ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ АЛЬТЕРНАТИВНОГО МОТОРНОГО ТОПЛИВА: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

ПРОБЛЕМЫ

НЕФТЕГАЗОВОЙ И УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

PROBLEMS OF OIL, GAS AND COAL INDUSTRY

Статья поступила в редакцию 30.06.2011. Ред. рег. № 1053 The article has entered in publishing office 30.06.11. Ed. reg. No. 1053

УДК 502.6:622.24

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЖИЖЕННОГО ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ АЛЬТЕРНАТИВНОГО МОТОРНОГО ТОПЛИВА: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

1 2 А. С. Анисимов , С.А. Горошко

'ГОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет 350072 Краснодар, ул. Московская, д. 2 E-mail: anisimov_as@mail.ru Региональная экологическая организация «Природа» 350005 Краснодар, ул. Кореновская, д. 4а E-mail: goroshkosv@mail.ru

Заключение совета рецензентов: 20.07.11 Заключение совета экспертов: 25.07.11 Принято к публикации: 30.07.11

Статья посвящена решению актуальной для современного Сочи проблемы - снижению антропогенной нагрузки на воздушный бассейн города путем использования сжиженного природного газа в качестве альтернативного моторного топлива. Авторами показано, что выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта создают повышенную нагрузку на атмосферу города. Существенно снизить содержание углеводородов в отходящих газах авторы предлагают за счет использования в качестве топлива попутных нефтяных (пропан, бутан) или природного газа.

Ключевые слова: выбросы от автотранспорта, антропогенная нагрузка на воздушный бассейн, альтернативное моторное топливо, сжиженный природный газ, зимние Олимпийские Игры 2014 г.

COMPRESSED NATURAL GAS'S USAGE AS ALTERNATIVE MOTOR FUEL:

PROBLEMS AND PERSPECTIVES

A.S. Anisimov1, S.A. Goroshko2

'Kuban State Technological University 2 Moscow str., Krasnodar, 350072, Russia

E-mail: anisimov_as@mail.ru 2Local Ecological Organization "Priroda" 4a Korenovskaya str., Krasnodar, 350005, Russia E-mail: goroshkosv@mail.ru

Referred: 20.07.11 Expertise: 25.07.11 Accepted: 30.07.11

Article is devoted to the actual for modern Sochi problem that is antropogenic pressure's reduction on city air pool by compressed natural gas's usage as an alternative motor fuel. Authors showed that motor transports' emission of pollution agents did the extra pressure to city air and they propose to reduce hydrocarbon in pollution's emission by fuel associated petroleum gas (propane, butane) or natural gas's usage.

Keywords: emission of motor transport, anthropogenic pressure on air pool, alternative motor fuel, compressed natural gas, winter Olympic Games 2014.

Превращение города Сочи в круглогодичный курорт мирового уровня с количеством прибытий около 8 млн человек и проведение Зимних Олимпийских и Паралимпийских Игр 2014 г. благотворно скажется на экономике региона, однако приведет к существенному повышению антропогенной нагрузки на

экосистемы. В частности, в связи с прогнозируемым ростом туристских прибытий, а также развернувшимся масштабным строительством вырастет количество вредных выбросов в атмосферу города от передвижных источников: легковых и грузовых автомобилей, строительной спецтехники, авиалайнеров.

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (102) 2011 © Научно-технический центр «TATA», 2011

В связи с этим актуальной задачей является разработка природоохранных мероприятий по возможному снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу города.

Анализ статистических данных показал, что вклад автотранспорта в суммарные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу Сочи в 2009 г. составил 94,87% [1].

Качественный состав автопарка города-курорта Сочи, по данным ГИБДД (количество автомобилей, прошедших регистрацию в ГИБДД), показывает, что около половины от общего количества всех автомашин в городе приходится на автомобили старше 10 лет (рис. 1). Причем доля таких автомобилей составила в разные годы (2005-2009 гг.) от 44 до 60%.

Рис. 1. Качественный состав автопарка г. Сочи в 2005-2009 гг. Fig. 1. Qualitative structure of car fleet in Sochi in 2005-2009

60

40

20

1Ш1

2005

2006

2007

2008

2009

* □ % старых автомобилей □ % новых автомобилей

5*-

Рис. 2. Соотношение количества старых и новых автомобилей в автопарке г. Сочи (по количеству автомобилей, прошедших регистрацию в ГИБДД) Fig. 2. Correlation of the old and new cars' number of car fleet in Sochi (car entered in STSI)

На рис. 2 приведен анализ качественного состава автомобилей, прошедших регистрацию в ГИБДД г. Сочи в период с 2005 по 2009 г. Качественные критерии - соотношение автомобилей со сроком эксплуатации до 5 лет и старше 10 лет к общему количеству автомобилей.

