Виды газового топлива для автомобилей: преимущества и недостатки каждого из них

Сравнение метана и пропана

Общие преимущества газов в топливе

Оба газа имеют общие преимущества относительно бензина, что позволяет год от года расширять их применение в двигательных установках.

Общие недостатки газов в топливе

Существует также несколько оснований, по которым бензин все еще сохраняет лидирующее положение как автомобильное топливо.

Основные различия метана и пропана

Метан и пропан существенно отличаются друг от друга как по специфике хранения, так и по специфике использования в качестве топлива, каждый имеет свои преимущества и недостатки.

Таблица преимуществ и недостатков пропана и метана

Заправка газом может быть удобней, экономичней и функциональней, чем использование бензина, а окончательно определиться в выборе удобного газа можно при помощи следующей таблицы.

Фактор	Пропан	Метан
Стоимость ГБО	Низкая	Высокая
Относительно дешевле бензина	1,8-2 раза	В 3 раза дешевле
Расход относительно бензина (на 10 литров)	11-11,5 литров	8-8,5 кубов
Вес среднего баллона	20-30 кг	60-125 кг
Запас топлива на средний комплект (километров хода)	600-1000 км	250-350 км
Взрывоопасная концентрация в воздухе	2,1%	4,4%
Вредное влияние на детали двигателя	высокое	низкое
Сжатие в баллоне	10-15 атмосфер	200-250 атмосфер
Экологическая безопасность	Высокая	Полная
Падение мощности двигателя относительно бензина	5%	20-30%
Октановое число	100	110
Доступность заправок	Почти равно бензиновым	По 1-2 на крупный город

Так стоит ли ставить газовое оборудование на авто?

На основании перечисленных плюсов и минусов, делать какие-либо выводы и точные расчёты окупаемости ГБО нет особого смысла. Всё очень индивидуально и будет зависеть от ряда факторов, к примеру, таких как:

1. Стоимость (зависит от производителя и поколения);
2. Выбор газа (метан или пропан);
3. Модель авто (расход и вид топливной системы);
4. Периоды эксплуатации (сезонность);
5. Месячный пробег и даже стиль вождения.

По отзывам автовладельцев, установка газобаллонного оборудования на автомобиль, окупается за 1-3 года, в зависимости от перечисленных параметров.

Рационально ставить ГБО при больших пробегах: чем больше машина пройдет на газу, тем большую экономию это принесет владельцу. Даже с учетом расходов на установку, регистрацию и периодическое обслуживание, экономия средств, на личном транспорте будет выглядеть привлекательно, но в том случае, если пробег авто за год эксплуатации составит не менее 30 тыс.км. Если же разговор идет об автопарке коммерческого транспорта (грузовые и пассажирские перевозки), то выгода тем более очевидна.

Таким образом, если взвесить все за и против, не сложно произвести простейший расчёт для конкретного автомобиля и решить устанавливать или нет газобаллонное оборудование.

Видео о преимуществах и недостатках ГБО.

Недостатки газового топлива

Заправка авто газом

• неприятным недостатком газа будет невозможность завести двигатель на газу зимой при больших отрицательных температурах. Решением станет запуск двигателя автомобиля с бензинового топлива, а по достижению прогрева мотора до 30 градусов подключают ГБО; страдает мощность двигателя, она уменьшается на 7-10% с использованием пропана и на 20% при использовании метана; существенный недостаток – опасность газового топлива. Опасна именно утечка газа при повреждении баллона или несвоевременной проверке технического состояния системы. Не меньшую опасность, при исправном состоянии ГБО, представляют аварии с участием автомобилей на газовом топливе; большой вес баллонов сокращает грузоподъемность автотранспорта. Ресурс багажного отделения легковых автомобилей значительно уменьшается при оборудовании его несколькими газовыми емкостями. Для метана, в отличие от пропана, не изготавливают баллонов тороидальной формы, которые подходят в отделение для запасного колеса; цена монтажа ГБО на пропане на автомобиль в специальных центрах немалая. Метановое ГБО будет стоить чуть дороже. Так же возникнет необходимость перерегистрации документов на автомобиль с учетом внесения изменений в топливную систему; газовые заправки в нашей стране не настолько хорошо развиты, как бензиновые.

