Какой газ используется в автомобилях в качестве топлива

Последнее обновление — 22 мая 2020 в 10:30

Основной альтернативой традиционному бензину или дизелю, является газомоторное топливо (ГМТ). Каким газом заправляют автомобили с ГБО, а также в чём отличие между ними вы узнаете из этой статьи.

Виды газового топлива

Условно ГМТ можно разделить по способу производства, агрегатному состоянию при использовании, хранении и транспортировке.

• CNG (compressed natural gas) – компримированный (сжатый) природный газ (КПГ)
• LPG (liquefied petroleum gas) – сжиженный нефтяной газ (СНГ)

Менее распространённые варианты:

• LNG (liquefied natural gas) – сжиженный природный газ (СПГ)
• CBG (compressed biogas) или LBG (liquefied biogas) – биотопливо.

Природный газ

Природным газом принято считать метан. Добывается он из недр земли через подземные или подводные (морские) скважины. В первоначальном варианте топливо содержит 75-98% метана (CH4), а также множество различных примесей:

1. механические (грунт)
2. водяной пар
3. этан C2H6
4. пропан C3H8
5. бутан C4H10
6. азот N2
7. этан C2H6
8. пентан C5H12 и другие (зависит от места рождения).

После добычи, сырье подвергается очистке от загрязнений, воды (осушка). Затем методом сепарации происходит отделение сероводорода и других компонентов.

Так как метан не имеет запаха, почувствовать его утечку не возможно. Для безопасности в газ добавляют специальную жидкость одорант (этантиол, этилмеркаптан C2H5SH) из расчета 16 грамм на 1000 м3.

Чистый метан по магистралям, с помощью компрессорных станций создающих давление в трубе, направляется к автомобильным газонаполнительным компрессорным станциям. На АГНКС голубое топливо компримируют (сжимают) до давления 200-220 атм. Таким образом, получается готовый к использованию CNG газ для автотранспорта (характеристики и требования к КПГ регулируются ГОСТом 27577-2000).

Существует ещё один более выгодный метод транспортировки метана. Очищенный природный газ пропускают через систему эжекторов, где при расширении его температура поэтапно понижается до температуры кипения -163°C, после чего метан переходит в сжиженное состояние. Основным преимуществом такого способа является уменьшение объёма газа в 600 раз.

Перевозку и хранение жидкого топлива осуществляют в специальных криогенных ёмкостях, которые, по сути, являются термосами. Цистерна объёмом 25 кубометров вмещает 10 тонн СПГ/LNG.

Затем у сжиженного природного газа может быть два пути:

1. обратный перевод в газообразное состояние при помощи испарителей
2. использование СПГ как топливо

Последний пункт является очень перспективным для автомобильного транспорта преимущественно коммерческого направления, из-за скопления в жидком метане огромного количества тепловой энергии при относительно низком давлении в криоёмкости (от 5-16 атм.).

Основные преимущества сжатого метана, как и СПГ – это их экономические и экологические показатели. К тому же природный газ легче воздуха, в этом смысле он менее опасен при утечке чем, например пропан. Однако газы метана являются токсичными (4 класс опасности).

Главным фактором медленного распространения CNG, является отсутствие достаточного количества автозаправочных станций. В настоящее время на территории России насчитывается, порядка 330 АГНКС не считая передвижных заправщиков (ПАГЗ), которые в основном применяются для нужд предприятий.

Техника и инфраструктура под LNG только начинают появляться, поэтому более широкое применение на авто пока имеет КПГ.

Сжиженный нефтяной газ

Ввиду доступности и пониженных требований к конструкции баллонов, ещё большее распространение в качестве газомоторного топлива получил состав пропана (C3H8) с бутаном (C4H10).

Пропан-бутановую смесь выделяют из добытого газоконденсата, а также при извлечении и глубокой переработке нефти. При нефтеперегонке образуется так называемый попутный нефтяной газ (ПНГ), из него отделяют сжиженный углеводородный. Затем происходит разделение СУГ на составляющие компоненты, один из которых — это сжиженный нефтяной газ. Для разных сфер применения СНГ бывает:

• СПБА — смесь пропана-бутана автомобильная
• ПА — пропан автомобильный
• ПТ – пропан технический
• ПБТ – пропан-бутан технический.

Пропан тяжелее воздуха, поэтому при утечке может скапливаться в нишах и закрытых помещениях (смотровая яма, гараж). Взрывоопасность паров ПБ в воздухе 2,3-9,5 % при нормальном давлении и температуре 20°C, метана 5-15%. СНГ малотоксичен.

LPG топливо имеет температуру кипения -43 градуса по Цельсию, при её превышении и атмосферном давлении горючее переходит в парообразное состояние. Избыточное давление паров составляет 16 атм (при температуре 45°C). В сжиженном состоянии объём СПБ уменьшается до 250-300 раз, концентрируя большое количество энергии.

