Сжиженный метан как транспортное топливо
Потенциальные возможности использования сжиженного метана в качестве топлива для различных транспортных средств очень велики. Даже без учета перспективного развития транспортных средств можно утверждать, что на сжиженных природном и нефтяном газах как на основном топливе могут работать двигатели легковых и грузовых автомобилей, автобусов, двигатели железнодорожных локомотивов, машины океанских судов и судов внутренних линий.
При использовании СПГ уменьшаются затраты на профилактический осмотр и ремонт двигателей подвижного транспорта, что положительно сказывается как на экономии средств от ремонта, так и на большей длительности безремонтного пробега автотранспортных средств. Кроме того, снижается степень загрязнения воздуха выхлопными газами.
Наиболее эффективно сжиженный метан в качестве горючего применять на железнодорожном транспорте (локомотивы с газотурбинными двигателями, имеющие высокий коэффициент использования).
В качестве топлива сжиженный природный газ используется непосредственно на СПГ-танкерах, на которых перевозятся большие объемы СПГ в отдаленные уголки земного шара. Большой интерес представляет использование паров сжиженного газа из метановых резервуаров в качестве топлива для метановозов.
Сжиженный метан – топливо, которое может применятся на большинстве видах транспорта: как для грузовых автомашин и автобусов, так и для сверхзвуковых самолетов, для водного и железнодорожного транспорта. Стоит отметить, что использование сжиженного метана в качества моторного топлива более эффективно в сравнении со сжиженным нефтяным газом (СНГ) и бензином. Как известно, двигатели, работающие на бензине, сильно загрязняют воздух. Благодаря своему химическому составу СПГ является эффективным топливом, значительно меньше загрязняющим атмосферу.
Одной из наиболее интересных проблем, разрабатываемых в газовой промышленности, является использование сжиженного метана в качество топлива для авиационных двигателей. Сжиженный метан считается лучшим реактивным топливом. Использование его в качестве реактивного топлива приводит к увеличения полезной нагрузки самолета, повышению скорости и снижению эксплуатационных затрат.
Имея наивысшую теплотворную способность среди природных углеводородов, метан позволяет улучшить показатель удельного расхода топлива примерно на 13%.
Однако, СПГ имеет следующий недостаток: он быстро образует пар при сжигании, так как закипает при температуре около –162°С. С другой стороны, он обладает значительными преимуществами:
- труднее всего воспламеняется в сравнимых условиях;
- значительно легче воздуха при температуре окружающей среды;
- дает больший охлаждающий эффект;
- не является токсичным; предохраняет топливную систему от коррозии и загрязнений;
- горит с менее разрушительным пламенем, чем реактивное топливо;
- не образует воспламеняющейся смеси в резервуаре, если хранить в парообразном состоянии.
Сжиженный метан значительно превосходит реактивное топливо. Он не выделяет дыма при сжигании и его можно использовать для охлаждения греющихся металлических частей выхлопной системы, являющихся первичными источниками инфракрасной радиации. И, наконец, при применении метана увеличивается срок службы оборудования самолета.
Как известно, при сжигании СПГ выделяется на 15% больше тепла в расчете на 1 кг веса по сравнению с авиационным керосином. Таким образом, даже при идентичном типе двигателя и том же тепловом к.п.д. удельный расход топлива улучшается на 16%, если в качестве топлива используется сжиженный метан.
Проведенные эксперименты с сотнями газотурбинных двигателей авиационного типа, работавших на природном газе, доказали, что в данном случае происходит более чистое сгорание топлива и более равномерное распределение тепла. Только за счет этого можно повыситьтемпературу газового потока на 110-176°С без увеличения температуры деталей турбины, которая определяет ресурсы самого двигателя и вспомогательных систем.
Если в качестве топлива используется сжиженный природный газ, то только за счет его возможности охлаждать металлические части двигателя можно добиться значительных преимуществ в технической характеристике и эксплуатационных качествах газотурбинных двигателей, что характерно для ракетных двигателей, сжигающих жидкий кислород и жидкий водород. Хладопроизводительность СПГ в 6 раз выше хладопроизводительности керосина.
