Перспектива природного газа как основы топливной базы транспортного
В последнее десятилетие 20 века в мировой экономике начала набирать силу 3-я волна популярности природного газа, как моторного топлива. По прогнозам специалистов эта волна достигнет своего высшего уровня к концу первой четверти 21 века. Применение газового топлива в моторах с «колыбели» двигателестроения и неоднократное возвращение к применению этого вида топлива не случайно. По своим свойствам оно более всего приближается к представлениям об идеальном моторном топливе. Природный газ, видимо, на ближайшие десятилетия и будет являться как стратегическим, так и альтернативным энергоносителем одновременно, оставаясь при этом самым чистым в экологическом отношении моторным топливом. Стимулы для газификации автотранспорта в нашей стране те же, что и во всем мире: рост потребления нефтепродуктов при продолжающемся росте спроса на автомобили на фоне истощения нефтяных месторождений; необходимость снижения зависимости экономики от нефтепродуктов, особенно в транспортном секторе; возрастание негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду. Наблюдаемое истощение разведанных запасов нефти в мире, связанное с непрерывно увеличивающимся потреблением нефтепродуктов, ставит под угрозу энергетическую безопасность многих стран. Эту задачу в той или иной мере можно решать двумя способами: сокращением объемов потребления топлива путем повышения топливной экономичности или заменой менее дефицитным и более дешевым альтернативным топливом.
По некоторым пессимистическим оценкам, истощение запасов нефти в индустриально развитых странах наступит уже в ближайшие годы. В России, по прогнозу ОПЕК, нефти хватит до 2021 г., а газа - до 2083 г. Истощение запасов нефти сопровождается ростом ее потребления. Спрос на нефть уже превышает объемы добычи, что неизбежно ведет к возникновению дефицита, который со временем будет нарастать. Если сегодня неудовлетворенным остается примерно 5 % спроса на нефть, то к 2025 г. дефицит может составить 12 %. Цены на нефть на мировом рынке постоянно растут. Все это заставляет многие страны мира искать пути предотвращения или смягчения вероятного топливного кризиса. Многие страны мира приняли национальные программы перевода транспорта на природный газ. Природный газ по своим экологическим и экономическим характеристикам является наиболее эффективным углеводородным топливом, которое имеется в коммерческой реализации. Природный газ (Метан) наиболее пригоден для применения в транспортном секторе. Более того, его энергетические и физические характеристики - повышение по сравнению с дизельным топливом примерно на 10% массовой калорийности, снижение выбросов токсичных продуктов сгорания в 1,5 — 2,0 раза, уменьшение на 30—40% воздействия на смазочные масла, приводящего к их старению,- позволяют получить более высокие экономические, экологические и ресурсные показатели работы транспортного парка. Цена на метан более стабильна, и рост ее будет незначительным. Страны, в которых широко развито использование природного газа в качестве моторного топлива - Аргентина, США, Италия и Европа. В 2000 - 2003 г.г. мировой парк автомобилей, работающих на природном газе, ежегодно увеличивался на 1 миллион единиц.
В последнее время наблюдается тенденция к более частому использованию природного газа в качестве моторного топлива. Так, например, в Европе к 2020 г. планируют иметь 23,5 млн. автомобилей именно на этом виде топлива. Заводской выпуск автомобилей, работающих на природном газе, освоили практически все ведущие мировые автомобильные фирмы. Как известно, автомобильный транспортный сектор Европы практически на 98% зависит от продуктов нефтепереработки. При этом до 80 % всей импортируемой нефти поступает из политически нестабильного региона - Ближнего Востока.
По соображениям экологической и энергетической безопасности Евросоюз в 2000 г. внес предложение о диверсификации топливного баланса и внедрении альтернативных видов моторного топлива. В качестве таких альтернатив бензину и дизельному топливу названы: природный газ (10% от всего парка), биогаз (8%) и водород (5%).
Очень многие владельцы автотранспорта, опытные водители твердо знают, что один из самых эффективных путей по сокращению затрат при эксплуатации автотранспорта — переход на альтернативное газовое моторное топливо. Это и неудивительно, ведь средства на приобретение ГСМ составляют до половины всех расходов при эксплуатации автомобилей. Давно доказано, что даже с учетом стоимости перевода оборудования автомашины на компримированный (сжатый) газ использование этого природного топлива позволит сэкономить весьма существенные суммы.
