Станции заправки автомобилей сжатым природным газом - Информация о газонаполнительных системах и автомобилях, использующих сжатый природный газ
Информация о природном газе
Природным газом называется углеводородное соединение, образовавшееся естественным путем, в течение миллионов лет, путем химического расщепления органических материалов, таких как деревья и животные.
Обычно, природный газ скапливается, в подземных газовых полостях, или находится, в распределенном виде, в таких веществах как нефть или песок. Природный газ извлекается в виде сопутствующего продукта, при добыче нефти, или отдельно, как сырой газ.
Главным компонентом природного газа является метан, составляющим около 90 % газа товарного качества. В природном газе, в небольших количествах, находятся этан, пропан и бутан.
Большая часть потребляемого в Великобритании природного газа добывается на месторождениях Северного моря. Газовый поток из месторождения содержит природный газ, жидкости и другие вещества. Для отделения жидкостей и удаления загрязнений, требуется переработка газа. На первом этапе, газ отделяется от свободных жидкостей, таких как сырая нефть, углеводородный конденсат, вода и вовлеченные частицы твердых веществ. Затем, производится дальнейшая переработка очищенного газа, для соответствия требованиям спецификаций. Установка дегидрации контролирует уровень содержания воды; газоперерабатывающее оборудование контроля точки росы удаляет отдельные углеводородные компоненты, система очистки газа извлекает сульфиды водорода и другие соединения серы. На следующем этапе, в природный газ вносятся придающие характерный запах добавки.
Информация о сжатом природном газе.
Сжатый природный газ - СПГ –производится, путем сжатием метана или природного газа, до повышенного давления, обычно 250 Бар. Во время процесса сжатия, природный газ остается в газообразном состоянии.
Для максимального увеличения количества газа в определенном объеме, например, в топливном баке автомобиля, газ сжимается, до очень высоких давлений, и хранится, в специальных баллонах.
Сжатие газа производится, при помощи поршневых компрессоров высокого давления.
Информация об автомобилях, использующих сжатый природный газ (СПГ)
В настоящее время, многие автомобили оснащаются системами использования сжатого природного газа (СПГ).
Существуют три типа автомобилей, потребляющих сжатый природный газ: использующие только природный газ, двухтопливные газо-бензиновые и, работающие на смешанном газо-дизельном топливе. Первый тип автомобилей использует только сжатый природный газ. Второй тип может использовать как сжатый природный газ, так и бензин, в качестве резервного вида топлива. Двигатель такого автомобиля не может работать на обоих видах топлива, одновременно, в связи с тем, что степень сжатия в камере сгорания двигателя должна быть отрегулирована, для использования бензина. В основном, данным типом двигателя оснащаются автомобили с общим весом ниже 3500 кг. В третьем типе автомобилей, устанавливаются модифицированные двухтопливные дизельные двигатели. В начале рабочего такта двигателя, подается небольшое количество дизельного топлива. Смешанный с атмосферным воздухом природный газ является основным видом топлива. В двухтопливном двигателе, воспламенение происходит, за счет сжатия топлива в камере сгорания, без применения системы зажигания.
 Вилочный погрузчик, использующий сжатый природный газ (СПГ), грузовой склад авиакомпании Qantas, Австралия. |
Баллоны со сжатым газом устанавливаются в задней части, на раме шасси, или сверху автомобиля. Перед подачей в камеру сгорания, давление природного газа понижается, при помощи регулятора высокого давления, расположенного в отсеке двигателя. В двигателях карбюраторного типа, природный газ при атмосферном давлении подается в карбюратор, при помощи специального газо-воздушного смесителя. В двигателях инжекторного типа, природный газ подается в форсунки, при сравнительно низком давлении, до 6 Бар, 90-100фунт. на кв.дюйм. В обоих случаях, далее, природный газ поступает в камеру сгорания двигателя и воспламеняется, с выработкой необходимой мощности, для движения автомобиля. Специальные электромагнитные клапаны предотвращают возможность подачи газа, при отключенном двигателе. |
 Использующий сжатый природный газ грузовик вывоза мусора компании Onyx – Париж, Франция. |
В автомобилях, работающих на двух видах топлива, установлен переключатель подачи газа или бензина в двигатель. (В некоторых системах, переключение происходит автоматически, в случае отсутствия природного газа). Для определения наличия природного газа, в топливных баллонах автомобиля, на приборной панели, устанавливается дополнительный датчик или модифицируется имеющийся индикатор уровня топлива.