Положительным свойством СПГ является не только то, что он находится в топливном баке при очень низкой температуре (около –160°С), но также и то, что этот вид топлива представляет собой очень стабильное соединение, которое может нагреваться до температуры 650°С. Только после этого происходит его частичный распад. Реактивнее же топливо не может нагреваться без разложения до температуры выше 250°С.
При охлаждении камеры сгорания газотурбинного двигателя и лопаток турбины сжиженным природным газом температуру газа, поступающего в турбину, можно повысить с 1093°С до 1927°С. Соотношение горючего и воздуха в смеси может приближаться к стехиометрической величине, теоретически равной около 2500°С.
Двигатели вертолетов, охлаждаемые топливом и сконструированные специально с целью максимального использования всех преимуществ исключительно высокого уровня температуры и значительно более высокие степени сжатия, могут обеспечить к.п.д. свыше 35%. В связи с этим удельный расход топлива уменьшается на 30-50%.
Уменьшение удельного расхода топлива является наиболее важным преимуществом двигателя вертолета, работающего на сжиженном природном газе. Другое важное преимущество заключается в сокращении удельного расхода воздуха двигателем примерно на 30-40%. Следовательно, существует возможность уменьшить размер двигателя при той же мощности.
Как известно, половина шумовой энергии вертолета образуется в результате выхлопа. При переходе на СПГ в качестве топлива значительно сокращается шум двигателя в результате уменьшения силы выхлопа отработанных газов. Таким образом, даже при увеличении мощности двигателя производимый им шум будет меньше.
Хотя теплосодержание СПГ на 15% выше, чем авиационного керосина в расчете на единицу веса, плотность сжиженного газа (424 г/л) значительно ниже плотности керосина (780 г/л). Теплосодержание СПГ на единицу объема фактически на 40% ниже по сравнению с теплосодержанием авиационного керосина. Это значит, что с увеличением теплового к.п.д. уменьшается вес горючего, хранимого на борту самолета, а объем баков остается почти тот же.
Сжиженный природный газ в отличие от авиационного керосина не имеет запаха и не токсичен.
При замене реактивного топлива сжиженным природным газом в выхлопных газах не содержится ни сажи, ни серосоединений. Значительно уменьшается также содержание окиси углерода. При работе двигателя на СПГ выхлопные газы практически не содержат олефиновых углеводородов, которые под действием солнечного света соединяются с окислами азота и образуют наиболее неприятную по запаху и вредную для здоровья часть выхлопных газов.
Таким образом, в отличие от других видов топлива сжиженный природный газ является дешевым и удобным в употреблении топливом,. гарантирующим повышение эксплуатационных качеств летательных аппаратов.
Источник: «Производство и использование сжиженных газов за рубежом (Обзор зарубежной литературы)» (Москва, ВНИИОЭНГ, 1974)
Сжиженный природный газ – топливо будущего
Транспортная отрасль уже давно пытается решить проблему сокращения выбросов выхлопных газов. Одним из возможных выходов стало использование альтернативных видов топлива – этанола или биодизеля. Грузовики могут ездить на каждом из них. Однако для российского рынка наибольший потенциал имеют автомобили на сжиженном природном газе (СПГ) – метане, 40% мирового запаса которого сосредоточено в России.
Что такое СПГ
СПГ расшифровывается как сжиженный природный газ. Также можно встретить термин «сжиженный метан», который является основным компонентом СПГ (от 90% до 98%). Для получения СПГ природный газ охлаждают до температуры -161,5°С. Благодаря конденсации, его объем уменьшается в 600 раз (!). Современные технологии позволяют хранить СПГ около 100 дней.
Преимущества использования СПГ для большегрузного транспорта
За последние 4 года российский парк машин, работающих на газомоторном топливе, вырос примерно в полтора раза – до 160 000 транспортных средств. Предположительно, к 2025 году их будет уже четверть миллиона. Чем вызван такой интерес к газовому топливу?