Согласно ГОСТу 52087-2003 ПА должен содержать 85% пропана (±10%), СПБА 50% (±10%). Топливо, как и метан, подвергается одоризации (за исключением правил указанных ГОСТом).

Применение технического пропана и смеси ПТ, допустимо в качестве моторного топлива автомобиля, во всех климатических зонах с температурой окружающей среды до -20°C.

Октановое число пропана 105, у метана 110. По сравнению с бензином после сгорания СНГ и КПГ топлива, вредные выбросы снижаются до 10 раз.

Биотопливо

Биогаз — по сути тот же метан, полученный из растительного, животного сырья, а также различных органических отходов. CBG/LBG обладает схожими характеристиками.

Основное преимущество биометана заключается в том, что его производство никак не связано с добычей природных ископаемых. Генерируют его искусственным путём в специальных реакторах. Процесс происходит за счёт естественной жизнедеятельности бактерий . После очистки газа от сероводорода получается топливо с содержанием метана до 98%.

Применение биогаза как ГМТ актуально для сельскохозяйственных предприятий и перерабатывающих отходы организаций.

Влияние качества газа на производительность автомобиля — мощность, расход и не только!

Автомобили на сжиженном нефтяном газе (СНГ) становятся все более популярными. К сожалению, не многие водители понимают, насколько важно качество газа для газобаллонного оборудования.

Во время заправки авто, мы заправляем топливный бак жидким газом, в газообразное состояние его превращает редуктор. Если газовое топливо низкого качества, во время преобразования газа из одного состояния в другое выделяется смола и парафины, которые отлагаются на стенках системы и всех ее узлов, постепенно выводя ее из строя. Следует отметить, что порядка 90% всех ремонтов ГБО, связаны именно с осадками и различными отложениями. Покупая качественный газ, вы возможно переплачиваете сейчас, однако выигрываете в будущем.

О чем следует помнить?

Как начинающим, так и опытным водителям следует помнить о том, что проверить качество газа можно всего лишь взглянув на газовые фильтры. Их следует менять примерно каждые 10 тыс. км.

Если вы заправились плохим газом и вовремя это обнаружили, исправить ситуацию поможет качественная очистка и промывка системы, стоит это недорого и под силу даже неопытным автовладельцам. Однако если не повезет и засорятся форсунки или другие сложные узлы, ремонт будет более сложным и дорогостоящим.

Также необходимо понимать, что низкое качество газового топлива влияет и на качество газовоздушной смеси. Бедная смесь приведет к повышению температуры сгорания, в результате чего пострадают клапана и седла, возможен прогар и большие неприятности. Чтобы избежать подобных проблем, следует серьезно отнестись к месту заправки и время от времени проверять качество газа, а также состояние двигателя.

Сгорание и мощность

Заправляя одинаковое количество газа на двух разных станциях в один и тот же баллон, вы можете проехать совершенно разное количество километров. По мнению автомобильных специалистов, разница может составлять порядка 50 километров. Это еще раз подтверждает тот факт, что заправлять дешевый или некачественный газ — плохая идея и неудачный способ экономить.

От качества газа зависит то, как он будет сгорать в цилиндрах, от этого в свою очередь зависит КПД работы мотора, его динамика, скорость и производительность. Сгорания газа обусловлено прежде всего его углеводородным составом, поскольку именно оно влияет на октановое число, а также давление. Минимально допустимое значение октанового числа должно быть не менее 90, в идеале выше 105-110. С другой стороны, изобутан, пропан и бутан оказывают очень большое влияние на качество газового топлива. Ненасыщенные ингредиенты, то есть алкены, гораздо менее желательны. Правильное октановое число — это гарантия правильного и равномерного сгорания топлива, отсутствие детонации и прочих проблем способных «убить» мотор.

Давление газа

Слишком низкое давление газа, может стать причиной больших проблем с запуском двигателя. Слишком высокое давление, в свою очередь, может привести к локальному испарению в каналах. Для двигателя это означает — снижение мощности двигателя, а также перебои в его работе. Как вы знаете, чем выше содержание пропана, тем выше будет давление газа, поэтому зимой, как правило, содержание пропана в пропан-бутановой смеси постепенно повышается. Оптимальным соотношением считается 60% пропана и 40% бутана.

Поэтому производя расчеты запаса хода, после заправки учитывайте массу других факторов, среди которых: качество газа, мощность двигателя, время года, динамику движения, нагрузку на двигатель (генератор, кондиционер, прицеп, кол-во пассажиров и т. д.), а также место, где вы заправляетесь.

