CC BY
40\\m\ww I
Компримированный природный газ
I
Современные мобильные газозаправщики автотранспортных средств
С.П. Семенищев, генеральный директор ООО «НПП ГазСервисКомпозит», к.т.н., П.П. Мерзляков, главный конструктор ООО «НПП ГазСервисКомпозит»
Российский рынок автомобилей, работающих на компримированном природном газе, стремительно растет. Инфраструктура газовых заправок этих автомобилей эффективно развивается путем использования, кроме стационарных АГНКС, мобильных газозаправщиков и контейнерных мини-АГНКС.
__Ключевые слова:
ПАГЗ, баллоны, КПГ.
10 лет
журналу
51
мире количество транспортных средств (ТС), работающих на компримированном природном газе (КПГ), стремительно растет. Успешно развивается инфраструктура газовых заправок. Президентом В.В. Путиным и правительством РФ приняты решения об ускоренном переводе ТС на КПГ.
Основные задачи и обязанности государственных органов по применению природного газа в качестве моторного топлива определены поручениями президента РФ от 11 июня 2013 года № Пр-1298, правительства РФ от 24 июня 2013 года № АД-П9-4314, Комплексным планом мероприятий по расширению использования природного газа в качестве моторного топлива, утвержденным правительством РФ 14 ноября 2013 года № 6819-П9, а также распоряжением правительства РФ № 767-р от 13 мая 2013 года «О расширении использования природного газа в качестве моторного топлива». В мае 2018 года президент РФ В.В. Путин утвердил перечень поручений по итогам прошедшего 18 апреля 2018 года совещания с членами правительства по вопросу расширения использования газа в качестве моторного топлива (Поручение президента Пр-743 от 02.05.2018 г., п. 1, 2, 3).
В соответствии с Комплексным планом, начиная с 2014 года из федерального бюджета ежегодно предоставляются субсидии субъектам РФ на закупку для жилищно-коммунального хозяйства автобусов и другой техники, работающих на метане, в размере не менее 3 млрд руб.
Минтрансом России разработана государственная программа по внедрению газомоторной техники с распределением на отдельные подпрограммы по автомобильному, железнодорожному, морскому, речному, авиационному транспорту и технике специального назначения. Финансирование этой программы за период 2015-2020 гг. составит 109,7 млрд руб.
В настоящее время сроки реализации принятых решений и программ перевода ТС на КПГ отстают от плановых. Так, например, к 2018 году планировалось построить 1233 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС),
Компримированный природный газ
\\\\\\\\\\\
\
выпустить 40 передвижных автомобильных газовых заправщиков (ПАГЗ), перевести на природный газ более миллиона транспортных средств.
В действительности этот план в значительной мере не выполнен. При отставании от намеченных сроков создания структуры АГНКС темпы перевода ТС на КПГ объективно снижаются, так как их заправлять негде.
Рассмотрим основные сравнительные характеристики вариантов заправки транспортных средств газом посредством АГНКС, мини-АГНКС контейнерного типа и ПАГЗ.
АГНКС
В России сложилась ситуация, при которой основными собственниками сети газопроводов и лимитов потребления природного газа являются ПАО «Газпром», независимые компании «Роснефть» и «Новатэк», которые до недавнего времени относились к строительству АГНКС без должного внимания.
Не лучшим образом сказываются на темпах строительства новых АГНКС длительные сроки получения всех разрешений и согласования с надзорными органами. Также при создании АГНКС требуются немалые инвестиции на разработку проекта и строительство, при этом срок окупаемости затрат напрямую зависит от загрузки АГНКС.
Поэтому в ближайшее время проблему использования газомоторного топлива для ТС строительством только новых АГНКС разрешить весьма проблематично. В создавшейся ситуации сроки окупаемости затрат существующих и строящихся АГНКС можно снизить за счет более широкого использования ПАГЗ и мини-АГНКС контейнерного типа.
Мини-АГНКС контейнерного типа
По технической сути, если ПАГЗ снабжен дожимающим компрессором, системой осушки газа и фильтром, то это уже мобильная АГНКС. Если это оборудование размещено в контейнере, который сравнительно легко доставить на место заправки ТС, то его можно рассматривать как альтернативу стационарной АГНКС.
Такой подход к газификации транспортных средств является перспективным, поскольку снижаются капитальные затраты на создание заправок и уменьшаются сроки окупаемости затрат. Если вблизи предприятия с автопарком проходит газовая труба, то использование такой мини-АГНКС также может резко снизить сроки ее окупаемости.
