Опубликовано: ГП 10-2019
Новая модель Volvo FH 460 LNG с битопливным двигателем, работающим на СПГ

Может ли СПГ стать альтернативой дизельному топливу? (Часть 1)

Владимир Чехута
Фото автора, Айдара Алеева, Роберта Яблонского, ресурса che360.com и компаний-производителей

Обществу приходится признать, что коммерческому автотранспорту требуется более чистое альтернативное топливо. Конечно, все уже наслышаны про электрический привод – он очень актуален, моден, но далеко не везде востребован. Немногие регионы готовы перейти на электротягу. К тому же в мировом автопроме не сформировались альтернативные экологически чистые решения для тяжеловозов и магистральных автопоездов. Всё упирается в запредельную цену дорогущих аккумуляторов, их огромный вес, безопасное использование и длительность процесса зарядки АКБ (см. «Транзит передовых технологий»). Причём это касается и водорода (см. «Революция Николая Первого»).

Выбор без выбора

Пока поиск оптимального решения продолжается, сжиженный природный газ (СПГ), становится самым перспективным из всех доступных альтернативных видов автомобильного топлива. Природный газ обладает огромным потенциалом и у него большая плотность энергии, сопоставимая с дизелем. Октановое число газа более сотни, что недостижимо для нефтяных источников питания. Такое вредное явление, как детонация, на двигателе, работающем на газе, сведено к минимуму.

При работе на газе образуется меньше нагара в камерах сгорания, а отработавшие газы содержат гораздо меньше вредных веществ, чем жидкие виды топлива. Газ легко смешивается с воздухом и равномерно наполняет цилиндры однородной смесью. Конструкция транспортного средства и его моторно-трансмиссионное отделение изменяются не столь значительно. Экологи даже довольны: вредное воздействие ОГ в сравнении с дизелем значительно ниже, особенно в объёме СО2.

Автомобильный спорт для КАМАЗа являлся лучшим способом прорекламировать достоинства отечественных разработок в СПГ и СУГ в международном ралли Africa Eco Race

КПГ – не панацея

Наряду с пропан-бутановыми смесями в последнее время ведутся работы с метаном. Низкая стоимость компримированного метана обусловлена его неисчерпаемыми залежами в России. Причём метан не требует больших затрат на переработку и его энергоотдача выше на 28%, чем пропан-бутановой смеси.

Метан не токсичен, не опасен для здоровья человека, не образовывает взрывоопасную концентрацию, поскольку в 2 раза легче воздуха, а температура возгорания равна 600 °С. При утечке он бесследно улетучивается.

Общеупотребимые термины и сокращения

КПГ – CNG (Compressed Natural Gas)
сжатый (компримированный) природный газ (метан): газообразные углеводороды, образующиеся в земной коре.

СПГ – LNG (Liquified Natural Gas)
сжиженный природный газ добываемый на газовых месторождениях. Получается при охлаждении природного газа до температуры –162 °C, благодаря чему его объём уменьшается в 600 раз.

СУГ – LPG (Liquified Petroleum Gas)
сжиженный попутный углеводородный газ (пропан-бутан) получаемый при добыче и переработке нефти. В жидкое состояние переводят при охлаждении до критической температуры и последующей конденсации в результате отвода теплоты парообразования.

СНГ или биогаз – SNG (Synthetic natural gas)
синтезированный нефтяной (природный, попутный) газ метан полученный из угля (CTG – coal-to-gas), нефти или биомассы (Substitute Natural Gas).

Метан в отличие от бензина не смывает масляную плёнку со стенок цилиндров, не содержит вредных примесей, негативно влияющих на детали камеры сгорания, сжигается практически полностью, не образуя нагара на поршнях, клапанах и свечах зажигания. Кроме того, он не вызывает коррозию металлов, не оставляет отложений в топливной системе, чем увеличивает срок службы двигателя в 1,5–2 раза.

Газобаллонный 19-тонный самосвал КАМАЗ-6520-34 с 300-сильным газовым двигателем оборудованный 9 баллонами «Раритек» с КПГ

КПГ послужила палочкой-выручалочкой в СНГ для целого сектора локальных перевозок (такси, автобусы, развозные грузовики), но дальнейшее продвижение на дальнемагистральных перевозках тормозится. И вот почему…

Первая проблема в хранении: дополнительные газовые сосуды съедают пространство за кабиной и на раме тягача. В баллонах, изготовленных из полимерных материалов, под высоким давлением (200–250 атм) хранится лишь незначительный объём газа и стандартный запас хода с одной заправки редко превышает 500 км. В качестве полумеры долгое время продвигалась концепция газодизельного и газобензинового транспорта и этот паллиатив до сих пор широко используется.