Информация о газонаполнительных станциях заправки автомобилей сжатым природным газом (СПГ)
Газонаполнительными станциями заправки автомобилей сжатым природным газом (СПГ) называется комплексная система, состоящая из источника подачи газа, компрессора, емкостей хранения сжатого газа, диспетчерского пульта и раздаточной колонки.
Несмотря на различия конструкций и размеров газонаполнительных станций заправки автомобилей сжатым природным газом (СПГ), указанные выше компоненты являются общими, для всех систем.
Газонаполнительные станции делятся на две категории – продолжительной (медленной) и быстрой заправки автомобилей.
На газонаполнительных станциях продолжительной заправки, используется компрессор, для сжатия и закачки газа, непосредственно, в топливный бак автомобиля. Обычно, данный метод удобен, при заправке автомобиля на ночной стоянке. На газонаполнительных станциях продолжительной заправки, не требуется использование дорогостоящих электронных раздаточных колонок. Однако, системы данного типа не имеют широкого распространения, в качестве общедоступных заправочных станций.
В связи с указанной особенностью, такие станции устанавливаются в больших автобусных парках, имеющих четкое расписание прибытия автотранспортных средств.
Газонаполнительные системы быстрой заправки подходят, для заправки легковых автомобилей и предназначены, для использования, в качестве общедоступных заправочных станций.
На станциях продолжительной заправки, газ находится в стационарных емкостях хранения, под давлением около 250 Бар. При помощи периодически включаемых газовых компрессоров, давление емкостей хранения поддерживается, на необходимом уровне, после каждой заправки автомобиля.
Данная система применяется, в качестве общедоступных заправочных станций, для автомобилей, требующих быстрой заправки и имеющих большую дальность действия.
Станции быстрой заправки предназначены, для заполнения газом топливных баков легковых автомобилей, микроавтобусов, грузовиков для вывоза мусора. Кроме того, данный тип заправочных станций может обслуживать любые автомобили, использующие сжатый природный газ.
Техника безопасности
Ввиду нескольких причин, сжатый природный газ (СПГ) является безопаснее обычных видов жидкого топлива, таких как бензин или дизельное топливо. В качестве основных аргументов, в пользу безопасности использования газа, следует отметить физическое свойство газообразных веществ улетучиваться, в случае утечки топливной системы. В свою очередь, накопление жидких видов топлива, возле места протечки, может стать причиной возникновения пожара.
Также, в связи с более высокой температурой воспламенения - для природного газа Твоспл.=580 оC, для бензина Твоспл.= 220 оC, при утечке топлива, вероятность возгорания газа меньше.
Кроме того, сжатый природный газ имеет более высокий порог воспламеняемости, при концентрации в атмосферном воздухе от 5% до 15% (для бензина, указанное значение составляет от 1% до 8%).
Также, природный газ не обладает токсичными или коррозийными свойствами и не загрязняет грунтовые воды.
При сгорании газа, не образуется значительного количества альдегидов и других загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, при сжигании бензина и других видов углеводородного топлива.
Среди важных особенностей безопасного применения сжатого природного газа (СПГ), требуется отметить особую прочность баллонов хранения и наличие предохранительных устройств систем сжатого газа, устанавливаемых в автомобилях и на заправочных станциях.
При разработке, конструкция баллонов хранения сжатого газа проходит тщательные испытания, на воздействие огня, ударную прочность при столкновении, механическое повреждение и другие тесты.
Для устранения возможности утечки или сброса топлива на станциях, система заполнения газом является герметичной, делая процесс заправки автомобилей безопасным.
Другие виды топлива
В течение долгого времени, проводились исследования, для нахождения новых видов топлива для автотранспортных средств.
В связи с пониманием ограниченности нефтяных запасов, а также, для устранения зависимости от поставок и рыночной стоимости нефти, разрабатывались новые технологии, для замены существующих видов углеводородного топлива.
Среди возможных вариантов замены широко применяемых видов топлива, следует отметить:
- Дизельное топливо с ультранизким содержанием соединений серы – отвечает требованиям стандарта Евро4 и британским спецификациям топлива этапа 4, 2006г. Требования стандарта Евро4, описанные в Директиве 98/70/EC, принятой Европейским Сообществом в 1998 году, устанавливают уровень содержания серы в топливе менее 50 частей на миллион. Данный вид топлива заменил обычное дизельное топливо с уровнем содержания серы >1000 частей на миллион. В ближайшем будущем, предполагается полное вытеснение широко распространенного дизельного топлива с низким содержанием серы (<500 частей на миллион). <500 ppm.