ПАГЗ
Использование ПАГЗ для заправки ТС позволяет повысить рентабельность АГНКС и значительно снизить затраты транспортных предприятий за счет заправки техники прямо на их территории в удобное время суток. При больших расстояниях пробега транспортных средств и значительного грузопотока заправка ТС возможна непосредственно на месте их локализации, например, в карьере на расстоянии до 100 и более километров от АГНКС или гаража.
Удобство использования ПАГЗ заключается в том, что, во-первых, сам ПАГЗ обычно заправляют в период снижения нагрузки на АГНКС (в ноч-
чЧШШШШШШШ
ное время), во-вторых, появляется возможность доставки газа непосредственно к расположению ТС - автопредприятия, гаражи или места массовой погрузки-разгрузки грузовых ТС.
На предприятиях Группы компаний «ГазСервисКомпозит» накоплен опыт создания и серийного производства ПАГЗ малой, средней и большой вместимости
Г—J 3
до 7 тыс. нм .
Для комплектования ПАГЗ используются баллоны типа 3 собственного производства вместимостью 210 л, которые размещаются в закрытом контейнере в вертикальном положении. Это позволяет устанавливать баллоны в контейнере с высокой степенью плотности и достигать большой вместимости ПАГЗ. Проводятся работы по патентованию конструкции баллонов и ПАГЗ.
За последние три года Группой компаний «ГазСервисКомпозит» изготовлено около 50 ПАГЗ, которые успешно эксплуатируются на предприятиях ПАО «Газпром», а также других, включая частные. География внедрения ПАГЗ охватывает территории от Калининграда до Камчатки и Сахалина, от Астрахани до Ханты-Мансийского автономного округа. Баллоны могут работать при низких температурах (до - 60 °С). Это позволяет эксплуатировать ПАГЗ в таких северных регионах, как Ямбург, Надым, Салехард, Республика Коми и др.
Сравнительные и технические характеристики ПАГЗ разных производителей приведены в таблице.
Степень опорожнения ПАГЗ определяется наличием дожимающего компрессора, с применением которого этот параметр достигает 0,92. Компрессор может располагаться как в контейнере ПАГЗ, при этом снижая его вместимость, так и отдельно, на малом прицепе, как у ТИТАН 2.
Для оптимизации стоимости ПАГЗ в каждом конкретном случае нужно определять экономически наиболее выгодный вариант - применять дожимающий компрессор со степенью опорожнения ПАГЗ до 0,92 или использовать пассивный вариант со степенью опорожнения до 0,65.
Большое влияние на технико-экономические характеристики ПАГЗ оказывает конструкция баллонов. По ГОСТ ISO 11439-2014 «Газовые баллоны. Баллоны высокого давления для хранения на транспортном средстве природного газа как топлива. Технические условия» баллоны подразделяются на четыре типа.
Баллоны типа 1 изготавливают из углеродистой или легированной стали. В баллоне типа 2 на цилиндрической части стального лейнера намотан композиционный материал. Эти баллоны имеют большую массу. Так, например, у баллонов типа 1 из углеродистой стали коэффициент весового совершенства m/V, где m и V -соответственно масса и вместимость баллона, составляет 1,7 кг/л и более, а у баллонов из легированной стали этот коэффициент снижается до 1,0___1,2 кг/л,
но цена такого баллона заметно выше.
В России наибольшее распространение для производства ПАГЗ получили композиционные баллоны типа 3 - ПАГЗ Группы компаний «ГазСервисКомпозит», «РариТЭК», «НГТ-Холдинг». За рубежом для ПАГЗ используют обычно композиционные баллоны типа 4 - Lincoln Composit и Ullit.
Для применения ПАГЗ в условиях низких температур регионов российского Севера целесообразно использовать баллоны типа 3 производства Группы компаний «ГазСервисКомпозит» с температурой эксплуатации до -60 °С.