Украина - одна из ведущих держав мира относительно использования природного газа на автомобильном транспорте. По данным Госкомстата, в I полугодии 2009 г. предприятиями и организациями всех видов экономической деятельности Украины использовано 81.9 млн т первичных и вторичных видов топлива в условном измерении (на 22.5% меньше, чем за соответствующий период 2008 г.). В структуре использованного топлива основная доля пришлась на природный газ — 36%, уголь — 27%, кокс и полукокс — 9%, нефтепродукты — 12%, нефть и газовый конденсат — 9% (в I полугодии 2008 г. — соответственно 39%, 27%, 9%, 7% и 12%). По сравнению с I полугодием 2008 г. общие объемы потребления природного газа в целом по Украине уменьшились на 29%, угля — на 21%, газойлей (топлива дизельного) — на 20%, бензина моторного — на 6%, нефти, включая газовый конденсат, — почти на 1%.
Из общего объема потребления топлива основным направлением его использования было превращение в другие виды топлива и энергию — 56%. Значительная часть в структуре затрат топлива на превращение в другие виды топлива и энергию приходилась на уголь — 44%, газ природный — 22%, нефть и газовый конденсат — 16% (в I полугодии 2008 г. — соответственно 46%, 25% и 14%).
В 2009 г. потребление сжиженного газа составило порядка 800 тыс. т. Из них 400-450 тыс. т приходится на долю населения, а остальное – на 1,5 тыс. АЗС. Статистические данные свидетельствуют о том, что объёмы рынка сжиженного природного газа в Украине растут. Так, к примеру, в 2008 г. общий объем потребления составил около 600 тыс. т. По итогам 2008 г. всего в стране было выпущено 766 тыс. т. пропан-бутана, из которых 107 тыс. т — «Укртатнафтой», а 183 тыс. т — «Укрнафтой». Импортировано 26 тыс. т пропан-бутана. Потребление сжиженного газа в 2007 году выросло на 15-20%, тогда как в 2006-м этот рынок пережил настоящий бум, увеличившись за год на 50% — с 250 тыс. тонн до 500 тыс. Крупнейшими производителями сжиженного газа являются "Укргаздобыча", "Укрнафта" и Полтавская газонефтяная кампания. Напомним, продажа сжиженного газа для нужд населения осуществляется на специализированных аукционах, где производитель сырья – ДК "Укргаздобыча" – выставляет свою продукцию. Средняя цена топлива для населения составляет 2,7-3 тыс. грн/т. В то же время на автозаправочные станции сжиженный газ поставляют "Укрнафта", частные газодобытчики и импортеры. По данным компании UPECO, там он продается по 5,5-6 тыс. грн/т. В Украине более развита сеть заправок пропан-бутановым топливом. Их количество только в течение 2007 года возросло с 1000 до 1300 единиц.
Украина имеет большой потенциал для развития рынка сжиженного газа. Украинская сеть АГНКС по состоянию на июль 2008 года насчитывает порядка 192 заправки КПГ и имеет соединение с соответствующей сетью соседних стран, которая дает возможность обеспечить работу грузового автотранспорта на международных линиях. Расчёты показывают, что общая мощность национальной сети АГНКС составляет около 1 млрд. кубометров в год, что достаточно для обеспечения КПГ более чем 250-ти тыс. автомобилей. Для более широкого использования природного газа – а сейчас только 2,9 % транспортных средств могут потреблять метан в виде топлива, - необходимы государственные программы, подкреплённые по-настоящему действующими законами.
Замена на автотранспорте жидких проворных топлив сжиженным природным газом является одним из важных средств защиты окружающей среды от окислов углерода, азота и свинца. Использование сжиженного природного газа в качестве проворного топлива также является экономически выгодным. Сжиженный природный газ открывает совершенно новые возможности для газоснабжения коммунально-бытовых и промышленных потребителей, удаленных от магистральных и распределительных газопроводов.
Однако, стоит отметить, что, к сожалению, украинский рынок газомоторного топлива развивается не так динамично, несмотря на скачки цен на нефтяные виды моторного топлива. По итогам деятельности наибольшей нефтедобывающей компании Украины – открытого акционерного общества „Укрнафта” – в 2009 году объемы реализации продукции газопереработки составляли: сжатого газа – 180,5 тыс. т; фракции легкой – 254,4 тыс. т. Объемы реализации нефти с газовым конденсатом в 2009 году составляют 2720,4 тыс. т.