Каким газом заправляют легковые автомобили в России

Автомобили, оснащенные газовыми установками, получили распространение еще в середине прошлого столетия. На сегодняшний день такими системами все чаще оборудуются новые модели грузовиков, автобусов и легковых авто, выпускаемых именитыми мировыми производителями.

Ежегодно повышается и число автолюбителей, переоборудующих свои транспортные средства под газовое топливо. Тем, кто планирует покупку машины на газе или собирается изменить конструкцию топливной системы на своем автомобиле, рекомендуется разобраться с тем, каким газом заправляют автомобили и каковы преимущества этого вида топлива.

Плюсы и минусы газового топлива

Большое количество автолюбителей переходят на топливо для газобаллонныхавтомобилей. Это преимущественно обусловлено более низкой стоимостью газа по сравнению с бензином и дизтопливом. Хотя подобное переоборудование обходится недешево, потраченные средства, как правило, удается компенсировать уже за первый год использования ГБО.

Еще одна веская причина для многих водителей – экологичность газового топлива: автомобиль на газе выбрасывает в окружающую среду меньше вредных веществ, чем бензиновые или дизельные двигатели. Несмотря на эти весомые достоинства, газ имеет и недостатки, в числе которых:

Природный и пиролизный газ

Машины на природном газе считаются более экологичными, чем автомобили на пропан-бутане, бензине или дизельном топливе, так как он дает меньше продуктов сгорания. Кроме того, баллоны с метаном абсолютно безопасно перевозить в багажнике или под автомобилем, ведь это вещество легче воздуха.

Впервые машина на пиролизном газе появилась еще в середине XIX столетия. В последующие годы было предпринято немало попыток усовершенствовать подобные установки, чтобы сделать их общедоступными для автомобильной промышленности. Советские инженеры даже выпустили партию газогенераторных грузовиков и тракторов. Однако пиролизный газ не позволяет обеспечить высокую мощность двигателя.

Влияние на двигатель

Октановое число пропан-бутановой смеси превышает 100 единиц, что значительно больше, чем у бензина.

Благодаря такой особенности исключается вероятность столь вредного явления, как детонация на двигателе. На машинах с ГБО цилиндро-поршневая группа служит значительно дольше, так как газ не смывает смазку с рабочих частей двигателя. Во время работы на газу двигатель работает значительно мягче, так как газ лучше смешивается с воздухом, поэтому сгорает равномерно и в полном объеме. При использовании газа в камерах сгорания образуется меньше нагара, а выхлопы не имеют такую высокую концентрацию вредных веществ.

Какой газ используют для заправки автомобилей

Говоря о том, на каком газе ездят автомобили, подразумевают, как правило, два основных типа: пропан-бутановая смесь и природный газ – метан. Эти газы значительно различаются по составу.

Природный газ – это практически чистый (95–98%) метан. В природе он содержится в пластах подземных месторождений и содержит крайне мало посторонних примесей. Метан легче атмосферного воздуха, может накапливаться в закрытых помещениях и взрывоопасен при концентрации в 4,4 %. Чтобы использовать его в качестве топлива, требуется сжатие силой до 200 атмосфер.

Независимо от того, каким газом заправляют машины, бесспорным преимуществом использования газа перед другими видами автомобильного топлива является доступная цена. Кроме того, газ расходуется силовым агрегатом более экономно, а его экологическая безопасность выше. При экономном расходе дозаправляться потребуется реже.

Пропан-бутановая смесь состоит, как видно из названия, из пропана и бутана в определенном соотношении. Пропан – это органическое вещество, побочный продукт нефтепереработки. Чтобы получить топливную смесь с заданными свойствами, пропан смешивают с бутаном и под давлением 10–12 атмосфер помещают в металлические герметичные баллоны.