Топливная система седельного тягача КАМАЗ-65116-34 с КПГ включает 13 баллонов по 80 л каждый: 9 сосудов расположены вертикально за кабиной, 4 – горизонтально слева на раме. В сумме в 1040 л вместилось 208 «кубов» КПГ при давлении 200 атм. Запас хода составляет 1050 км

Холодный расчёт на СПГ

Технология сжижения природного газа предусматривает охлаждение его до очень низких температур, при которых газ переходит в жидкое состояние (LNG) и значительно уменьшается в объёме. Это означает, что автомобиль не надо оборудовать множеством газовых баллонов, ему достаточно иметь один или два криогенных топливных бака, предназначенных для хранения СПГ. Но этого объёма топлива автопоезду уже хватает для осуществления региональных и даже магистральных перевозок на значительные расстояния. То есть движение на СПГ вполне можно рассматривать, как полноценную альтернативу дизелю на маршрутах длиной в 300–1000 км с одной заправки.

Газовые СПГ-грузовики имеют два основных преимущества, и в качестве примера принято ставить в пример опыт КНР, где сейчас сконцентрирован самый большой парк автотранспорта в мире.

Перевод на газ требует установки лишь специального индикатора в кабину

В Китае, где применение СПГ в коммерческих автомобилях в последнее время очень распространилось, отмечают, что литр дизеля сейчас обходится в 7,57 юаней (73,5 руб.), в то время, как один килограмм СПГ стоит всего 4,2 юаня (40,8 руб.). В пересчёте это означает, что автоперевозчики, эксплуатирующие газовые автомобили получают экономию в размере 0,45–0,7 юаня (4,3–6,8 руб.) на каждом километре пути.

Выпуск коммерческих грузовиков в Китае в 2017 и 2018 гг., включая шасси
2017 г. 2018 г.
Всего грузовиков (кроме пикапов и SUV) 2 587 741 2 794 127
Седельные тягачи, из них: 585 193 470 283
   дизельные 527 247 418 914
   электротягачи 321 95
   газовые 57 625 51 274
Тяжёлые грузовики, из них: 564 471 642 082
   дизельные 560 527 629 172
   бензиновые 10
   электрические 184 1374
   газовые 3750 11 536
Среднетоннажные грузовики, из них: 234 013 172 573
   дизельные 232 425 171 589
   бензиновые 5 65
   электрические 1426 385
   топливные элементы 39
   газовые 157 495
Лёгкие грузовики, из них: 1 738 310 1877 752
   дизельные 1 381 399 1 391 515
   бензиновые 306 250 442 426
   гибридные 157 1044
   электрические 50 377 42 589
   газовые 127 178
Мини-грузовики, из них: 560 711 628 031
   дизельные 60 418 20 462
   бензиновые 493 023 576 231
   электрические 7270 31 338
В 2017 г. концерн XCMG для компании Jiujiang Group отгрузил сразу 300 тягачей Hanvan G7 380 с 995-литровыми сосудами под СПГ

Выхлопы газовых грузовиков и автобусов наносят намного меньший вред окружающей среде. Выполнение экологических норм Euro 5 у СПГ-транспорта вообще обходится без громоздкой системы нейтрализации и раствора мочевины. А количество СО2 в выхлопе значительно ниже, чем у дизельного двигателя.

Кроме двух главных преимуществ, есть ещё и второстепенные:

  • жидкое газовое топливо невозможно украсть;
  • зимой не нужно беспокоиться об СПГ, оно никогда не замёрзнет.

Среди мировых лидеров по числу газобаллонных автомобилей лидируют Китай (5,3 млн автомобилей), Пакистан (3,1 млн), Индия и Иран (по 4 млн). Львиная доля (60–70%) приходится на легковой транспорт.

У капотного тягача FAW Jiefang Ansett СA4181N2E5A90 место за кабиной ограничено, поэтому баки СПГ размещены на раме с обеих сторон У капотного тягача FAW Jiefang Ansett СA4181N2E5A90 место за кабиной ограничено, поэтому баки СПГ размещены на раме с обеих сторон

Чтобы понять, сколько в Китае экологически чистого коммерческого транспорта и какова его перспектива, достаточно привести свежую статистику производства. Доля газомоторной коммерческой техники в 2018 году достигла 3,27% для грузовиков и 3,22% для автобусов. Разбиение по классам, видам топлива и используемой тяги даёт богатую пищу для размышлений и о перспективе электрогрузовиков и электробусов, выпуск которых составляет 2,71% и 14%, соответственно.

