CC BY
57Перспективы развития рынка газомоторного топлива в России
Кулаев Казбек Борисович
К.э.н., доцент кафедры стратегического управления ТЭК, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, kb5034@mail.ru
В статье рассматриваются возможности и перспективы использования природного газа в качестве газомоторного топлива (ГМТ). Приведены характеристики природного газа, позволяющие эффективно его использовать в качестве топлива. Отмечены достоинства ГМТ, -экологичность, безопасность, дешевизна, повышение ресурса двигателей, работающих на ГМТ, его преимущества перед традиционными видами топлива.
Определены области наиболее перспективного его использования, - магистральный, железнодорожный, водный транспорт, карьерная и сельскохозяйственная техника. Особое внимание уделено использованию сниженного природного газа (СПГ) в качестве топлива, как одному из наиболее перспективных направлений использования газа в качестве ГМТ. Проанализированы и сформулированы проблемы, которые ограничивают в настоящее время широкое применение газа, и пути решения этих проблем.
Ключевые слова: природный газ, газомоторное топливо (ГМТ), топливо, транспорт, сжиженный природный газ (СПГ).
1. Роль и значение природного газа в мировом потреблении энергоресурсов.
Согласно многочисленным прогнозам, в ближайшие 20-30 лет ископаемые виды топлива - нефть, газ и уголь, сохранят доминирующие позиции на энергетическом рынке. Однако их соотношение и доли в общей структуре рынка будут меняться. И если доля угля будет снижаться, то доля газа будет расти. Темпы роста потребления газа будет наиболее высокими. Так, согласно прогнозу ВР, рост потребления газа в период до 2035 г. будет составлять 1,8 % в год, а рост нефтяного рынка будет составлять 0,9%. Угольный рынок будет расти гораздо более низкими темпами - всего 0,5% в год, и к 2035 году его доля на энергетическом рынке сократится до исторического минимума. На смену углю придет газ. Объем газа в энергетическом балансе планеты, по прогнозам, к 2050 году увеличится до 30 %.
Природный газ имеет ряд преимуществ перед другими видами топлива. К ним относятся полнота сгорания, легкость розжига и регулировки величины пламени, простота транспортировки к потребителю, отсутствие вредных продуктов сгорания. Важную роль играет относительная дешевизна добычи газа. Если сравнить газ с углем, то стоимость 1 тонны газа в пересчете на условное топливо составит всего 10 % от стоимости угля1 .
Область применения природного газа как высококачественного энергоносителя и сырья для различных отраслей промышленности, очень широка, - от нефтепереработки и нефтехимии, черной и цветной металлургии, коммунального хозяйства и до транспорта. Последняя область и представляется одной из наиболее интересных, поскольку именно в транспорте, в частности в автомобильном и морском, наиболее быстрыми темпами растет спрос на газ. К 2040 году, по прогнозам специалистов, доля газа в потребляемом на транспорте топливе, вырастет до 5 %. Использование газа в качестве топлива для автомобилей позволяет уменьшить выброс вредных веществ, образующихся при работе автомобильного двигателя, на 40-60 %.
Традиционно в качестве топлива для различных транспортных средств использовался КПГ - компримированный (сжатый) газ. Однако, в последние годы активно стал развиваться другой сегмент - использование в качестве топлива сниженного природного газа - СПГ.
2. Характеристики СПГ.
СПГ - это криогенная жидкость, т.е. обычный природный газ, охлажденный до перехода в жидкую фазу. Он на 92-98% состоит из метана. В условиях хорошей тепловой изоляции СПГ может при небольшом давлении храниться длительное время, что позволяет перевозить его на дальние расстояния. При сжижении из 600 кубометров природного газа получается 1 кубометр жидкости весом около полутонны. Соответственно, одна тонна СПГ эквивалентна 1200 кубометрам газа.
3. Достоинства/преимущества СПГ и области применения.
СПГ имеет ряд существенных достоинств при использовании в качестве моторного топлива.
