din punctul de vedere al rezervelor potențiale care au fost identificate până în prezent.

Trebuie remarcat faptul că conținutul de gaze inflamabile din straturile de cărbune depinde de adâncimea exploatării rezervelor și crește pe măsură ce crește. Acest lucru duce la o creștere a intensității și volumului eliberării gazelor în minele.

În prezent, în Rusia, metanul de mină conținut în straturile de cărbune și rocile din jur este extras la suprafață de stații de pompare cu vid prin puțuri special forate și este eliberat din spațiul minelor în atmosferă prin sistemul de ventilație.

În toate cazurile, utilizarea unui amestec metan-aer ca combustibil energetic este determinată de compoziția acestuia, adică. raportul dintre metan ca atare și aer. Raportul procentual al acestor componente determină valoarea energetică a amestecului metan-aer și posibilitatea utilizării acestuia, în special în ceea ce privește pericolul de explozie în timpul arderii.

Practica a confirmat că un amestec metan-aer cu un conținut de metan cuprins între 2,5 și 30%, conform clasificării existente, este clasificat ca fiind substandard și este exploziv atunci când este ars, iar amestecurile care conțin metan pur mai puțin de 2,5 și peste 30% sunt sigure. când este ars în centrale electrice. Ambele amestecuri sunt cu siguranță surse potențiale de combustibil energetic.

Utilizarea tehnică a unui amestec metan-aer substandard este de a aduce conținutul de metan pur la niveluri standard (peste 30% și mai puțin de 2,5%). Acest lucru se poate realiza, în primul rând, prin îmbunătățirea sistemelor de degazare, permițând menținerea conținutului de metan din amestec peste 30%. Dar implementarea acestei căi, judecând după ponderea metanului de mină substandard în structura generală a producției de metan, are anumite dificultăți. A doua modalitate este de a crește concentrația de metan prin adăugarea de gaz natural în amestec. A treia direcție - reducerea concentrației de metan la limita inferioară de explozie prin diluarea amestecului cu aer - este cea mai simplă pentru implementare practică.

În prezent în Rusia cel mai bun succesîn degazarea și utilizarea metanului din minele de cărbune s-au realizat în bazinul Vorkuta, unde este utilizat în cazane, boiler și uscătoare. Tehnologiile moderne fac posibilă extragerea eficientă a metanului din straturile de cărbune de mică adâncime de grosime mare și saturație mare de gaz, unde este posibil să se utilizeze metode de intensificare a fluxurilor de gaz către față. Doar câteva regiuni cu cărbune gazos din lume îndeplinesc aceste condiții, prin urmare, în ciuda resurselor mari de metan din stratul de cărbune, este puțin probabil ca producția reală de gaze în următorii ani să depășească 5-10% din producția totală de gaze.

Dizolvat în apă A gazele dispersate ale hidrosferei subterane(până la adâncimi de 4500 m) sunt distribuite aproape peste tot în scoarța terestră. Resursele totale de gaze din apele subterane la adâncimi de 4500 m, conform estimărilor VNIGRI, ajung la 10.000 trilioane m\ și la adâncimi, în medie, nu depășesc 10 km,

Hidrosfera subterană a Pământului, datorită solubilității ridicate a hidrocarburilor și a altor componente gazoase din ea, în timpul geologic se află într-o stare de saturație permanentă, uneori progresivă a gazelor, predominant cu hidrocarburi, ceea ce are ca rezultat inevitabil formarea de zone de saturație extremă a gazelor. . Studiul unor astfel de zone, care acum au fost stabilite în mod fiabil în cadrul platformelor tinere, precum și a celor care au existat în stadiile antice de dezvoltare a unui număr de regiuni, face posibilă dezvăluirea naturii conexiunilor geochimice dintre zăcămintele de hidrocarburi și gaze. ape subterane saturate.

Volumul cercetărilor științifice în domeniul hidrogeologiei petrolului și gazelor este stabilirea unui model general conform căruia zăcăminte industriale de gaze și, eventual, petrol," sunt o consecință a procesului global de saturare cu gaze a hidrosferei subterane.

Modelul schematic de mai sus corespunde destul de strâns condițiilor naturale ale următoarelor provincii și regiuni gazoase specifice.