Пропан тяжелее воздуха, поэтому становится взрывоопасным, если его локальное содержание в атмосфере превышает 2,1 %. Кроме того, пропан-бутановая смесь отличается большим содержанием примесей и требует фильтрации и очистки.

Независимо от того, какой газ используется в автомобилях в качестве топлива, оба состава горючи и сохраняют агрегатное состояние в среднетемпературном диапазоне. Но при понижении температуры эти газовые топливные смеси ведут себя по-разному.

Сжатый и сжиженный газ

Смесь пропана и бутана широко применяется в народном хозяйстве. Это универсальное топливо. Газ, сжиженный для заправки автомобилей, ничем не отличается от того, которым заправляют бытовые баллоны с газом и зажигалки.

Изначальная пропорция бутана и пропана в исходном нефтяном газе может не годиться, чтобы использовать его в качестве топливной смеси. Чтобы использовать сжиженный нефтяной газ как эффективное автомобильное топливо, к бутану добавляют определенное количество пропана, который отличается высокой холодостойкостью.

Сам по себе бутан в чистом виде чрезвычайно калориен, но он трансформируется в жидкое состояние при понижении температуры всего до минус 0,5⁰ C, а вот пропан – при минус 49,09º С. Поэтому эти два газа смешивают, ведь моторное топливо должно сохранять стабильное состояние при низких температурах.

В зависимости от времени года сжиженный газ бывает «летней» или «зимней» концентрации. В первой больше бутана, а во второй – пропана.

Давление в пропановом баллоне остается постоянным в процессе расходования газа, но зависит от температуры. Чем теплее на улице, тем выше давление в баллоне. При температуре +20о С в баллоне создается давление в 3 атмосферы, а на жаре 45–50о С давление внутри баллона может достигать 15 атмосфер.

При достижении предельных температур баллон начинает сбрасывать излишек топливной газовой смеси через предохранительный клапан.

В отличие от пропана, метан в 1,6 раза легче, чем атмосферный воздух, у него низкая плотность и низкая точка кипения. Для того чтобы трансформировать метан из газообразного в жидкое состояние, понадобится охладить его до температуры 164⁰ С ниже нуля. То есть, чтобы хранить метан в жидком состоянии, нужна криогенная камера. Поэтому использовать метан как автомобильное топливо более эффективно, если сжать его при давлении около 200 атмосфер. В связи с этим баллон для метана должен быть очень прочным, гораздо прочнее, чем для пропан-бутановой смеси. Собственно, как и все газобаллонное оборудование.

Газогенератор: устройство и принцип работы

Газогенератором называется устройство, преобразующее жидкое либо твердое горючее в газообразное состояние для дальнейшего сжигания его с целью получения тепла.

Варианты топлива для генерирующей установки

Работающие на мазуте или отработке агрегаты имеют более сложную конструкцию, нежели модели, использующие различные виды угля или дрова.

Поэтому чаще всего встречаются именно твердотопливные генераторы газа – благо, топлива для них доступно и дешево.

В качестве твердого топлива в газовом генераторе используют:

• древесный, бурый и каменный уголь;
• топливные пеллеты из древесных отходов;
• солому, опилки и дрова;
• торфяные брикеты, кокс;
• лузгу семечек.

Особо бережливые хозяева собственноручно заготавливают брикеты из опилок.

Генерация газа возможна из всех этих видов горючего. Выделение энергии зависит от теплотворности разных типов топлива.

Причем тепла от сжигания сырья в газогенераторе получается больше, нежели от использования твердого топлива в котлах. Если КПД обычного дровяного котла варьируется в пределах 60–70%, то у газогенераторного комплекса показатель достигает 95%.

Но здесь надо учесть один нюанс. Котел сжигает топливо для нагрева воды, а генератор газа только производит горючее. Без нагревателя, печки или ДВС толку от самодельного газогенератора будет ноль.

Получаемый газ сразу должен использоваться – накапливать его в какой-либо емкости экономически невыгодно. Для этого придется монтировать дополнительное оборудование, зависящее от электропитания.