■ СПГ не приводит к ускоренной позволяет увеличить коррозии узлов механизмов. При использовании СПГ срок службы двигателя увеличивается в 1,5 -2 раза. Это происходит за счет сохранения масляной пленки на стенках цилиндров и соответственно снижения трения и износа двигателя. В двигателе не образуются отложения от продуктов сгорания топлива, и не происходит детонации двигателя;
■ СПГ обеспечивает высокий уровень безопасности. Возможность взрыва существует при концентрации метана в атмосфере 5% - 15%. СПГ почти в 2 раза легче бензина, нетоксичен, химически не активен; при нормальных условиях метан гораздо легче воздуха (относительная плотность по воздуху 0,55), поэтому, при утечках он поднимается вверх, не скапливаясь в углублениях, как пары пропан-бутана, и, благодаря высокому коэффициенту диффузии, быстро рассеивается в атмосфере. Вследствие этого смесь метана опасна лишь очень непродолжительное время;
■ СПГ - экологичное моторное топливо. Двигатели, работающие на СПГ, без дополнительного оборудования по очистке выхлопов, соответствуют экологическим
© £
В
3
№ 2
1Л
I
2 ©
стандартам Евро-5 и Евро -6. В продуктах его сгорания содержится меньше окиси углерода и окислов азота, в нём полностью отсутствуют твёрдые частицы и сернистые соединения (основные компоненты смога), до 65% снижаются выбросы угарного газа и тяжелых углеводородов;
■ СПГ - экономичное моторное топливо. Удельная теплота сгорания (12 000 ккал / кг или 48 500 кДж / кг) на 12%, а октановое число (105-107 единиц) на 1315% выше, чем у бензина. При работе на СПГ топливные расходы современного двигателя ниже на 30-50%.
Основными областями применения СПГ как моторного топлива в ближайшей перспективе станут, по оценкам ООО «Газпром газомоторное топливо»2, магистральный, железнодорожный, водный транспорт, карьерная и сельскохозяйственная техника. По оценкам ООО «Газпром газомоторное топливо», объем потребления СПГ к 2030 году на магистральном транспорте составит 33% от общего объёма, на водном транспорте -27%, на карьерной технике - 23%, на железнодорожном транспорте - 9%, на сельскохозяйственной технике - 8%.
Магистральный транспорт, по мнению специалистов ООО «Газпром газомоторное топливо», станет ключевым потребителем СПГ в качестве моторного топлива. Наибольшие эффект даст перевод на СПГ тяжелой автотехники, - магистральных крупнотоннажных грузовиков и автопоездов, осуществляющих междугородные и международные перевозки, автотехники и другой техники, занятой в строительстве, лесовозов, междугородных и международных автобусов - т.е. транспортных средств, которые постоянно находятся в движении и потребляют значительные количества топлива.
Важным достоинством применения СПГ для такой техники является возможность снижения металлоемкости транспортных средств и повышения грузоподъёмности, а также в повышении пробега на одной заправке до 1000 км.
На водном транспорте одним из факторов, стимулирующих использование СПГ является ужесточением требований MARPOL3 по предотвращению загрязнения с судов. Уже есть положительный опыт использования СПГ как моторного топлива на крупных судах, в частности, в 2013 году введен в эксплуатацию один из паромов скандинавской компании Viking Line под названием Viking Grace, который обслуживает маршрут Турку -Мариехамн - Стокгольм. В России пла-
нируется построить два дизельэлектро-хода на СПГ на Зеленодольский завод им. Горького (Республика Татарстан).
Значителен потенциал применения СПГ в качестве топлива для карьерной техники. Карьерная техника на сПг будет применяться в местах непосредственной добычи минералов горнорудными предприятиями, которые сконцентрированы в 6 регионах страны: Кемеровская обл., район Курской магнитной аномалии, Северо-Западный регион, Якутия, Красноярский край и Амурская обл. Дополнительное использование СПГ в качестве моторного топлива позволяет обеспечить бесперебойную работу машин в течение 8-14 часов, а также снизить дымность и токсичность отработанных газов в условиях плохо вентилируемых карьеров.