Меньший расход топлива
Средний расход топлива грузовиков на СПГ составляет около 25 кг на 100 км (при средней массе груза 15,3 тонн). Согласно испытаниям, проведенным Scania, СПГ наиболее рентабелен для транспортных средств весом до 13,8 тонн. Чем тяжелее транспортное средство, тем менее выгоден газ по сравнению с дизельным топливом.
Экологичное решение
Транспортные средства, работающие на газе, соответствуют строгим стандартам с низким уровнем выбросов. По сравнению с дизельным топливом, СПГ выбрасывает в воздух меньше углекислого газа, оксидов серы и оксидов азота.
Согласно статистике, в 2020 году более 5 миллионов тонн загрязняющих веществ попало в атмосферу из-за автомобильного транспорта в России. По данным Автостата, стандартам Евро-5 и выше в России соответствуют только 3,5% парка автобусов, 8% грузовых автомобилей, 8% легких коммерческих автомобилей и 22,6% легковых автомобилей. По состоянию на 1 января 2021 года более половины российского грузового автопарка не соответствует нормам Евро-2. Поэтому проблемы токсичности транспорта и объемы имеют одно из приоритетных направлений.
Большее расстояние на одном баке
Большегрузные автомобили, работающие на СПГ, могут проехать до 1 500 км на одной заправке. В этом преимущество этого вида топлива перед КПГ (компримированным природным газом) и электродвигателем.
Низкий уровень шума
Автомобили, работающие на сжиженном метане, тише, чем дизельные авто. Это намного комфортнее для водителя и экологичнее – для окружающей среды. Особенно, если речь идет о грузовиках, передвигающихся по городу.
Не нужно использовать AdBlue
В большинстве двигателей, работающих на СПГ, AdBlue не требуется, так как природный газ при сгорании не выделяет вредных химических веществ. В долгосрочной перспективе это дает дополнительную экономию средств для перевозчика.
Заправки в России
В российской сети приема карты насчитывает свыше 1 000 точек обслуживания, где можно заправиться газомоторным топливом. С их расположением можно ознакомиться на сайте, выбрав фильтр по типу топлива.
Количество станций СПГ будет только увеличиваться, учитывая повышенный спрос. Способствовать этому будет и растущее внимание к вопросу со стороны правительства. Разработанная Минэнерго при участии Минпромторга и Минтранса шестилетняя программа «Развитие рынка газомоторного топлива» до 2024 года предполагает выделение из бюджета 174,7 миллиарда рублей.
Программой также предусмотрена компенсация нефтяным и газовым компаниям до 40% расходов на строительство новых газовых заправок (всего планируют построить 1,3 тысяч точек). Еще 67,5 миллиардов рублей Минпромторг планирует потратить на поддержку газового автопарка.
Минусы СПГ
Как и любой вид топлива, СПГ также имеет свои недостатки. Среди них – потеря энергии во время простоев. Газ нельзя долго хранить в баке грузовика, который по каким-то причинам не находится в движении. После длительного простоя СПГ необходимо заменить.
Грузовик с двигателем на газу значительно дороже дизельного аналога – примерно на 2 миллиона рублей. Да и затраты на его обслуживание выше, например, за счет частой замены свечей.
Кроме того, несмотря на популярность автомобилей на газу, точек их обслуживания по-прежнему не хватает. Строительство станций СПГ обходится недешево. Поэтому большинство компаний, решивших строить такие станции, получают дополнительную поддержку из государственных средств.
По разным оценкам, на мировую транспортную отрасль приходится от 15 до 20% глобальных выбросов углекислого газа. И в эпоху борьбы за экологию перевозчики будут вынуждены перейти на альтернативные виды топлива.
По оценкам специалистов ООО «Газпром газомоторное топливо», потенциальный спрос на сжиженный природный газ в качестве моторного топлива в России к 2030 году составит 5,2 миллионов тонн в год. При этом, вероятно, транспортные средства на СПГ избавят от платы за проезд или введут для них льготные условия. Поэтому такие грузовики смогут получить большее распространение и в России.