Что происходит внутри газогенератора

В основе работы генератора газа лежит пиролиз твердого топлива, происходящий при высоких температурах и низком содержании кислорода в топке. Внутри газогенерирующего устройства одновременно протекает несколько химических реакций.

Технологически процесс генерации горючего газа делится на три последовательно совершающихся этапа:

1. Термическое разложение топлива. Процесс протекает в условиях дефицита кислорода, которого в реактор подается всего треть от необходимого для обычного горения.
2. Очистка полученного газа. В циклоне (сухом вихревом фильтре) осуществляется фильтрация газового облака от летучих частиц золы.
3. Охлаждение. Полученная газовая смесь охлаждается и подвергается дополнительной очистки от примесей.

Фактически, в блоке как такового газогенератора происходит именно первый процесс – пиролиз. Все остальное – это подготовка газовой смеси для дальнейшего сжигания.

На выходе из газогенерирующей установки получается горючая смесь из оксида углерода, водорода, метана и иных углеводородов.

Принципиальные отличия метанового и пропанового оборудования

У автовладельца, решившего установить газовое оборудование, или газобаллонное оборудование (ГБО), на свой автомобиль, есть выбор между двумя видами газа: пропан-бутаном (сжиженным нефтяным газом) или метаном (сжатым природным газом). Несмотря на схожесть обеих схем питания двигателя газом, между пропановым и метановым газовым оборудованием есть существенная разница, связанная как со свойствами самих газов, так и со спецификой их использования в качестве топлива для ДВС.

Метан используется в сжатом газообразном состоянии, поэтому для использования его в качестве топлива метан сжимают, доводя давление в баллоне до 270 атмосфер. Поэтому баллоны с метаном — громоздкие и тяжелые (около 100 кг), хоть и вмещают не так много газа. Процесс заправки метаном довольно длительный — до 40 минут. В отличие от метана, пропан используется в сжиженном виде, давление газа в баллоне составляет около 12–15 атмосфер. Поэтому баллоны с пропаном значительно легче (40–50 кг) и компактнее, но в то же время вмещают значительно больше топлива. На стандартном пропановом оборудовании можно преодолеть втрое больший путь, чем на метановом (150–200 км). Заправка пропаном тоже проходит намного быстрее.
Оба газа имеют большее октановое число, чем бензин. Для метана оно составляет порядка 110, для пропана — около 100. Поэтому метан дает большую экономичность, чем пропан. Если расход пропана примерно равен бензиновому, то метан в загородном цикле дает экономичность по сравнению с бензином в 15–20 %. К тому же стоимость метана примерно в 1,5 ниже, чем пропана. Поэтому в долгосрочной перспективе более выгодно использовать метановое ГБО.
Обратной стороной экономичности является снижение мощности и максимальной скорости автомобиля. Если пропановое оборудование показывает незначительное падение мощности в 3–5 %, то установка метанового ГБО снизит мощность авто на немалых 20 %.
Если использование метанового оборудование однозначно выгоднее в ходе эксплуатации, то вот установка ГБО для него дороже, чем оборудование автомобиля пропановым баллоном. Установка метанового ГБО обойдется минимум в 2 раза дороже, поэтому окупается оно значительно дольше, чем оборудование автомобиля пропановым баллоном.
Различаются обе варианта газификации автомобиля и своей безопасностью. Температура возгорания обоих газов значительно выше, чем у бензина, что делает их относительно безопасными, однако взрывоопасность пропана значительно выше. Баллоны с метаном крепче, а сам газ склонен к быстрому рассеиванию, поэтому при гипотетической аварии метан даже безопаснее обычного бензина

А вот взрывоопасность пропана выше, поэтому эксплуатация автомобиля с пропаном и перевозка баллонов требует определенной осторожности.
Для различных способов газификации автомобиля установлены различные периоды обязательной проверки на безопасность. Авто с пропановым ГБО нужно проверять каждые 2 года, с метановым — раз в 5 лет.
Экологически оба газа наносят намного меньший вред, чем обычный бензин или дизельное топливо

Метан вообще наряду со спиртом считается самым экологически чистым видом топлива, так как при сгорании практически не выделяет вредных веществ. Пропан, как нефтяной газ, содержит примеси, поэтому выхлоп авто с пропановым НБО все-таки более вреден.
Есть разница и в распространенности заправок для обоих газов. Метановые встречаются значительно реже, что вкупе с небольшим запасом хода машины с метановым ГБО во многом делает авто городским, так как при дальних поездках можно элементарно не встретить нужную заправку. Пропановые заправки встречаются намного чаще, к тому же запас хода автомобиля на пропане намного больше.

