CC BY
17
Раздел III. Экология
Т.И. Глухих, А. Ю. Жидкова
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕВОДА АВТОМОБИЛЕЙ НА ГАЗОВОЕ ТОПЛИВО
Аннотация. Данная работа посвящена проблеме загрязнения воздуха автомобильным транспортом. Техническим решением данной проблемы может быть перевод автомобиля на газовое топливо.
Ключевые слова: Экологическая безопасность, действенность газобаллонного оборудования, загрязнение окружающей среды.
T. I Glukhikh, A. Yu. Zhidkova ENVIRONMENTAL EFFICIENCY OF SWITCHING CARS TO GAS FUEL
Annotation. This work is devoted to the problem of air pollution by road transport. The technical solution to this problem may be to switch the car to gas fuel.
Key words: Environmental safety, effectiveness of gas cylinder equipment, pollution of the surrounding world.
Наибольшая часть вредных веществ, выделяемых двигателем автомобиля, приходится на долю отработавших газов, в составе которых содержится более 200 различных химических соединений, которые вредны для здоровья человека и окружающей среды [1]. Больше всего при сгорании автомобильного топлива выделяется оксида углерода (CO), который сохраняется в атмосферном воздухе около 3,5 месяцев [1]. Техническим решением данной проблемы может быть перевод автомобиля на газовое топливо. Выбросы автомобиля, работающего на газе, чище, нежели у его бензинового аналога.
Таким образом, объектом исследования является автомобиль, предметом - его газовое оборудование.
Цель работы: изучить экологическую эффективность газового оборудования.
Данная цель конкретизировалась нами в постановке следующих основных задач исследования:
1) определить влияние природного газа на окружающую среду;
2) изучить преимущества и недостатки газового топлива;
3) изучить преимущества и недостатки газового оборудования.
Для решения поставленных задач и проверки исходных положений использовался комплекс взаимосвязанных и взаимодополняющих друг друга методов: теоретический (анализ литературы) и эмпирический (сравнение и анкетирование).
Актуальность работы заключается в том, что автомобильный транспорт является одним из самых главных загрязнителей атмосферы токсичными веществами, которые оказывают отрицательное влияние на здоровье человека и природу.
Природный газ - смесь газообразных предельных углеводородов небольшой молекулярной массы [2]. Большой процент в составе природного газа занимает метан, он не оставляет никаких продуктов сгорания, кроме углекислого газа и воды, поэтому не загрязняет атмосферу. Запасы природного газа в несколько раз превосходят запасы нефти, да и технология переработки проще, чем технология извлечения бензина из нефти.
Газовые топливные системы для автомобиля выпускают как в России, так и за рубежом. Они удобны и компактны, форма их разнообразна. Баллонная установка состоит из заправочного вентиля, предохранительного клапана, расходного вентиля жидкой фазы, а также устройства, которое ограничивает максимально допустимый уровень заправки газом [3].
Газовое оборудование автомобиля обычно размещают в моторном отсеке (располагается редуктор-испаритель газа, а также электромагнитный бензиновый и газовый клапаны, смеситель), в багажном отделении (располагается газовый баллон, а также заправочное устройство) и в салоне (располагают на приборной панели переключатель видов топлива, предохранитель) [3].
Для перехода на газообразное топливо практически не требуется вносить конструктивные изменения в двигатели внутреннего сгорания. Что же касается выбросов вредных компонентов, то концентрации окислов углерода и азота в выхлопе мотора, работающего на газе, значительно ниже, чем в выхлопе бензинового мотора, даже снабженного самым современным трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором с замкнутым контуром. Также газовое топливо практически не содержит соединений свинца и серы. Единственный минус газового оборудования в том, что оно занимает много места в багажнике.
Главное преимущество газового топлива заключается в том, что оно признано самым чистым видом топлива [4]:
1) суммарная токсичность при использовании газа ниже по сравнению с бензином;
2) при сжигании образуется в 2 раза меньше углекислого газа по сравнению с традиционными видами топлива;
3) перевод автомобилей с бензина на газ позволяет снизить в среднем в пять раз выбросы вредных веществ, а шумовое воздействие - вдвое;
4) газ не содержит основного загрязнителя бензина - серы, поэтому даже самый очищенный бензин стандарта «Евро-5» не может и близко сравниться по чистоте сгорания с газовым топливом;
5) при использовании метана в качестве моторного топлива продукты неполного сгорания практически не образуются, поскольку всегда есть избыток кислорода. Окислы азота образуются в меньшем количестве, так как температура сгорания бедных смесей значительно ниже. Пристеночный слой камеры сгорания при использовании бедных газо-воздушных смесей содержит меньший объем топлива, чем при более богатых бензиново-воздушных. Таким образом, при правильно отрегулированном метановом газовом двигателе выбросы в атмосферу угарного газа сокращаются в 5-10 раз по сравнению с бензиновым, окислов азота выделяется в 1,5-2,0 раза меньше, а углеводородов - в 2-3 раза меньше [3].
На диаграмме 1 показана эволюция глобальной популяции ГБО (газобаллонного оборудования) за период с 2000 по 2018 год. Совершенно ясно, что этот сектор значительно вырос, и это было наиболее заметно в Азиатско-Тихоокеанском регионе.