Эти баллоны состоят из лейнера из алюминиевого сплава и композиционной силовой оболочки типа «кокон», и в них применены только отечественные материалы
10 лет
журналу
53
Компримированный природный газ
ж\\\\\\\\\
\
Объем Тип, Наличие в ПАГЗ
Производитель, тип ПАГЗ перевозимого газа, нм3 вместимость (л) и число баллонов (ед.) дожимающий компрессор колонка газораздаточная Габариты Д х Ш х В, м ПАГЗ с газом, т
Lincoln Composites, США
ТИТАН 2 5600 Тип 4 450 л х 40 Нет Нет 6,0 х 2,5 х 2,9 16,1
ТИТАН 4 10805 Тип 4 8444 л х 4 Нет Нет 12,2 х 2,4 х 2,4 21,6
ULLIT SA, Франция
Container 40' 11000 Тип 4 450 л х 80 Нет Нет 12,2 х 2,5 х 2,9 22,5
«РАРИТЭК», РФ
3700 Тип 3 185 л х 68 Есть Нет 13,6 х 2,5 х 2,7 27,0
5000 Тип 3 185 л х 90 Нет Нет 13,6 х 2,5 х 2,7 24,4
«НГТ-Холдинг», РФ
ПАГЗ-3000 3700 Тип 3 185 л х 68 Нет Нет 12,7 х 2,5 х 3,8 9,5
«ГазСервисКомпозит», РФ
3700 Тип 3 210 л х 60 Нет Есть 6,0 х 2,5 х 2,7 18,0
5000 Тип 3 210 л х 80 Нет Есть 7,8 х 2,5 х 2,7 24,7
7000 Тип 3 210 л х 110 Нет Есть 10,1 х 2,5 х 2,7 33,0
- горячепрессованная труба, базальтовый ровинг или стеклоровинг. Эти баллоны отличаются надежностью, более низкой температурой эксплуатации, а их стоимость значительно ниже импортных баллонов типа 3. Коэффициент весового совершенства таких баллонов составляет 0,6 кг/л для рабочего давления 19,6 МПа и 0,72 кг/л для рабочего давления 24,5 МПа.
Оригинальная конструкция таких баллонов, а также способ вертикальной установки и крепления их в контейнере обеспечивают высокие технико-экономические показатели ПАГЗ.
Образец ПАГЗ-7000 производства Группы компаний «ГазСервисКомпозит» приведен на фото.
На предприятиях Группы компаний «ГазСервисКомпозит» проводятся НИОКР по созданию конструкции, разработке технологии производства и испытаниям баллонов типа 4 для транспортных средств и ПАГЗ. Стоимость таких баллонов ниже, чем стоимость баллонов типа 3 за счет замены дорогого металлического лейнера на полиэтиленовый, и значительно ниже стоимости зарубежных аналогов.
■
чЧШШШШШШШ Ш
Шлет
журналу
Баллоны типа 4 по сравнению с баллонами других типов отличаются меньшей массой. Силовая оболочка выполняется из композиционного материала на базе базальтового ровинга или углеровинга, если рабочее давление превышает 30 МПа. Температура эксплуатации таких баллонов до -40 °С.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы:
1. ПАГЗ значительно повышают эффективность и рентабельность работы стационарных АГНКС. При создании новых и для повышения загрузки существующих АГНКС нужно предусматривать сеть ПАГЗ в радиусе их опорожнения до 120 км.
2. Дожимающий компрессор повышает на 27...30 % степень опорожнения ПАГЗ, но из-за высокой его стоимости экономически выгоднее и проще увеличить вместимость ПАГЗ, чем приобретать компрессор. В ряде случаев экономически оправданно вместо размещения компрессора на шасси ПАГЗ установить дополнительное количество баллонов, используя пассивное опорожнение мобильного заправщика.
3. ПАГЗ должен оснащаться газораздаточной колонкой, и по желанию заказчика колонка может быть как однопостовой, так и двухпостовой.
4. Скорость заправки ПАГЗ и его опорожнения в основном зависит от проходного сечения трубопроводов арматуры и схемы их соединения. Так, например, в ПАГЗ-3700 производства Группы компаний «ГазСервисКомпозит» скорость опорожнения достигает 0,5 кг/с при давлении 20.25 МПа, что для некоторых потребителей является важным и обязательным параметром.
5. Тип баллона, используемого для оснащения ПАГЗ, значительно влияет на его массу. Масса ПАГЗ с баллонами типа 4 меньше, чем с баллонами типа 3. При этом необходимо учитывать, что температура эксплуатации ПАГЗ с баллонами типа 4 ограничена в отрицательном диапазоне температур до -40 °С.
6. Наибольшей вместимостью при одних и тех же габаритных размерах обладает ПАГЗ с вертикальным расположением баллонов в контейнере.
7. Ускорению процесса внедрения газомоторного топлива на транспортные средства в РФ может способствовать использование мини-АГНКС на базе баллонов производства Группы компаний «ГазСервисКомпозит».
