К.В. Анисимов, И.В. Ворошилов, П.Б. Шулекин
Кубанский государственный университет
Интерес к применению газообразного топлива появился более двухсот лет назад. Впервые газ был использован в качестве топлива для фонарей, освещающих улицы, жилые и фабричные здания в Европе в конце XVIII века. Применяемый для освещения газ получил название «светильный». Светильный газ представлял собой смесь из метана, водорода и других горючих газов, получаемую пиролизом различных фракций нефти.
В 1861 году Ж. Ленуар (Франция) впервые использовал светильный газ в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, которые появились к этому времени. В те годы газ хранился и использовался при атмосферном давлении. В 1856 году во Франции начали проводить эксперименты по компримированию (сжатию) светильного газа, а уже в 1872 году впервые попробовали использовать его в двигателях внутреннего сгорания на транспорте [1]. Из-за несовершенства применяемой технологии использование газа на транспорте не получило распространения в эти годы. Работы в данном направлении были продолжены в 1915 году и с этого времени в качестве топлива начали применять не только светильный, но и природный газ.
Активные исследования и эксперименты по переводу транспорта на компримированный газ начали системно вестись с 1925 года. Положительные результаты многочисленных опытов позволили вскоре запустить в Европе в крупносерийное производство автомобили, работающие на газомоторном топливе. Такие автомобили оборудовались специальными газобаллонными системами. С этого же времени начали строительство газонаполнительных станций, предназначенных для компримирования газа до 20 МПа и подачи его в баллоны, установленные на автомобилях.
Природные горючие газы представляют собой смесь углеводородных газообразных соединений, образовавшихся в недрах при анаэробном разложении органических веществ. Основной составной частью природного горючего газа является метан, на его долю приходится обычно более 90% (до 98%) от общего состава смеси [2]. Таким образом, добываемый природный газ после компримирования и осушки практически готов к применению в качестве газомоторного топлива – компримируемого природного газа (КПГ).
Метан - бесцветный газ, легче воздуха, обладает высокой теплотворной способностью, приблизительно в 2,5 раза выше, чем у каменного угля. При использовании метана в качестве топлива в двигателях внутреннего сгорания не образуется нагара, не происходит разжижение моторного масла, сокращается износ поршней и цилиндров, увеличивается ресурс двигателя. А если учесть низкую себестоимость метана, становится очевидной экономическая эффективность его использования. Важным преимуществом метана является возможность его использования при крайне низких температурах за полярным кругом, при которых необходимо использовать специальные зимние марки пропан-бутана и дизельного топлива, либо они вообще неприменимы.
Массовое применение газомоторного топлива на транспорте должно благоприятно сказаться на экологической обстановке. Уголь и нефть в процессе горения производят большой объем вредных выбросов, включая оксиды азота, диоксид серы и пепел в виде мелких частиц, которые попадая в окружающую среду, способствуют ее загрязнению. Продуктом горения метана являются диоксид углерода и водяной пар, то есть те же соединения, которые выделяет при дыхании человек, а значит, использование метана не угрожает окружающей среде.
С точки зрения безопасности метан также имеет преимущество по сравнению с нефтью и другими горючими газами, например пропаном и бутаном. Поскольку метан легче воздуха, при разгерметизации он сразу улетучивается, а следовательно – безопасен. В случае пожара, баллоны с метаном не взрываются, а выгорают, при этом газ стравливается через специальные клапаны. Согласно классификации МЧС метан относится к наиболее безопасному четвертому классу – слабочувствительным к воспламенению веществам [3].
Природный газ доставляется с месторождения непосредственно к месту заправки транспорта – на автомобильную газонаполнительную компрессорную станцию (АГНКС). Здесь газ сжимается до 20 МПа, осушается и подается под высоким давлением на газозаправочные колонки станции для наполнения топливных емкостей автомобильного транспорта.
Компримированный природный газ (метан) – один из наиболее перспективных видов топлива. Развитие рынка газомоторного топлива является актуальной государственной задачей, решение которой несет существенные экономические и экологические выгоды. На решение этой задачи направлены: распоряжение Правительства Российской Федерации от 13.05.2013 № 7672р и Перечень поручений Президента России от 14 мая 2013 г. Правительству Российской Федерации по комплексному плану расширения использования газа в качестве моторного топлива и реализации его в субъектах Российской Федерации. На сегодняшний день в Российской Федерации функционирует около трехсот автомобильных газонаполнительных компрессорных станций с суммарной проектной производительностью порядка двух миллиардов кубических метров газа в год [4].
Крупнейшими запасами природного газа владеет ОАО «Газпром», на его долю приходится 72% ресурсов России и 18% мировых запасов. Компания разработала специальную программу по развитию сети автомобильных газонаполнительных станций в регионах Российской Федерации. Согласно данной программе количество АГНКС к 2020 году будет превышать шестьсот станций.
Российский разработчик и производитель стационарных АГНКС, которые могут быть использованы для развития федеральной сети газозаправочных станций – Промышленная группа «ТЕГАС». Изготавливая автомобильные газонаполнительные компрессорные станции на базе компрессоров Краснодарского компрессорного завода, «ТЕГАС» обеспечивает высокую степень локализации производства. АГНКС «ТЕГАС» собираются из отечественных комплектующих на 80%, что позволяет предоставить качественный и оперативный сервис, наладить бесперебойную поставку запчастей.
Одним из новых направлений производства промышленной группы является изготовление мобильных АГНКС. Такие станции предназначены для заправки природным газом (метаном) газомоторного транспорта в удаленных от заправочной инфраструктуры регионах, например, вблизи нефтяных и газовых месторождений. Мобильная АГНКС транспортируется к месту назначения, подключается к газовой магистрали или газовому хранилищу и в кратчайшие сроки готова приступить к работе. Благодаря легкости транспортировки и особенностям конструкции станции, обеспечиваются: 1) высокая скорость развертывания и свертывания сети АГНКС, 2) возможность организации сети АГНКС без затрат на возведение зданий и сооружений. Также мобильная АГНКС может заменить выведенную из эксплуатации стационарную газозаправочную станцию на время ее ремонта.
В 2017 году в серию запущена мобильная АГНКС модели МКС-1,4/6,5-251. На сегодняшний день уже выпущены из производства и отправлены первому заказчику, дочернему предприятию ПАО «Газпром», четыре станции. В производстве – очередная станция.
Таким образом, учитывая экономическую и экологическую составляющие, наличие необходимого современного газозаправочного оборудования отечественного производства, а также нацеленность Президента и Правительства Российской Федерации на расширение использования газа в качестве топлива на транспорте, можно рассчитывать на дальнейшее развитие федеральной сети АГНКС и рост использования метана, как газомоторного топлива.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Беляев С.В., Давыдков Г.А. Проблемы и перспективы применения газомоторных топлив на транспорте // Resources and technology. 2010. №8. С. 13-16.
2. Трофимова Г.М., Трофимов Н.И., Бабушкина И.А., Черемисина В.Г. Метан как альтернативное топливо // Международный научный журнал «Символ науки». 2016. №11-3. С. 165-172.
3. Об утверждении методики определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах: Приказ №404 от 10 июля 2009 г.: утв. Министерство Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий. С. 1-80.
4. Экологический эффект перевода автотранспорта на газомоторное топливо в регионах Российской Федерации. Атлас / ПАО «Газпром». 2016. С. 1-45.