Анализ: как влияет установленный на бензиновый двигатель газ – положительные и отрицательные стороны

Мотор на голубом топливе, как ни странно, самый прожорливый: аппетит на 10-20% выше, чем у аппарата на бензине. И это без наличия дополнительных топливных присадок в последнем. Пресловутая экономия достигается за счет более низкой стоимости газа: 43-45 против 20-22 рублей. В плане расходов получаем превосходный результат, а как дела обстоят в остальных отношениях.

Цена вопроса

Маленькая себестоимость обычной городской поездки, этот несомненно положительный момент настает только после установки газобаллонного оборудования. Прежде чем интересоваться, вреден ли газ для бензинового двигателя, стоит ознакомиться со стоимостью работ по оснащению машины ГБО.

Поскольку тюнинг могут осуществлять только сертифицированные СТО, цена немала. 20 000-45 000 рублей специалисты возьмут за монтаж системы 4 поколения, подходящей для современных моторов с распределенным впрыском. А вот моторы с непосредственной инжекцией горючки сложны в переоборудовании: минимум 200 000 рублей. Окупить можно, но при одном условии – большой годовой пробег.

Как изменяется работа мотора

Кому как не владельцам машин на газу, предельно ясно, в какие плюсы и минусы встает обсуждаемая экономия. Осведомлены и эксперты, которые так трактуют влияние ГБО на двигатель:

• Мощность падает на 10-15%. Эта потеря ощутима даже неопытным водителем. Однако уменьшение тяги не критично: автолюбители отмечают, что в городе ее достаточно для активного перемещения с активированным кондиционером.
• Возрастает плавность функционирования. Из-за более высокого октанового числа (у газа оно составляет 110) силовая установка работает тише и генерирует куда более узкий спектр вибраций.
• Увеличивается ресурс на 20-30%. Скорость термической реакции газа меньше, чем у бензина. Получаем более равномерный цикл работы, что благоприятно сказывается на долговечности поршневой группы.

О минусах

Думать, что денежные затраты ограничиваются стартовым монтажом и заправкой, ошибочно. Обслуживание – также неотъемлемый пункт сметы. В среднем, оно производится каждые 15 000 км и заключается в следующем:

• Регулировка и настройка ключевых узлов.
• Замена фильтров.
• Чистка форсунок.
• Общая диагностика системы.

Это далеко не последний недостаток владения газобаллонным оборудованием. Вот еще пакет минусов:

1. Необходимость документального оформления проделанных работ в ГИБДД.
2. Уменьшение полезного пространства в багажном отделении в результате размещения емкости для хранения газа.
3. Аннулирование гарантии на транспортное средство, если такой тюнинг не разрешен производителем.

Расположение баллона в багажнике уменьшает погрузочный объем – это факт. Да, можно расположить его под днищем, если позволяет конструкция машины. Но, тогда имеем ухудшение проходимости. Есть и общий недостаток – вне зависимости от способа монтажа дополнительного бака возрастает общий вес автомобиля и, как следствие, появляются дополнительные нагрузки на подвеску.

Пропан

Молекулярная формула — C3H6

Плотность жидкости при атмосферном давлении- 584 кг/м3

Температура кипения при атмосферном давлении -42,1 С

Критическая температура +95,7 С

Основные свойства сжиженного газа

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы жидкость — пар, вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно. В качестве примера рассмотрим рис

1. Давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0 °С и 0,17 МПа при 15 °С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.

Поэтому никогда не заполняйте баллон сжиженным газом полностью, Обязательно оставляйте паровую подушку, объем которой равен 10% от полной емкости баллона.