Доля новых современных автомобилей в Сочи растет, однако до 2009 г. автопарк города продолжал увеличиваться преимущественно за счет притока автомобилей с нормами выброса Евро-2, как производимых в России, так и ввозимых в страну.

В 2009 г. количество автомобилей, прошедших регистрацию в ГИБДД, существенно снизилось, поэтому для прогноза взят временной отрезок с 2005 по 2008 г.

По прогнозам Федерального дорожного агентства, к 2015 г. доля автомобилей экологических классов Евро-4, Евро-5 в России превысит 65%. В Сочи в настоящее время также наблюдается стойкая тенденция роста количества новых автомобилей, в среднем на 3% в год. Согласно этим данным, при среднегодовом приросте в 3% доля новых автомобилей в автопарке города Сочи в 2014 г. будет составлять порядка 46%.

Эксплуатация современных иномарок требует применения соответствующих топлив. В России уже сегодня имеются предприятия, производящие качественное моторное топливо. Так, нефтяными компаниями ЛУКОЙЛ, ВР-ТНК, Сургутнефтегаз, БАШНЕФТЬ приняты и реализуются программы, направленные на реконструкцию и модернизацию технологических установок, освоение новых процессов для производства моторных топлив, удовлетворяющих европейским требованиям. Уже в 2006-2007 гг. организовано промышленное производство бензинов для автомобилей класса Евро-3,4 в ОАО «Славнефть-Ярославнефтеоргсинтез», ЗАО «Рязанская нефтеперерабатывающая компания», «ЛУКОЙЛ-НОРСИ», Ор-скНОС, СалаватНОС, на Ново-Уфимском, Московском и других НПЗ. Это позволяет обеспечить потребности поступающей в Россию зарубежной автомобильной техники в качественном топливе.

В настоящее время в г. Сочи высока доля техники экологических классов Евро-2 и ниже, использующей низкооктановые бензины Нормаль-80 и Регуляр-92. В основном такой техникой пользуются жители близлежащей сельской местности. Поэтому в целях снижения экологической нагрузки имеет смысл ввести ограничение на въезд в центр города автомобилей старше 10 лет.

Существенно снизить содержание углеводородов в отходящих газах, более чем в 2 раза, возможно применением в качестве топлива попутных нефтяных (пропан, бутан) или природного газов. При этом главный недостаток природного газа - низкий запас хода - для города не столь значим.

Автомобиль на газовом топливе - это автомобиль с двигателем внутреннего сгорания, приводимый в движение сгоранием спрессованного газа (метана, бутана или пропана). Около 0,5% всего автомобильного парка в мире работает сегодня на газе. Европейская Комиссия запланировала до 2020 г. замену природным газом до 10% потребления бензина. Это соответствует переоборудованию на газ 23 млн автомобилей. Недостатки и преимущества газового топлива отражены на рис. 3.

На сегодняшний день массовое производство и эксплуатация автомобилей на газовом топливе ограничивается следующими основными факторами: ограничениями по использованию газового баллона

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (102) 2011

© Scientific Technical Centre «TATA», 2011

А.С. Анисимов, С.А. Горошко. Сжиженный природный газ в качестве альтернативного моторного топлива

при слишком низких зимой и слишком высоких летом температурах его эксплуатации; ограниченным количеством газовых автозаправок в городах. В целом перспективы перевода значительного количества автомобильного транспорта (особенно муниципального) на сжиженный газ большие.

Для обеспечения транспорта газообразным топливом необходимо строить АГНС и АГНКС двойного назначения, обеспечивающих заправку муниципальных и частных автомобилей.

Именно на этот вид топлива достаточно быстрыми темпами переводят свой общественный транспорт европейские страны, где к 2020 г. 23% автомобилей планируется перевести на альтернативные виды моторных топлив, в том числе 10% на природный газ, 8% - на биогаз и 5% - на водород. В Германии на сегодняшний день насчитывается до 500 тысяч единиц транспорта на газомоторном топливе. Для сравнения, российский парк автомобилей на газе оценивается в 50 тысяч единиц [2].