Выпуск автобусов в Китае в 2017 и 2018 гг., включая шасси
2017 г. 2018 г.
Всего автобусов 526 049 454 423
Большой и особо большой класс, из них: 93 270 77 724
   дизельные 33 333 30 348
   бензиновые 38 73
   гибридные 1
   гибридные PHEV 9188 4540
   электробусы 43 371 41 114
   топливные элементы 1 175
   газовые 7339 8495
Средний класс, из них: 85 115 72 682
   дизельные 38 980 25 406
   бензиновые 4736 5428
   гибридные 3163 3661
   гибридные PHEV 35 283 34 405
   электробусы 31 240
   газовые 2922 3542
Малый класс, из них: 347 664 334 322
   дизельные 252 632 230 543
   бензиновые 66 316 54 030
   гибридные 61 3
   гибридные PHEV 299 1 472
   электробусы 26 837 22 972
   топливные элементы 98 390
   газовые 1 421 24 912
Седельный тягач Dongfeng Shiyan T7 420 6X4 LNG модели EQ4250GLN2 с рядной, 13-литровой «шестёркой» Yuchai YC6K420N-50 (420 л.с., 1800 Н·м при 1000–1500 об/мин). Мотор уровня China V (Euro 5) агрегатируется с 12-ступенчатой МКП FAST 12JSD200TA. За кабиной размещены 2 ёмкости для хранения CПГ объёмом по 450 л каждый, вмещающих 370 кг газа. Снаряжённая масса увеличилась на 650 кг и составляет 10,625 т

Несладкие контраргументы

Аксиома: успешная реализация любой затратной модели развития упирается в его масштабируемость в бизнесе. Т.е. предпринимателям для снижения рисков важно найти как можно больше потребителей и сделать технологию доступной и популярной. Перевод автотранспорта на газ при государственной поддержке необходим, но этот вид топлива не только в КНР, но и России не так распространён. АЗС с соляркой есть везде, а заправка КПГ и СПГ остаётся явлением редким.

Поэтому, во-первых, владельцу газового ТС обязательно нужно планировать новый маршрут очень тщательно.

Во-вторых, стоимость СПГ-автомобиля значительно выше дизельного аналога: сложнее конструкция и применяются оригинальные узлы, дорогие сосуды Дюара. Учитывая экономию при эксплуатации, можно сказать, что эта надбавка отобьётся, но для этого потребуется примерно от 2 до 3 лет стабильной работы. То есть эксплуатантам, работающим на случайных халтурах, газовый двигатель окажется в тяжесть.

В-третьих, неприятным моментом может стать сезонное колебание цены на СПГ, особенно в зимний период. При наступлении морозов спрос на газ растёт, и продавцы СПГ во всех странах мира не гнушаются заработать лишнюю копейку, цент или юань. Об этом расскажу далее.

Топливораздаточные краны (газозаправочные струбцины, пистолеты по жидкому газу) и заправочные клапаны топливного бака СПГ имеют стандартный размер и отличаются лишь рукоятями затвора Топливораздаточные краны (газозаправочные струбцины, пистолеты по жидкому газу) и заправочные клапаны топливного бака СПГ имеют стандартный размер и отличаются лишь рукоятями затвора

В-четвёртых, снаряжённая масса газового грузовика выше дизельного. Изменения не столь большие, но газовая аппаратура и большая ёмкость для хранения топлива, которую стараются заполнить под завязку, добавляет машине несколько сотен килограммов, которые в общем-то не стоит недооценивать, если на трассе имеется весовой контроль.

В-пятых, техническое обслуживание вызывает затруднения. Мастерских и специалистов по ремонту и обслуживанию дизельных грузовиков много. Здесь проблем нет вообще. С СПГ так не получается. Небольшие мастерские и магазины запчастей, которые можно встретить на дорогах, зачастую не в состоянии помочь водителю газовой машины. У них просто нет соответствующих знаний и опыта. И они, как правило, отказываются от обслуживания СПГ транспорта.

Чтобы склониться к приобретению грузовика с СПГ, необходимо понять, получится ли выполнить все конкретные условия?

Первыми в России сертифицированными автомобилями на сжиженном метане стали тягач КАМАЗ-65116-37 и шасси КАМАЗ-65117-37

Первое – должны быть оговорены стабильные (фиксированные) маршруты, чтобы была возможность заезда на недорогую газовую заправку. Второе – это загрузка газового транспортного средства. Годовой пробег должен превышать 120–150 тыс. км, только в этом случае экономия на топливе станет оправданной с точки зрения покупки более дорого СПГ грузовика. Третье, хозяева транспортного бизнеса должны быть предприимчивы, образованны и терпеливы. Разница между газовым автомобилем и дизельным довольна существенна, поэтому зарабатывать здесь смогут не все.

Отдельная проблема: сжиженный метан в России для автотранспорта практически не встречается, если не считать мобильных станций типа модели AF-1814-07 на шасси КАМАЗ 65201 К4140.

Мобильная газозаправочная станция  модели  AF-1814 -07 на шасси КАМАЗ-65201 КА140
Комментировать ... >>
Loading...