Железнодорожный транспорт. В сегменте железнодорожной техники СПГ перспективно использовать на неэлект-рофицированных участках железной дороги. Есть опыт РЖД, который успешно эксплуатирует газотурбовозы, а также маневровый газопоршневой тепловоз. Использование такой техники, по данным РЖД, снижает экологический ущерб по сравнению с дизельным локомотивом, в 2,5 раза и позволяет уменьшить эксплуатационные затраты.
Сельскохозяйственная техника. Сегмент сельскохозяйственной техники отличается сильной фрагментацией, как географически, так и с точки зрения количества владельцев техники. В сегменте явно выражен фактор сезонного спроса, поэтому внедрение СПГ в сельском хозяйстве рассматривается при развитии сопредельных сегментов потребления (магистральный транспорт, водный и т.д.). развитии сопредельных сегментов потребления.
4. Технологии производства и использования СПГ в качестве моторного топлива
Основой развития СПГ-инфраструк-туры для его использования в качестве моторного топлива является создание малотоннажных комплексов по сжижению природного газа (КСПГ). Малотоннажное производство СПГ может быть организовано на базе газораспределительных станций, автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях, а также на автономных комплексах. Производство СПГ осуществляется по хорошо известной и достаточно распространённой технологии, широко используемой в воздухоразделительных установках, в установках сжижения кислоро-
да, азота, водорода и других газов, и к настоящему времени хорошо освоенной отечественной промышленностью.
Газ из магистрального трубопровода через систему очистки и осушки отбирается на установку, где расширяется с совершением работы в специальном устройстве (турбодетандере) до давления распределительной сети. Этот процесс происходит со снижением температуры. Протекающие в установке теплообмен-ные процессы приводят к тому, что часть охлажденного газа (10-15%) сжижается, а другая часть нагревается до температуры окружающей среды и поступает в распределительный газопровод (90-85 %)
Производства СПГ на ГРС не требуют дополнительных затраты энергии за счет использования перепада давлений между магистральным и распределительным газопроводами, что позволяет минимизировать стоимость производства СПГ по этой технологии. Однако условием эффективной работы установки сжижения является несколько условий:давление в магистральном газопроводе было не менее 2,5 мПа, расход газа превышал 60 тыс. нм3/ч, запас по загрузке был не менее 25 %. Кроме того, при проектировании необходимо учитывать сезонные и суточные колебания давления и расхода газа в магистральном газопроводе, а также компонентный состав газа, поступающего на сжижение. Производительность установок сжижения - от 1,5 т/ч до 10-15 т/ч.
Технологическое оборудование установок сжижения газа конструктивно и по параметрам близко к оборудованию воз-духоразделительных установок и освоено отечественным криогенным машиностроением: предприятия ОАО «Криоген-маш» (Балашиха) и ОАО «Гелиймаш» (Москва).
Заправка транспорта СПГ происходит на криогенных автомобильных заправочных станциях (КриоАЗС). Кроме того, существуют станции, на которых осуществляется заправка как КПГ, так и СПГ, причём это могут быть криоАЗС с регазификацией, или автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС), которые оснащены дополнительным оборудованием хранения и реализации СПГ. Первые автомагистрали, на которых планируется строительство сети КриоАЗС станут: А181 Скандинавия (граница с Финляндией - Санкт-Петербург), М10 (Санкт-Петербург -Москва), М7 (Москва - Уфа - Екатеринбург - Новосибирск), М1 (граница с Белоруссией - Москва), М4 (Москва - Новороссийск).
Рис. 1. Блок-схема технологической цепочки производства, транспортировки и реализации СПГ через КриоАЗС.
Блок-схема технологической цепочки производства, транспортировки и реализации СПГ через КриоАЗС представлена на рис. 1.
5. Состояние инфраструктуры ГМТ в России
Несмотря на отставание России в развитии инфраструктуры газомоторного топлива, в последние годы наметились значительные положительные изменения. В первую очередь, выросли темпы строительства объектов транспортной инфраструктуры. Количество автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) выросло со 174 в 2000 году до 239 в 2013 году и до 354 в 2018 году. Только в 2017 году было введено в строй 36 АГНК и планируется ввести еще 67 объектов в 2017 году.