- Биодизельное топливо и биогаз. Биодизельным топливом называются виды топлива, производимые из растительного масла. Биодизельное топливо обладает сходными с обычным дизельным топливом характеристиками сгорания, с меньшим уровнем вязкости. Под биодизельным топливом, в Европе, часто подразумевают метилэфир рапсового масла. В США, биодизельное топливо обычно производят из соевого масла.
- Сжиженный природный газ является природным газом в жидком состоянии. Метан имеет точку сжижения -161оС, и обычно охлаждается до -180оС, для сжижения. Для хранения метана, в сжиженном состоянии, используются вакуумно-изолированные криогенные емкости.
- Сжиженный углеводородный газ состоит из пропана, пропилена, бутана и бутилена, в различным соотношениях, в зависимости от места добычи. При нормальных температуре и давлении, компоненты СУГ находятся в газообразном состоянии. Для хранения, СУГ может легко сжижаться, посредством увеличения давления, до 8 атмосфер, или понижения температуры.
- Водород является химическим элементом с наименьшей молекулярной массой, не встречающийся в свободном состоянии. В связи с высокой химической активностью, водород всегда устанавливает связи в молекулах других веществ. Для использования в автотранспортной промышленности, водород должен производиться, на химических предприятиях. Водород может сжигаться в двигателе внутреннего сгорания или использоваться, в топливной ячейке, для выработки электрической энергии, необходимой электродвигателю автомобиля. В перспективе, применение топливной ячейки считается предпочтительным. Несмотря на необходимость комплексных доработок в конструкции автомобиля, использование топливной ячейки обеспечивает более высокую энергоэффективность и, следовательно, меньшее потребление топлива на единицу пробега.
- Электричество используется, для привода в движение большого количества автотранспортных средств, таких как вилочные погрузчики, электрокары для развозки молока, небольшие пассажирские автобусы и другие. Для большинства автотранспортных средств с электродвигателем, требуются частые подзарядки аккумуляторов. В связи с малой дальностью пробега без подзарядки, в основном, распространение таких автотранспортных средств ограничено городскими перевозками. Транспортные средства с комбинированной силовой установкой, использующей, например, газ и электричество, получают все большее распространение в мире.
Охрана окружающей среды
 |
Среди многих причин необходимости разработки других видов топлива, необходимо указать проблему загрязнения окружающей среды, экономические соображения, а также, предпринимательскую инициативу и развитие технологий. При использовании природного газа, в качестве топлива, позволит снизить или полностью устранить следующие факторы:
|
Снижение вредных отработавших газов двигателей может быть значительным:
- углекислый газ– снижение на 22-24%, по сравнению с бензиновыми двигателями, на 10%, по сравнению с дизельными двигателями
- окись углерода – снижение на 76%, по сравнению с бензиновыми двигателями, при использовании как сжатого природного газа, так и сочетания СПГ с дизельным топливом
- оксиды азота – снижение на 83%, по сравнению с бензиновыми двигателями, на 80%, по сравнению с дизельными двигателями
- Углеводородные вещества– снижение на 88%, по сравнению с бензиновыми двигателями, на 80%, по сравнению с дизельными двигателями
- бензол – снижение на 99%, по сравнению с бензиновыми двигателями, на 97%, по сравнению с дизельными двигателями
- свинец - снижение на 100%, по сравнению с бензиновыми двигателями, для дизельных двигателей не применяется
- дисперсные твердые частицы - для бензиновых двигателей не применяется, для дизельных двигателей полностью устранены
- сера – почти 100% снижение, по сравнению с бензиновыми и дизельными двигателями
Сгорание природного газа происходит медленнее, чем бензина, соответственно, уменьшается износ и продлевается срок службы двигателя.
В природном газе, не содержится свинца, поэтому, на свечах зажигания не образуется нагар, увеличивая срок эксплуатации в 2-3 раза.
В случае строительства больших заправочных станций СПГ, существенно оправдываются расходы на сооружение системы трубопроводов.
Улучшенное использование ресурсов, посредством государственной поддержки автомобилей, использующих природный газ позволит обеспечить переход на местные виды топлива и повысить уровень экономики.
По сравнению с обычными видами топлива, сжатого природного газа требуется от 30% до 60%, для выработки такого же количества энергии.
Надежность поставок газа, для стран, зависимых от импортируемой нефти, обеспечит возможность перехода на местные виды топлива, в случае международных нефтяных кризисов.