Каким газом заправляют легковые автомобили в России

Автомобили, оснащенные газовыми установками, получили распространение еще в середине прошлого столетия. На сегодняшний день такими системами все чаще оборудуются новые модели грузовиков, автобусов и легковых авто, выпускаемых именитыми мировыми производителями. Ежегодно повышается и число автолюбителей, переоборудующих свои транспортные средства под газовое топливо. Тем, кто планирует покупку машины на газе или собирается изменить конструкцию топливной системы на своем автомобиле, рекомендуется разобраться с тем, каким газом заправляют автомобили и каковы преимущества этого вида топлива.

Плюсы и минусы газового топлива

Большое количество автолюбителей переходят на топливо для газобаллонныхавтомобилей. Это преимущественно обусловлено более низкой стоимостью газа по сравнению с бензином и дизтопливом. Хотя подобное переоборудование обходится недешево, потраченные средства, как правило, удается компенсировать уже за первый год использования ГБО.

Еще одна веская причина для многих водителей – экологичность газового топлива: автомобиль на газе выбрасывает в окружающую среду меньше вредных веществ, чем бензиновые или дизельные двигатели.

Несмотря на эти весомые достоинства, газ имеет и недостатки, в числе которых:

• снижение мощности силового агрегата;
• невозможность использовать авто при низких температурах;
• повышение массы транспортного средства.

Природный и пиролизный газ

Газовое топливо для автомобилей может быть природного и искусственного происхождения. Именно природный газ в последнее время становится востребованным.

В нашей стране, как и за рубежом, для заправки автомобилей активно используется такой природный газ, как метан.

Машины на природном газе считаются более экологичными, чем автомобили на пропан-бутане, бензине или дизельном топливе, так как он дает меньше продуктов сгорания.

Кроме того, баллоны с метаном абсолютно безопасно перевозить в багажнике или под автомобилем, ведь это вещество легче воздуха. Чаще всего для заправки используется компримированный природный газ для автомобилей, который представляет собой метан в сжатом состоянии.

Многие водители наверняка слышали о таком явлении, как пиролизный газ. Его получают методом сжигания древесины, торфа или угольных брикетов. Для такой добычи требуется специальное газогенераторное оборудование.

Впервые машина на пиролизном газе появилась еще в середине XIX столетия. В последующие годы было предпринято немало попыток усовершенствовать подобные установки, чтобы сделать их общедоступными для автомобильной промышленности. Советские инженеры даже выпустили партию газогенераторных грузовиков и тракторов. Однако пиролизный газ не позволяет обеспечить высокую мощность двигателя.

Из-за этого и по ряду других причин подобное топливо крайне редко используется для автомобилей. Модели с газогенераторами не производятся серийно, а изготавливаются только народными умельцами.

8 мифов про ГБО. Их развенчивают эксперты «За рулем»

Газа в стране полным-полно

Автомобильное газовое топливо бывает двух видов: сжиженный нефтяной газ (СНГ) и сжатый природный газ (СПГ), который еще называют компримированным (КПГ). Сжатого природного газа (метана) у нас в России действительно полным-полно, при этом он относительно дешев. А вот сжиженного газа (смесь пропана и бутана) гораздо меньше.

В целом, заправок пропан-бутаном по стране хватает, а вот cо сжатым газом дела обстоят хуже. Даже на многомиллионную Москву лишь одиннадцать метановых заправок. Впрочем, газификация автотранспорта четко районируется по климатическим поясам. Чем южнее, тем больше заправок и с сжатым, и с сжиженным газом. И, наоборот, на Севере газовую машину днем с огнем не сыщешь.

Газ вдвое дешевле

Сжиженный газ для автомобилистов во все времена стоил примерно вдвое меньше высокооктанового бензина. А километр, пройденный на сжатом газе, обходится почти втрое дешевле! И, как в случае с бензином и дизтопливом, цены на газ отличаются от региона к региону.

Примерная цена бензина 46 руб./л., пропан-бутана 25 руб./л., метана 17 руб./м³.

Чтобы вычислить чистую выгоду от перехода на газ, необходимо учесть и дополнительные расходы. Изначальная стоимость комплекта ГБО для сжиженного газа плюс его установка и обязательная регистрация обойдется не дешевле 40 000 рублей. Установка для работы на метане — почти вдвое дороже, прежде всего из-за дорогих баллонов, выдерживающих большое давление. Кроме того, ГБО нуждается в периодическом обслуживании и опрессовке баллонов, что тоже повышает расходы.

Эксплуатационный расход газа примерно на 10% выше, чем бензина. К тому же неизбежны частые «перепробеги» в поисках газовой АЗС. Поэтому экономить будут лишь те, у кого среднегодовые пробеги превышают 30 000 км. А если ездите немного и не каждый день — газ не про вас. Да и продать «газовую» машину будет непросто: обычно пробеги у таких автомобилей существенно выше, не все готовы мириться с занимающим место в багажнике баллоном и взваливать на себя дополнительные хлопоты по обслуживанию и ремонту ГБО.