Среди многих альтернатив бензину и дизельному топливу природный газ на сегодняшний день является наиболее приемлемым по экономическим, экологическим и ресурсным характеристикам. Природный газ по своим энергетическим, физико-химическим и экологическим показателям является очень перспективным топливом и его применение должно дать положительный эффект во многих аспектах. Рассмотрим, во-первых, экономику газового моторного топлива. Что мы под этим подразумеваем - следствие затрат на его производство. Особо важно, что всеми положительными качествами обладает газ, извлекаемый из недр, без всякой последующей переработки. Это в конечном итоге гарантирует его более низкую стоимость по сравнению с продуктами переработки нефти, независимо от особенностей законодательства. Энергетика природного газа определяется метаном, который составляет в зависимости от месторождения 85 – 99% общей массы газа. Физико-химические свойства метана существенно отличаются от других углеводородов, из которых состоят наиболее распространенные моторные топлива (бензин, керосин, дизельное топливо и др.). Молекула метана самая «короткая» из всех известных углеводородов, содержит 1 атом углерода и 4 атома водорода, которые соединены друг с другом не только благодаря обычным внутримолекулярным силам, но и с помощью специфической водородной связи. Это делает метан одним из самых стойких природных соединений и тем самым придает качества, особо ценные при использовании газа, как моторного топлива.
Топливная экономичность газового двигателя – наиболее важный показатель автомобильного мотора – определяется октановым числом топлива и пределом воспламенения топливовоздушной смеси. Октановое число является показателем детонационной стойкости топлива, которая ограничивает возможность применения топлива в мощных и экономичных двигателях с высокой степенью сжатия. В современной технике октановое число является главным показателем сортности топлива: чем оно выше, тем качественнее и дороже топливо. Благодаря высокой стойкости молекулы метана природный газ имеет наиболее высокое значение октанового числа из всех углеводородных топлив от 105 до 120 единиц, то есть имеет детонационную стойкость выше, чем у эталона этого показателя – изооктана. Это качество позволяет применять природный газ не только для всех видов находящихся в эксплуатации двигателей с искровым зажиганием, но и форсировать эти двигатели по степени сжатия, улучшая мощностные и экономические показатели.
Износостойкость газового двигателя вплотную связана с взаимодействием топлива и моторного масла. Одним из неприятных явлений в бензиновых двигателях является смывание бензином масляной пленки с внутренней поверхности цилиндров двигателя при холодном запуске, когда топливо поступает в цилиндры не испарившись. В этом же случае бензин в жидком виде попадает в масло, растворяется в нем и разжижает его, ухудшая смазочные свойства. Оба эффекта ускоряют износ двигателя. Природный газ независимо от температуры двигателя всегда остается в газовой фазе, что полностью исключает отмеченные факторы. Именно поэтому долговечность двигателя при работе оказывается в 1,4 – 1,6 раза выше, чем у бензинового.
Немаловажна и экологическая составляющая перехода на «голубое топливо». Экологическая безопасность газовых двигателей в начале 21 века стала главным фактором, делающим преимущества газового моторного топлива неоспоримыми. Так, содержание вредных веществ в выхлопных газах после этого процесса в автомобилях с карбюраторным двигателем снижается на 69 процентов, с дизельными и инжекторными — на 53. Это тем более актуально, что, по статистике, в крупных городах более половины вредных выбросов в атмосферу приходится как раз на долю автомобильного транспорта.
Экологическая безопасность определяется тремя факторами:
• сокращение расхода быстро истощающихся ресурсов;
• значительно меньшими выбросами в воздух загрязняющих веществ двигателями, работающими на газе, чем использующими нефтяные топлива;
• снижением выброса тепличных газов.
Тут также стоит сказать о том, что применение природного газа в качестве автомобильного топлива вместо бензина приведет и к снижению выделения парниковых газов, что в последнее время становится одной из главных экологических проблем Земли.
Природные ресурсы природного газа на порядок превышают запасы нефти. При этом в случае применения природного газа в качестве моторного топлива практически все добытое из недр может быть использовано по квалифицированному назначению. Нефтяные же топлива получаются после переработки, при этом доля светлых нефтепродуктов далека от 100%. То есть, применение нефтяного топлива требует большего истощения природных ресурсов, чем потребляется топлива. Расчеты показывают, что в случае перевода транспортных средств на газовое топливо, топливная безопасность человечества составит не меньше 200 лет. В то время, как ресурсы нефти могут истощиться за 30 – 50 лет, то есть за очень короткий срок для перестройки энергоресурсной политики.
Таким образом, проанализировав как минимум 3 характеристики использования природного газа: экономическую, техническую и экологическую, мы видим, что использование природного газа в качестве моторного топлива является более перспективным согласно с последними тенденциями энергетических мировых рынков.
