Как работает автомобиль на природном газе и лучше ли он чем электромобиль

Электрические автомобили вытесняют машины работающие на метане

• Отличия метана от пропана
• Как зарождался бум автомобилей на природном газе?
• Преимущества природного газа над бензином и дизельным топливом
• Почему у метана нет будущего
• Вывод

Самый популярный альтернативный источник топлива в России это природный газ (ПГ) – метан и пропан. Пропан получают при добыче и переработке нефти. Метан – парниковый газ, состоящий на 77-99 % из природного газа и на 31–90% из попутных нефтяных газов. Его можно получить как в лаборатории, так и при термической переработке нефти и нефтепродуктов (10–57% по объему), коксовании и гидрировании каменного угля (24–34%).

90 % газобаллонного оборудования (ГБО) в РФ устанавливают в автомастерских. Официально в России только недавно начали выпускать автомобили с ГБО, например Газель NEXT, LADA Largus CNG. Популярные фирмы выпускающие ГБО – BRC и итальянская Lovato. Установка ГБО не требует переделки автомобиля. Принцип работы смотрите на картинке. Пример установки ГБО на BMW 5 серии здесь.

Отличия метана от пропана [коротко]

Пропан может сжижаться, а метан нет, поэтому пропана в газовый баллон автомобиля входит больше. Метан сжижается только при хранении в жидком виде при криогенных температурах или под давлением 200–250 атм. Цена пропана в Москве в 2021 году примерно 25 рублей. Метан стоит примерно 19 рублей. Установка метанового оборудования дороже, чем установка пропанового из-за сложности с закачкой метана в баллон и хранения. Метан расходуется автомобилем экономнее, чем пропан.

Как зарождался бум автомобилей на природном газе?

В 2012 году техасский нефтяной магнат Т. Бун Пикенс сделал ставку на природный газ как альтернативный источник топлива. На выступлении в сообществе TED он сетовал, что США тратит миллиард долларов в день за нефть, когда страна могла бы экономить переведя транспорт на метан. Добывать гидрат метана можно из океана, запасы которого в изобилии содержаться вдоль побережья каждого континента.

В том же году президент Барак Обама, атакованный кандидатом от Республиканской партии по поводу энергетической политики, присоединился к «песнопению», предложив законодательно стимулировать инициативу этого альтернативного вида топлива. Почтово-курьерские компании FedEx и UPS перевели часть автопарка на метан.

C 1998 Honda выпускала газифицированный Civic GX Natural Gas. Вот к примеру модель IX поколения в кузове FB5. Также на рынок выходил газифицированный пикап Ford, Chevrolet, GMC и Ram.

Преимущества природного газа над бензином и дизельным топливом (ДТ)

ПГ как альтернативный источник топлива кладет на лопатки бензин и дизель. Газ дешевле и чище в плане экологии. 10 лет назад, при установке газового оборудования на автомобиль, мощность двигателя на пропане терялась на 3-5 %, а на метане на 15-20 %. Причина в том, что в камере газ сгорает медленнее, и у него меньшее октановое число из-за меньшей плотности в сравнении с бензином и ДТ. В IV и V поколении газового оборудования эти недостатки устранены. На пропане снижение мощности можно почувствовать только на скорости выше 140 км/ч, а на метане, если использовать газовое оборудование IV поколения, снижение ощущается на 5 %, а не 20 % как ранее.

Запасов ПГ в мире, по прогнозам ученых, хватит на 90 лет, при этом, чем больше мы исследуем наши сланцевые пласты, тем больше газа находим, так что срок в 90 лет приблизителен и может быть намного больше.

Газообразная форма упрощает воспламенение при комнатной температуре, но, по сравнению с бензином и дизелем, газ сложнее перемещать в машине – для этого нужен специальный баллон. Пропан сжимается легко, но метан приходится сжимать до 253 кгс см2 (килограмм-силы на квадратный сантиметр), чтобы перевозить в специальном баллоне автомобиля. Полученный после сжатия продукт называют «Компилированный природный газ» (КПГ). Даже под давлением 253 кгс см2, газу нужно в 3,8 раз больший объем топливного бака, чтобы заменить бензиновый эквивалент. Поэтому длинные грузовые автомобили (фуры) компании UPS перешли со сжатого природного газа на сжиженный (СПГ или LNG). Охлаждение природного газа до температуры -160 градусов по Цельсию для разжижения увеличивают плотность газа в 2,5 раза.

Океанские корабли безопасно перевозят сжиженный ПГ более 50 лет. Однако сжатие и охлаждение ПГ требуют много энергии – очень хлопотный процесс. По сложности и максимальному объему возможного размещения в автомобиле природный газ находится на шкале между бензином и электричеством. Бензин практически не приносит никаких хлопот, электричество хранится в тяжелых и дорогих аккумуляторных батареях.

Конкуренты природному газу как альтернативному источнику топлива:

• водородное топливо;
• биодизель;
• электрокары.

Пока в России побеждает газобаллонное оборудование из-за большого количества заправок и наличия больших запасов ПГ в стране, добываемого Газпромом, Роснефтью, НОВАТЭКом.

Почему у метана нет будущего

В 2021 году автокомпании ориентированы на развитие электрокаров. Volkswagen в 2019 году отказались от выпуска автомобилей на КПГ из-за снижения интереса к таким автомобилям в Европе и снижения числа заправок с Германии – с 867 в 2018 году до 837 в 2019 г. В VW заявили, что будут развивать электромобили, а двигатели на природном газе усовершенствовать нет смысла.

Немецкий концерн даже не смущает популярность автомобилей на газу в Италии, где количество газовых заправок доходит до 1 миллиона.

Honda Civic GX по непонятным причинам прекратили выпускать в 2015 году.

В России газ остается популярным источником топлива. Последние 5 лет развитием природного газа как альтернативного источника топлива, занялись на Дальнем Востоке. В Южно-Сахалинске Газпром построил две метановые заправки. Это единственные газовые заправки на вес остров Сахалин протяженностью 800 километров и с населением 485 621 человек. Казалось бы в рамках острова это мало, но если учесть, что в г. Южно-Сахалинске проживает половина населения острова – 200 635 человек, нормально.

Правительство Сахалинской области обещает перевести 50 % транспорта острова на метан, компенсируя водителям переход на газобаллонное оборудование из местного бюджета.

Вывод

Несмотря на ориентированность Европы на электрификацию автомобилей, в России ниша метана и пропана как альтернативных источников топлива уйдет не скоро. Сеть газовых заправок в России намного больше, чем электрических, что тормозит увеличение электромобилей в стране. Да и хайп вокруг электромобилей уже затихал в 2012 году, где гарантия, что это не произойдет опять.

Водородная заправка в России всего одна, и та сделана энтузиастами из Института проблем химической физики РАН в подмосковном городе Черноголовка. Для эксперимента энтузиасты заправили Toyota Mirai. Заправка происходила 5 минут, но полностью бак заполнить не удалось из-за низкого давления экспериментальной заправки – 500 атмосфер вместо положенных 700.

По расчетам владельца машины 100 километров на водороде ему обходится в 250 рублей. Подробней о водородном топливе здесь.

Несмотря на популярность электромобилей, без расширения электрических заправочных станций электрокарам будет тяжело побороть автомобили на ПГ.