Хорошую динамику роста демонстрирует и объем потребления природного газа в качестве моторного топлива: в 2000 году реализовано 82 млн кубометров, в 2013-м - 400 млн кубометров, по итогам 2017 года - 600 млн кубометров. Увеличивается также количество автотехники, работающей на ГМТ. По данным Минтранса России, общее количество автомобилей на ГМТ к 2020 году должно вырасти в 1,7 раза - до 256 тыс. еди-ниц.4
Для стимулирования перехода транспорта на ГМТ уже несколько лет действует программа субсидирования из федерального бюджета затрат на приобретение газомоторной техники субъектами РФ, в рамках которой в 2017 году реализовано порядка 3500 транспортных средств. На приобретение автобусов, техники дорожно-коммунальных служб и легковых автомобилей, использующих природный газ, было выделено около пяти миллиардов рублей субсидий, ко-
торые составили порядка 30% их полной стоимости. В 50 субъектах Российской Федерации также реализуются региональные программы развития рынка ГМТ, включающие в себя такие мероприятия, как приобретение газобаллонных автомобилей, содействие строительству газозаправочной инфраструктуры, предоставление налоговых льгот и преференций при распределении заказов и маршрутов и т. д. За пять лет реализации региональных программ число автомобилей на газомоторном топливе в нашей стране увеличилось на четверть и превысило 150 тысяч. К 2020 году в целом по стране на газомоторное топливо будет переведено до 50% общественного транспорта и транспорта ЖКХ в городах с населением более миллиона человек.
6. Перспективы ГМТ в России
Учитывая размеры России, а также огромные запасы природного газа (первое место в мире по разведанным запасам газа), страна обладает всеми условиями для широкого применения гМт. Для эффективного развития сегмента газомоторного топлива в России необходимо решение следующих задач:
■ Расширение сети КСПГ;
■ Развитие заправочной инфраструктуры - АГНКС и КриоАЗС и передвижных автозаправщиков;
■ Широкое производство и внедрение техники российской техники, работающей на газомоторном топливе, как на компримированном природном газе, так и на СПГ;
■ Стимулирования приобретения газомоторной техники не только через субсидии, но и через снижение таможенных пошлин (разнообразная техника производится за рубежом, в США, Европе и Китае);
■ Совершенствование нормативной
базы по использованию природного газа в качестве газомоторного топлива;
■ Преодоление предубеждения потребителя против газомоторной техники.
Литература
1. BP-energy-outlook-2018. URL: https://www.bp.com/content/dam/bp/en/ corporate/pdf/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2018.pdf
2. Газомоторное топливо. Газпром Экспорт. URL: http:// www.gazpromexport.ru/projects/ gasmotorfuel/
3. А. Капустин. Природный газ как моторное топливо для автомобильных двигателей внутреннего сгорания. Энергетика и промышленность России. № 18 (254) сентябрь 2014 года. URL: https:// www.eprussia.ru/epr/254/16355.htm
4. К. Молодцов. Дави на газ. Эксперт №7 12-18 февраля 2018.
5. Моторные топлива 2018. Пост-релиз конференции «Моторные топлива 2018». Организатор - CREON Energy в составе Группы CREON. URL: http:// www.creonenergy.ru/consulting/ detailConf.php?ID=123277
6. Природный газ в качестве моторного топлива - не далекое будущее, а реальность. Круглый стол «Использование ком-примированного природного газа в качестве моторного топлива. Развитие газомоторной инфраструктуры». 05.10.2017. URL: http://www.expoforum.ru/presscentre/ eventsnews/2017/10/2273
7. Природный газ - моторное топливо. URL: http://gazprom-gmt.ru/info/ natural-gas
8. Природный газ, как моторное топливо. URL: https://ogaze.ru/article/ prirodnyy-gaz-kak-motornoe-toplivo
9. Эволюция мировых энергетических рынков и ее последствия для России / под ред. А.А. Макарова, Л.М. Григорьева, Т.А. Митровой. - М. ИНЭИ РАН-АЦ при Правительстве РФ, 2015. - 400 с. -ISBN 978-5-91438-019-6.