Жидкий или газообразный метан, что лучше и почему
Сравнение газообразного и жидкого метана становится все более актуальным в автомобильном мире. коммерческий и промышленный, где присутствуют оба типа источника питания, даже если жидкий в настоящее время зарезервирован для тяжелых транспортных средств, которые в некоторых случаях, например, в Iveco Stralis, могут предложить одно или другое или все же оба решения. Но какие у них характеристики?
Естественно, КПГ
Метан в газообразном состоянии, обозначается инициалами CNG (сжатый природный газ), давно используется для автомобилестроения: га большие преимущества такие как отличная теплотворная способность, низкие выбросы по сравнению с другими видами топлива e более низкие затраты, он также не требует транспортировки, чтобы добраться до АЗС, он попадает туда по трубопроводам.
Жидкий метан или СПГ
Жидкий метан, аббревиатура СПГ (сжиженный природный газ), является ли метан определенной процедурой разжижение которое происходит при его сжатии при очень низких температурах (-161 °). Это преобразование делает его более легко транспортируется на большие расстояния, просто подумайте, что с 600 литров Из газообразного метана создается только один литр сжиженного газа, что представляет собой значительную концентрацию энергии в небольшом пространстве.
Возможен жидкий метан нести в местах, недоступных для трубопроводов, в основном по морю, но также и по суше, и затем может быть возвращено в газообразное состояние (регазификация) для распределение в сервисных сетях.
Использование в автомобилестроении
Газообразный метан издавна был принцем альтернативные виды топлива: менее распространен, чем сжиженный нефтяной газ (который в любом случае получают из нефти и поэтому не приносит большой пользы окружающей среде), однако он получил все большее согласие именно благодаря сочетанию низкая стоимость и более низкие выбросы, сначала на частных автомобилях, а затем постепенно на легких, средних и тяжелых коммерческих транспортных средствах, которые также получают выгоду от более высоких шум двигателей.
Однако в последнее время в основном суи тяжелыйжидкий метан находит все больше и больше места, что благодаря его более концентрированной форме позволяет автономию транспортных средств почти вдвое по сравнению с газообразным, с пиками от 1.100 до 1.600 км, ставя себя в качестве более чем действенной альтернативы дизельному топливу для автомобилей, предназначенных для длинные дистанции.
Чисто, действительно, очень чисто
По сравнению с дизельным двигателем выбросы диоксид азота (NO2) метана ниже, чем 90% в то время как частицы твердых частиц практически равны нулю, что также упрощает i выхлопные системы и очистка газа, устраняет необходимость добавки и снижает потребность в обслуживании. Для CO2, в целом процессе «от скважины к рулю», то есть от производства до конечного потребления, уменьшается на 10-15% если используется метан из «ископаемых» месторождений, и его можно уменьшить на 95% для биометана.
Общие преимущества и недостатки
Среди преимуществ газа в обеих формах: цена к насосу, который более или менее одинаков: один кг жидкого или газообразного метана обеспечивает расстояние, аналогичное литру дизельного топлива (чуть менее 4 км на автомобилях класса 12-18 т), но стоит без НДС примерно На 50 центов меньше. Однако в настоящее время экономия только на топливе, потому что газовые модели по-прежнему стоят, так как 50% до 90% больше, чем у дизельного двигателя аналогичной мощности.
Сеть в процессе становления
Основной проблемой остается сеть распределение, более развитые для газа и даже там, где не капиллярно, на территории Италии, где большинство заводов по-прежнему сосредоточено в несколько регионов такие как Эмилия-Романья, Тоскана, Венето, Ломбардия.
Жидкая, недавно появившаяся в автомобилестроении, сейчас еще более популярна. обездоленный с точки зрения тиража, даже если в последние годы он уже значительно вырос: подумайте, первый завод открылся в 2014 а сегодня они в эксплуатации 63 и еще сорок в стадии строительства.
Источник https://lngas.ru/natural-gas-lng/szhizhennyj-metan-transportnoe-toplivo.html
Источник https://e100online.ru/blog/strategiya/szhizhennyj-prirodnyj-gaz-toplivo-budushchego
Источник https://avtotachki.com/zhidkiy-ili-gazoobraznyy-metan-chto-luchshe-i-pochemu/