Biogaz

Anterior, nimeni din Rusia nu se gândise serios la combustibilii gazoși din resursele locale. O țară cu rezerve mari de petrol și gaze și-ar putea permite acest lucru. În țările care nu au resurse naturale, de la mijlocul anilor 1980, toate sursele locale potențiale de combustibili alternativi au fost înregistrate și puse în producție. Acestea includ, în primul rând, diverse tipuri de biomasă de origine vegetală și animală.

Biogazul este un amestec de metan și dioxid de carbon format în timpul fermentației metanului a diferitelor biomase. Fermentarea metanului - rezultatul unei biocenoze naturale a bacteriilor anaerobe - are loc la temperaturi de la 10 la 55 ° C în trei intervale: 10...25 ° C - psihrofil; 25,40 °C - mezofil; 52...55 °C - termofil. Umiditatea sistemului variază de la 8 la 99 %, valoarea optimă este 92 - 93%. Conținutul de metan al biogazului variază în funcție de compoziție chimică materii prime și poate fi de 50-90%.

Biogazul, din punctul de vedere al producției industriale și al utilizării în motoarele vehiculelor, prezintă un interes practic serios pentru Rusia. La noi se acumulează anual până la 300 de milioane de tone (prin substanță uscată) deșeuri organice: 250 de milioane de tone în producția agricolă, 50 de milioane de tone sub formă de deșeuri solide. Aceste deșeuri sunt materii prime excelente pentru producția de biogaz. Volumul potențial de biogaz produs anual ar putea fi de 90 de miliarde de m3, adică 40 de milioane de tone echivalent petrol în valoare de 20 de miliarde de euro. Valoarea potențială totală a volumului produs de biocombustibili (syngas și biogaz) ar putea ajunge la 35 de miliarde de euro pe an.

Fermentarea deșeurilor se realizează cel mai bine în digestoare - rezervoare metalice sau din beton armat cu încălzire și amestecare.

Pentru a produce biogaz din deșeurile solide municipale (DSM), acesta este mai întâi zdrobit și apoi amestecat într-un digestor cu nămolul de epurare din rezervoarele de decantare ale instalațiilor de tratare. Gazele conțin până la 50% metan, 25% dioxid de carbon, până la 2% hidrogen și azot. Această tehnologie este folosită pe scară largă în străinătate - în SUA, Germania, Japonia, Suedia.

Biogazul este unul dintre cele mai promițătoare tipuri de carburanți produse din materii prime locale din punct de vedere al producției industriale și al utilizării în motoarele vehiculelor. Într-o perioadă scurtă de timp, în multe țări din întreaga lume a fost creată o întreagă industrie de producție de biogaz.

O parte semnificativă din biogazul produs este folosită pentru a produce energie electrică.

Dintre țările industrializate, locul lider în producția și utilizarea biogazului aparține Danemarcei

După cum arată practica, ieșirea gazelor de canalizare de la o stație de procesare alimentată de rețeaua de canalizare care servește localitate cu o populație de 100 de mii de oameni, ajunge la peste 2500 m 3 pe zi, ceea ce echivalează cu 2000 de litri de benzină.

Producția de biogaz include, de asemenea, producția de gaz de depozit sau biogaz din deșeurile de la depozitele de deșeuri. În prezent, în multe țări, se creează spații de depozitare special echipate pentru deșeurile solide municipale în vederea extragerii biogazului din acestea pentru producerea de energie electrică și termică. În agricultură sunt disponibile cantități semnificative de materii prime pentru fermentare.

Tehnologiile de biogaz sunt eficiente în orice regiune climatică uriașa Rusie. În acest fel, sunt deja produse combustibil gazos și îngrășăminte organice extrem de eficiente, atât de necesare pentru agricultura rusă modernă.

Cu toate acestea, crearea de motoare de vehicule care funcționează pe gaz cu putere calorică scăzută, precum biogazul, prezintă anumite dificultăți. Prin urmare, este mai convenabil să folosiți nu biogazul, ci biometanul obținut din acesta. Pentru a face acest lucru, CO2 și alte impurități sunt îndepărtate din biogaz. Gazul rezultat (biometan) contine 90-97% CH4 si are o putere calorica de 35-40 MJ/m3. Biogazul poate fi purificat din dioxid de carbon căi diferite. Cele mai frecvente: spălarea cu gaz cu absorbanți de lichid (de exemplu, apă), înghețarea, adsorbția la temperaturi scăzute.

Biometan, ca altele combustibili gazosi, are o concentrație de energie volumetrică scăzută.

Gaze lichefiate

Informații conexe.