10. Shell LNG outlook 2018, URL: https://www.shell.com/energy-and-innovation/natural-gas/liquefied-natural-gas-lng/lng-outlook/_jcr_content/par/ textimage_864093748.stream/ 1519645795451/ d44f97c4d4c4b8542875204a19c 0b21 297786b2 2a900ef8c644d07d74a2f6eae/shell-lng-outlook-2018-presentation-slides.pdf
Ссылки:
1 http://greenologia.ru/eko-problemy/ dobycha-gaza
О
R
3
2
2 http://lng.gazprom-gmt.ru/
3 http://www.imo.org/en/About/ Conventions/ListOfConventions/Pages/ International-Convention-for- the-Prevention-of-Pollution-from-Ships-(MARPOL).aspx http://www.bsh.de/en/ Marine_data/Environmental_protection/ MARPOL_Convention/index.jsp
4 Кирилл Молодцов. Дави на газ. Эксперт №7 12-18 февраля 2018
Prospects for the development of the
market of gas engine fuel in Russia Kulaev K.B.
Gubkin Russian State University of Oil and Gas The article considers the possibilities and prospects of using natural gas as a gas engine fuel (GMT).
The characteristics of natural gas that allow to use it effectively as a fuel are considered. The qualities of GMT, - ecology, safety, low cost, increase in the resource of engines working on GMT and its advantages over traditional fuels are analyzed.
Areas of the most promising use of it are identified: mainline, railway, water transport, quarry and agricultural machinery. Particular attention is paid to the use of liquefied natural gas (LNG) as fuel, as one of the most promising areas of gas use as GMT. The problems that currently limit the wide use of gas and ways to solve these problems have been analyzed and formulated. Key words: natural gas, gas engine fuel (GMT), fuel, transportation, liquefied natural gas (LNG). References
1. BP-energy-outlook-2018. URL: https:// www.bp.com/content/dam/bp/en/corporate/ pdf/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2018.pdf
2. Gas-powered fuel. Gazprom Export. URL: http:/
/www.gazpromexport.ru/projects/ gasmotorfuel/
3. A. Kapustin. Natural gas as motor fuel for
automotive internal combustion engines. Energy and industry of Russia. No. 18 ( 254) September 2014. URL: https:// www.eprussia.ru/epr/254/16355.htm
4. K. Molodtsov. Dave on the gas. Expert number
7 12-18 February 2018.
5. Motor fuels 2018. Post-release of the conference «Motor fuels 2018». The organizer
is CREON Energy in the CREON Group. URL: http://www.creonenergy.ru/consulting/ detailConf.php?ID=123277
6. Natural gas as a motor fuel is not a distant
future, but a reality. Round table «Use of compressed natural gas as motor fuel. Development of gas-engine infrastructure «. 10/05/2017. URL: http://www.expoforum.ru/ presscentre/eventsnews/2017/10/2273
7. Natural gas is motor fuel. URL: http://gazprom-
gmt.ru/info/natural-gas
8. Natural gas as motor fuel. URL: https://ogaze.ru/
article/prirodnyy-gaz-kak-motornoe-toplivo
9. Evolution of the world energy markets and its
consequences for Russia / Ed. A.A. Makarova, LM Grigoryeva, T.A. Mitrovoy. - M. INEI RAS-AC under the Government of the Russian Federation, 2015. - 400 p. - ISBN 978-591438-019-6.
10. Shell LNG outlook 2018, URL: https:// www.shell.com/energy-and-innovation/ natural-gas/liquefied-natural-gas-lng/lng-outlook/_jcr_content/par/ textimage_864093748.stream/151964579545 1 /d44f97c4d4c4b85428752 04a19c0b21 297786b22a900ef8c644d07d74a2f6eae/ shell-lng-outlook-2018-presentation-slides.pdf
1Л
5
ей
2 ©