Километр, пройденный автомобилем на пропан-бутане, обходится почти вдвое ­дешевле, чем ­на бензине. На метане — втрое

Бензин всё равно нужен

Это правда — пустить холодный мотор на газе почти невозможно. Давление насыщенных паров, влияющее на пусковые свойства, у газа гораздо ниже, чем у бензинов. Да и диафрагмы газового редуктора в сильные холода теряют эластичность, что снижает их ресурс. Потому при пуске аппаратуру переводят в «бензиновый» режим, и только потом, после прогрева, возвращают обратно в «газовый». Кстати, современные системы ГБО сами определяют, когда переключаться с одного топлива на другое. К тому же, бензин понадобится и на тот случай, если газ закончится, а заправки поблизости не окажется.

Газ не пахнет

Ни природный, ни нефтяной газ запаха не имеют. Но поскольку утечки газов крайне опасны, в их состав добавляются так называемые одоранты, обладающие резким запахом. Почувствовали характерный запах — срочно на сервис искать утечку и регулировать аппаратуру. Пахнуть будут автомобили с удаленным каталитическим нейтрализатором — в привычном букете вредных газов будут улавливаться нотки этилмеркаптана, того самого одоранта.

В 60‑литровый баллон влезет именно столько газа

Нет, не 60, а около 50. Причина простая: это мера безопасности, компенсирующая расширение газа при нагреве — чтобы баллон не разорвало изнутри. Для этого на баллоне установлен мультиклапан, препятствующий наполнению больше чем на 85%.

Газ продлевает ресурс мотора

Не продлевает, но и большинство страшилок насчет вредности газа преувеличены. Газ чуть лучше бензина относится к поршневой группе мотора и чуть агрессивнее к выпускным клапанам. Горит газ медленнее, догорание происходит при открытых клапанах, которые больше нагреваются.

Газ чище бензина: в нем нет серы, которая является основным катализатором образования так называемых высокотемпературных отложений (шлама и нагара). Поэтому срок службы масла при работе двигателя на газе повышается. Хотя есть и ложка дегтя: при сгорании газового топлива образуется больше воды. На непрогретом двигателе, а также при неисправной системе вентиляции картера она конденсируется, обводняет масло, тем самым снижая его характеристики.

Перевести на газ можно любую машину

Оснастить газовым оборудованием можно всё что угодно, однако в ряде случаев в этом нет смысла. К примеру, для малогабаритных автомобилей это нецелесообразно: расход у них и так небольшой, и баллон часто негде разместить. Не стоит переоборудовать и новые машины: можно лишиться гарантии на мотор из-за применения нерекомендованного топлива, на кузов (сверлили, перегрузили) и на электрику, в которую вмешались.

Дизельные автомобили также лучше не трогать. Для самовоспламенения газовой смеси требуется запальная доза дизтоплива — такие системы сложны и дороги. Не стоит переходить на газ, если часто используете весь полезный объём салона и багажника — оборудование съест много места, а также сократит возможности трансформации салона.

Газ опаснее бензина

Это в чем-то правда. Неправильный монтаж ГБО может вызвать утечку, а ее и определить сложнее, и воспламеняется газ охотнее бензина. При этом особенно опасен сжиженный газ, который тяжелее воздуха — он не поднимается вверх, а скапливается под автомобилем, в ямах и подвалах гаражей.

Манометр на газовой заправке показывает, что газ закачивается в баллон под давлением аж 16 бар. Но при срабатывании клапана отсечки в баллоне останется 85% газа в жидкой фазе и 15% в паровой. Поэтому давление внутри баллона падает с 16 до 8 бар — а это уже не столь пугающий показатель. До сравнимых величин накачивают, например, колеса грузовиков.

ВЫВОДЫ

Часто говорят, что сжатый газ вообще не предназначен для частников. Отчасти это утверждение верно: количество метановых заправочных станций невелико. Однако сегодня природному газу зажигают зеленый свет: решившим установить ГБО обещают финансовую поддержку. Газпром представил программу развития заправочной сети — число заправок за последний год выросло в несколько раз и к концу 2020 года их должно быть не меньше пяти сотен.

Вслед за инфраструктурой потянутся и производители. Например, АВТОВАЗ уже серийно выпускает версии Весты и Ларгуса на метане. Удобно и выгодно для тех, кому нужен газовый автомобиль, — не понадобятся доработки и переоформления. В модельном ряду многих зарубежных марок тоже есть газовые модели. Будет спрос — привезут. Поэтому получается, что будущее, скорее, за метаном, чем за пропан-бутаном.

Перевод машины на газ оправдан только в тех случаях, когда вы собираетесь ездить на машине долго и много. А среднестатистическому автолюбителю переоборудовать машину на газ не имеет смысла.