2008 2012 2016 2018
■ Европа ■ Латинская Америка Азиатско-Тихоокеанский регион Диаграмма 1. Глобальные цифры ГБО по регионам, 2000-2018 годы
Сегодня в мире природным газом заправляются около 18 миллионов транспортных средств.
Согласно распоряжению Правительства РФ, от 10 до 50% единиц транспорта страны должны были быть газифицированы к 2020 году. Началось активное строительство газовых заправок. Все говорит о грядущих переменах на топливном рынке.
Сегодня сеть газозаправочных станций для автомобилей в России развита не слишком широко. Сейчас создано более 400 газозаправочных объектов. Это связано как с более высокими техническими требованиями по безопасности самих ГАЗС (газовых автозаправочных станций), так и со сложной организацией транспортировки и хранения газа. Тем не менее, строительство газовых заправок активно развивается.
Из недостатков можно отметить более высокий расход (на 15%) относительно бензина, а также первоначальные затраты на установку, которые окупаются в среднем за 5-6 месяцев. А также увеличение веса транспортного средства из-за тяжести баллона.
Несмотря на эти минусы, газовое топливо имеет ряд других существенных преимуществ [2]:
1.Защита от угона. Автомобили, которые оснащены газовой аппаратурой, намного проще защитить от угона. Для этого достаточно отсоединить и забрать домой легкосъемный коммутатор. Этим вы заблокируете подачу и бензина, и газа. Тем самым воспрепятствуете угону автомобиля.
2. Экономическая сторона вопроса. Использование газа на автомобиле с экономической точки зрения очень выгодно. Расходы по установке газобаллонного оборудования окупятся уже через 20 тыс. километров пробега легкового транспорта. При выработке газа двигатель автомобиля остановится не сразу. Он прекратит свою работу лишь через несколько километров.
3. Комбинированная система питания. При установке газобаллонного оборудования сохраняется возможность использования основного топлива. Благодаря этому максимальный пробег может быть увеличен почти в 2 раза. Также нет необходимости возить с собой дополнительно канистру с бензином.
4. Работа двигателя. Газовое топливо продлевает жизнь автомобильного двигателя почти в 1,5 раза: если бензин смывает, разжижает и портит смазку со стенок цилиндров, то газ не нарушает масляную пленку между трущимися деталями, и они меньше изнашиваются. Таким образом, КПД двигателя на газовом топливе выше, чем КПД двигателя на бензине. Это позволяет проехать больше километров, чем на бензине.
Газ является высококачественным топливом. Его октановое число около 105 [1]. Ни на каком режиме работы двигателя не возникнет процесс детонации. Газовую топливную аппаратуру устанавливают практически на любой автомобиль. Эффективность топлива, такого как газ, бесспорна.
Для того чтобы лучше ознакомиться с вопросом перевода автомобиля на газовое топливо, был проведен опрос среди студентов и взрослых, всего опрошенных - 100 человек. Опрос показал, что большинство респондентов осознают проблему экологии и считают автомобильный транспорт главным загрязнителем планеты. Схематично результаты опроса представлены на диаграммах 2, 3, 4, 5.
Диаграмма 2. Распределение ответов на вопрос
Но не все знают особенности эксплуатации газового оборудования и как обеспечить безопасность, имея автомобиль на газовом топливе. В основном те, кто ответил «нет» на следующий вопрос, не знают про современное газовое оборудование, которое герметично и не взрывоопасно.
Диаграмма 3. Распределение ответов на вопрос
На следующий вопрос большинство людей ответило положительно, потому что понимают, представляет собой газовое оборудование, и осознают необходимость особого подхода к нему.
что
Диаграмма 4. Распределение ответов на вопрос
Желающих узнать про это лучше оказалось много, большинство людей считают проблему загрязнения автомобильным транспортом очень актуальной.
Диаграмма 5. Распределение ответов на вопрос
Таким образом, можно сделать вывод о том, что переход от бензина к газовому топливу является эффективным мероприятием в решении экологической проблемы по снижению загрязнения атмосферного воздуха автомобильным транспортом. Несмотря на недостатки газового топлива, преимущества его очевидны. Прежде всего, преимуществом является то, что при сжигании образуется в 2 раза меньше углекислого газа по сравнению с традиционными видами топлива.
ЛИТЕРАТУРА
1. Щербатюк, А.П., Оглы З.П. Экологическая эффективность перевода автомобилей на газовое топливо / Вестник ЧитГУ № 5 (50) - 2008. - С. 127-133.
2. Щербатюк, А.П. Автотранспорт в современных мегаполисах. Его влияние на экологию, здоровье людей на примере г. Чита // А.П. Щербатюк. - Иркутск: ИрГТУ, 2006. - С. 207-211.
3. Ложкин, В.Н. Экспериментально-расчетная оценка выбросов вредных веществ с отработавшими газами ДВС на эксплуатационных режимах работы. Технический отчет по НИР / В.Н. Ложкин, О.И. Демочка и др. - СПб., НПО/
4. Коробкин, В.И. Экология / В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. - Ростов-н/Д.: Феникс, 2001. -576 с.
5. Распоряжение Правительства РФ от 13 мая 2013 г. N 767-р «О регулировании отношений в сфере использования газового моторного топлива, в том числе природного газа в качестве моторного топлива» - URL: https://www.garant.ru/products/ipo/prime/ doc/70276264/ (дата обращения: 23 марта 2020).