Эти два газа (пропан и бутан) различаются между собой температурой кипения, при которой они переходят из жидкого в газообразное состояние. Пропан перестает переходить в газ и остается в жидком состоянии при температуре -43 °С, для бутана эта температура равна 0° С.

В условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном нефтяном газе — смеси пропана и бутана, — предназначенном для использования в качестве автомобильного топлива, должен преобладать пропан для лучшей газификации смеси. На газозаправочные станции, поступает сжиженный нефтяной газ двух марок: летний ГТБА — пропан-бутан автомобильный с содержанием 50 + 10% пропана, остальное бутан и зимний ПА — пропан автомобильный с содержанием 90 + 10% пропана. Изменение давления насыщенных паров Р смеси пропана и бутана в зависимости от температуры в баллоне показано на рис. 2.

Теплота сгорания газа несколько больше, чем у бензина. Однако с увеличением количества подаваемого в двигатель воздуха теплота сгорания несколько уменьшается.

Если мощность двигателя, работающего на бензине, принять за 100%, то мощность двигателя, работающего на газе, будет примерно равна 90%, что приводит к снижению максимальной скорости примерно на 4%, но не надо забывать об экономии денежных средств. Мировое соотношение цены бензина к газу — 10:6.

Снижение мощности двигателя происходит по причине более низкой, чем у бензина, теплоты сгорания газа. И в результате происходит неполное наполнение цилиндров двигателя газо-воздушной смесью. Иногда ранней установкой угла опережения зажигания до ВМТ на 3 — 5° этот недостаток пытаются устранить. В условиях эксплуатации большой разницы при движении автомобиля на газе или на бензине не ощущается.

Бензиновые автомобили

Начнем мы, конечно, с бензина, который является самым распространенным топливом не только в нашей стране, но и во всем мире. 

Бензиновые автомобили сегодня на фоне постоянного удорожания топлива, а также в связи с плохой экологической ситуацией в мире становятся постепенно менее востребованы. Во многих странах принимаются программы по стимулированию спроса на гибридные и электрические автомобили. Благо автопроизводители уже давно работают в этом направлении, каждый год выводя на рынок все больше новых экологически чистых автомобилей. К сожалению, наша страна в этой области является отстающей. Судя по всему, нашим властям не нравится идея с электрокарами. Именно поэтому власть делает ставку на газ. 

И надо признать, что газ является хорошим подспорьем бензину и дизелю. Но пока что основное топливо в нашей стране, которое используют в автомобилях, – это, конечно, бензин. И это несмотря на то, что дизельные автомобили более экономичные. Да, дизель стоит так же, как бензин. Но расход топлива дизельных машин гораздо меньше. Несмотря на это, россияне все равно предпочитают бензиновые автомобили. Почему? А все дело в дороговизне дизельных машин по сравнению с бензиновыми. Плюс стоимость ремонта и обслуживания дизельных авто обходится владельцам дороже. Ну и, конечно, стоит упомянуть о качестве дизельного топлива, которое в нашей стране оставляет желать лучшего. Все-таки найти на АЗС более качественный бензин проще, чем дизель. Именно из-за этого, по сравнению с Европой, в России самые популярные бензиновые автомобили. 

Ведь согласитесь, если вы проезжаете ежегодно немного, то вам нет смысла переплачивать за дизельный автомобиль, поскольку, переплатив за него, вы будете окупать его очень и очень долго. Так что если вы не много ездите, в России выгоднее все-таки приобретать бензиновые автомобили. 

Кроме того, бензиновые транспортные средства обычно требуют меньшего обслуживания, чем дизельные. Особенно это касается нашей страны, где качество топлива несравнимо хуже европейского. В итоге техническое обслуживание дизельных машин должно проводиться чаще, чем бензиновых. 

Дешевле

Транспортные средства, работающие на природном газе, намного более энергоэффективны, как и другие двигатели, работающие на нем, что делает их более дешевыми в эксплуатации. Учитывая, что большинство двигателей в мире всех типов работают на газе, стоимость их преобразования или замены непомерно высока. Это наиболее часто используемое топливо в домах для отопления и приготовления пищи.