С

Газовое топливо

Преимущества:

- меньшая стоимость в сравнении с бензиновым топливом;

- срок службы деталей двигателя возрастает на 40%, до 1,5 раз увеличивается межремонтный период работы двигателя;

- снижение уровня шума работы двигателя;

- снижение токсичности выхлопа: СО - в 2-3 раза, ЫОХ - в 1,2 раза, СН - в 1,31,9 раза по сравнению с бензином;

- перевод автомобиля на газ не требует серьезной переделки двигателя;

- возможность создания комбинированной - газ плюс бензин - системы питания.

J

Недостатки:

- сложность запуска газового двигателя в холодное время года;

- снижение мощности двигателя на 710%;

- увеличение металлоемкости автомобиля на 25-30 кг;

- на давление газа в баллоне оказывает влияние температура окружающей среды. Необходимо следить, чтобы машина не перегревалась;

- по требованиям безопасности газовые АЗС расположены на окраинах города или на значительном удалении от жилых районов;

- запасы этого вида топлива ограничены запасами нефтяных и газовых месторождений.

Рис. 3. Преимущества и недостатки использования газового топлива Fig. 3. Advantages and disadvantages of gas fuel's usage

В РФ слабо развито специальное законодательство по стимулированию использования газомоторного топлива.

Для сравнения, в европейских государствах применяются следующие меры стимулирования государством перевода автотранспорта на газ:

- уменьшение в 1,5-2 раза размеров налогов на автомобили, использующие газовое топливо (Великобритания, Франция, Германия, Голландия, Дания, Италия);

- выделение грантов и дотаций на строительство автомобильных газовых наполнительных компрессорных станций (АГНКС) (Австралия, Великобритания, Канада, Малайзия, Япония);

- запрет на строительство автозаправочных станций без блока заправки машин компримированным природным газом (Италия);

- обязательное приобретение бюджетными организациями газобаллонных автомобилей при обновлении автотранспортного парка (США);

- предоставление предприятиям, использующим компримированный природный газ, преимущественного права на получение муниципального заказа (Франция, Италия, Иран);

- выделение грантов и дотаций на приобретение автомобилей, работающих на природном газе, газобаллонного оборудования (Австралия, Великобритания, Канада, Малайзия, Япония);

- нераспространение на автомобили, работающие на газе, запрета на въезд в природоохранные зоны (Великобритания, Италия, Чили, Китай).

Благодаря такой государственной политике перечисленным выше странам удалось добиться того, что загазованность атмосферного воздуха даже в крупных городах свелась к минимуму [3].

Однако необходимо заметить, что город Сочи располагается в горной местности, со сложным рельефом. Учитывая это, низкий запас хода и небольшая мощность газового двигателя, приемлемая для городов, расположенных на равнинах, в данном населенном пункте может служить фактором, ограничивающим распространение автомобилей на газовом топливе. В частности, это относится к большим автобусам. По этой причине использование наиболее экологичного газового топлива в городе Сочи ограничено грузоподъемностью автотранспортного средства.

Рекомендуем следующие мероприятия по использованию сжиженного природного газа в качестве альтернативного моторного топлива:

Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 10 (102) 2011 © Научно-технический центр «TATA», 2011

- переоборудовать автотранспорт муниципальных предприятий, используемый на внутригородских работах, на газовое топливо. Ожидаемый эффект: уменьшение в 3-4 раза выбросов оксидов углерода, на 15-20% оксидов азота, ликвидация выбросов сажи;

- для обеспечения технической возможности перевода автотранспорта на газовое топливо организовать работу передвижных автозаправочных станций;

- разработать схему размещения газонаполнительных компрессорных станций и внести предложения по их строительству;

- провести рекламно-информационную работу по переводу автотранспорта на газ.

Список литературы

1. Ежегодник выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух городов и регионов РФ за 2009 г. СПб.: ОАО «НИИ Атмосфера», 2010.

2. Кириллов Н.Г. Сжиженный природный газ как универсальное моторное топливо XXI века: технологические процессы и системы долгосрочного хранения. Обзорная информация ИРЦ Газпром. М.: Газ-информация, 2002.

3. Чеников И.В. Альтернативные моторные топлива. Краснодар: Издательство КубГТУ, 2006.

International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 10 (102) 2011

© Scientific Technical Centre «TATA», 2011