Цена на природный газ почти всегда остается постоянной, даже когда цены на бензин резко возрастают. Например, когда цена на бензин превысила 4 доллара за галлон, цена на природный газ оставалась на уровне 2 доллара за галлон. Закон спроса и предложения не всегда существенно влияет на цены на природный газ.

Технологические достижения сделали природный газ еще дешевле; Показательный пример: сланцевая компания, поставляющая газ в США, намного дешевле, чем любая газовая компания. При такой низкой цене на газ он спонсирует многочисленные автотранспортные компании, которые переходят на природный газ вместо дизельного топлива.

Сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Этот газ представляет собой смесь пропана С3Н8 и бутана С4Н10, извлекаемую их попутных нефтяных газов, из конденсатных фракций природного газа, из газов процессов стабилизации нефти и конденсата, из нефтезаводских газов, получаемых с установок переработки нефти. Помимо пропана и бутана нефтяной газ содержит по массе порядка 6% других углеводородов – этана, этилена, пропилена, бутилена и их изомеров, то есть состав СНГ неоднороден и непостоянен. Для контроля утечек в состав СНГ вводят зловонные вещества – меркаптаны. Меркаптаны легко идентифицировать носом, когда на улице мимо вас проезжает газобаллонная «ГАЗель».

Главное преимущество пропана и бутана в высокой критической температуре. Критической называют температуру, при которой плотность жидкости и ее насыщенного пара становятся равными и граница раздела между ними исчезает.

У пропана критическая температура 96,8 °C, у бутана 152,0 °C, что позволяет легко сжижать эти газы и хранить в жидком состоянии при относительно невысоком давлении до 1,6 МПа. Это также означает, что сосуд для хранения СНГ будет сравнительно легким, а храниться в сжиженном состоянии газ может сколь угодно долго при условии полной герметизации сосуда. Вместе с тем баллон для СНГ – это сосуд под давлением, и ему невозможно придать любую форму, как, например, бензобаку. Это обстоятельство порождает проблемы с размещением газового баллона на машине.

Для заправки автотранспорта используют две марки СНГ: летнюю и зимнюю. Летняя марка, или пропан-бутан автомобильный (ПБА), содержит 50±10% пропана по массе. Зимняя, или пропан автомобильный (ПА), содержит 85±10% пропана по массе. Таким образом, регулируя содержание легкого пропана, обеспечивают круглогодичную эксплуатацию газобаллонных автомобилей.

Применение СНГ огра­ничено бензиновыми двигателями, то есть двигателями с низкой степенью сжатия и исковым зажиганием. Это легковые автомобили, мало- и среднетоннажные грузовики и энергетические установки. Расход СНГ на 10–15% выше, чем бензина, из-за меньшей объемной теплотворности: 1 л бензина будет эквивалентен 1,1–1,15 м3 СНГ, а в реальных условиях из-за падения мощности двигателя – 1,15–1,3 м3 СНГ. При низкой температуре двигатель пускают на бензине, после прогрева водитель может переключиться на газ прямо из кабины. Переходить с одного вида топлива на другой можно на ходу.

Пропан-бутан тяжелее воздуха в 1,5–2 раза и при утечке скапливается у земли, создавая взрывоопасную и вредную для здоровья атмосферу. Поэтому газобаллонные автомобили хранят на открытых стоянках, а ремонтные зоны оснащают хорошей вентиляцией. Длительное вдыхание пропан-бутана не только малоприятно по причине меркаптанов, но и ведет к плохому самочувствию, вплоть до отравления.

Октановое число СНГ около 105, и, как утверждают, ни в одном режиме работы двигателя не возникает детонация. Это утверждение не должно служить поводом для самоуспокоения, при определенной пытливости ума детонации можно добиться.

С учетом затрат на оборудование газовой аппаратурой, ее массы и меньшего запаса хода на одной заправке перевод автомобиля на СНГ остается выгодным благодаря цене. Локомотивом продвижения СНГ в массы были и остаются легковые автомобили и малотоннажные грузовички. Сжиженные нефтяные газы вырабатывают те же компании как побочный продукт производства жидкого топлива, что сказывается на количестве газовых заправок – компании заинтересованы в сбыте собственного продукта.

Что касается дизельных двигателей, то здесь пропан-бутан не имеет перспектив из-за нестабильности горения при высокой степени сжатия. Это основная причина, почему СНГ не прижились на дизелях. Но потенциал СНГ полностью еще не раскрыт.

Компримированные природные газы (КПГ)

Критическая температура метана составляет –82,3 °С, и его сжижение весьма затратно, поэтому метан как газомоторное топливо используется в основном в компримированном (сжатом) виде, при этом газ сокращается в объеме в 200–250 раз. К автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) подводят газопровод и компримируют газ на месте. Сжимают, точнее, дожимают магистральный газ компрессором до 20 МПа и осушивают. На станции КПГ хранят в небольшом сосуде высокого давления, из которого газ закачивают в баллоны автомобиля. Что касается перевозки готовых КПГ, то для этого служат специальные газовозы, представляющие собой батарею баллонов, небольших по объ-ему в сравнении с цистерной для сжиженных газов, то есть перевозка готовых КПГ – занятие дорогое и специфичное. Подвод магистрального газа к заправочной станции необходим, что несколько затрудняет расширение сети газовых заправок. Сегодня в 58 регионах РФ действует 246 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС), заправляющих транспорт КПГ. Безусловным лидером национального газомоторного рынка является «Газпром» – в его собственности находится 210 АГНКС. Более 10 лет «Газпром» занимается популяризацией в России газомоторного топлива – АГНКС есть в 70% регионов, а не во всех, 246 АГНКС – это 1% на фоне всех АЗС на территории РФ, а безусловный лидер вводил в эксплуатацию по 2,1 АГНКС в год.

Высокое давление КПГ требует очень прочных, толстостенных, тяжелых баллонов. Но это еще не всё. На КПГ можно проехать в 3,5 раза меньшее расстояние, чем на СНГ при равных объемах газовых баллонов. Либо обвешиваться баллонами, либо часто заправляться – в этом основной недостаток КПГ, определяющий сферу его применения: вблизи заправки, а также типы двигателей, на них работающих.

Ввиду того, что нужно значительное пространство дляразмещения баллонов для КПГ, этот вид топлива представляет интерес для средне- и крупнотоннажных автомобилей и тракторной техники. Наибольший интерес сегодня представляют двухтопливные двигатели – газодизели, работающие на дизельном топливе и КПГ, именно из-за скудной инфраструктуры КПГ, чтобы было на чем доехать до заправки. Под второй вид топлива дизельный двигатель переделывается сравнительно просто и быстро, впрыск дизельного топлива в камеру сгорания служит для воспламенения горючей смеси. Производители газовой аппаратуры достигли соотношения расхода дизельного топлива и метана 20:80 на магистральных тягачах с топливной системой Common Rail и 30:70 на тракторной технике с ТНВД. Перевод машины на КПГ в 3–4 раза дороже, чем аналогичная операция с СНГ, тем не менее затраты окупаются примерно в течение года благодаря разнице в цене на газ и дизельное топливо.

Машиностроение предлагает и однотопливные двигатели на КПГ с пониженной степенью сжатия и искровым зажиганием. Надо понимать, что такие машины буквально цепью прикованы к заправке.

КПГ – отличное топливо для дизельного двигателя. Метан не образует отложений в топливной системе, не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, тем самым снижая трение и уменьшая износ двигателя. Метан сгорает полностью, не образуя твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндро-поршневой группы. Таким образом, использование природного газа в качестве моторного топлива позволяет увеличить срок службы двигателя в 1,5–2 раза. Метан экологичен: он дает очень чистый выхлоп. А главное, КПГ стоит втрое дешевле бензина и дизельного топлива, хотя на самом деле должен стоить еще меньше.