Метан сгорает с низким уровнем. Утечка метана в Калифорнии стала «крупнейшей в истории США

Газета «Уральский рабочий» г. Екатеринбург.

Метан - это основной компонент природного газа. Его используют в качестве моторного топлива в сжатом виде. Заправляться природным газом начали еще в Советском Союзе. В это же время было построено большинство существующих сегодня газовых заправочных станций. Однако в период Перестройки развивать применение перспективного топлива прекратили. Сегодня о метане, как о лучшей альтернативе бензину и дизельному топливу заговорили вновь. За последние 10 лет численность метановых автомобилей увеличилась в 7,5 раз. Сегодня в мире природным газом заправляются 18 миллионов машин! Метан и в России все увереннее вступает в конкуренцию с бензином и дизельным топливом. И на это есть как минимум пять причин, о которых и пойдет речь в статье.

Причина №1. Выгодно

Главное преимущество метана перед традиционными нефтепродуктами, бензином и дизельным топливом, - это выгодная цена. Как известно, Россия является мировым лидером по запасам природного газа, а для того, чтобы превратить его в топливо требуются минимальные затраты. Метану не нужны ни перерабатывающие заводы, ни дорогостоящее оборудование. Добытый газ нужно сжать в компрессоре, закачать в автомобильный баллон и все - можно ехать. Кроме того, стоимость метана регулируется законодательно и не может превышать 50% от цены бензина А-80. Традиционные виды топлива стоят в 2-3 раза дороже природного газа и стабильно растут в цене. Эксперты топливного рынка утверждают, что и в долгосрочной перспективе метан не потеряет своей экономической привлекательности. Сегодня 1м 3 этого топлива стоит всего 9-12 рублей.

Причина №2. Экологично

Выхлопные газы - бич современных городов. До 90% загрязняющих веществ в воздухе мегаполисов - вредные выбросы транспорта, работающего на нефтяном топливе, при сгорании которого образуется большое количество сажи, дыма, токсичных соединений тяжелых металлов.

Доказано, что метан - наиболее экологичное топливо из существующих. Оно сгорает практически полностью, поэтому объем вредных выбросов по сравнению с тем же бензином сокращается многократно. В отработавших газах двигателя на метане содержится в 2-3 раза меньше оксида углерода и в 2 раза меньше окиси азота. При этом задымленность снижается в 9 раз, а вредные соединения серы и свинца отсутствуют вовсе. Конкурентом в данном случае могут служить только электромобили, но если учесть экологические проблемы производства и утилизации аккумуляторов, то по показателям экологичности снова побеждает метан.

Все эти факторы подтверждение тому, что сделать воздух городов чище, не отказываясь при этом от транспорта, вполне реально.

Причина №3. Практично

По своим эксплуатационным характеристикам метан не уступает бензину и дизельному топливу. Автолюбители, которые уже успели оценить преимущества природного газа, как моторного топлива, подтвердят: времена, когда двигатель при переходе на газ терял мощность, давно прошли. Метан - идеальное топливо для современных машин. В камере сгорания газ образует оптимальную смесь топлива и воздуха. Двигатель на метане работает ровнее, тише, а главное - дольше, чем на обычном топливе. Природный газ не смывает масляную пленку со стенок цилиндров, что снижает трение и уменьшает износ деталей. Метан сгорает без образования золы, которая обычно оседает на цилиндрах. Практика показывает, что при работе на природном газе двигатель служит в 1,5-2 раза дольше.

Мировые лидеры автопрома прекрасно понимают все преимущества применения метана. Volkswagen, Opel, Ford, Audi, Mercedes-Benz уже налаживают серийный выпуск автомобилей с двигателями на природном газе. Отечественные автопроизводители стараются не отставать: АвтоВАЗ выпустил газовый легковой автомобиль Lada Priora и уже представил проект двухтопливной Lada Granta. Всего в мире на сегодняшний день выпущено более 180 моделей автомобилей, работающих на природном газе. Результаты многочисленных тест-драйвов показывают: заводской автомобиль на метане не уступает в мощности своим бензиновым конкурентам.

Причина №4. Безопасно

Классификатор горючих веществ, которым пользуется МЧС России, относит метан к самому безопасному, четвертому классу. Бензин в данном классификаторе относится к третьему классу (среднечувствительные вещества), а пропан-бутан и вовсе ко второму (чувствительные). Это означает, что в чрезвычайных ситуациях можно не опасаться возгорания природного газа - его порог воспламенения гораздо выше по сравнению с нефтяными видами топлива.

Высокая безопасность метана также обусловлена и его физическими свойствами. Природный газ легче воздуха, при разгерметизации он улетучивается. Метан не может скопиться, к примеру, в полостях автомобиля и образовать взрывоопасную концентрацию. Что касается баллонов для газа, то современные емкости изготавливают из легких и прочных композитных материалов. Поэтому баллоны имеют высокий запас прочности, рассчитанный на рабочее давление 200 атмосфер и способный выдержать любое внешнее воздействие. Резервуары для метана оснащаются системой безопасности. Например, в случае повреждения газопровода, отводящего газ к двигателю, автоматический мультиклапан моментально прекращает подачу газа.

Причина №5. Современно

В странах, где уже давно используется транспорт на природном газе, существует широкий ряд стимулирующих мер. Например, в Италии и Германии при переводе автомобиля на природный газ выплачивается единовременная премия. Во многих странах для машин на метане действует пониженная ставка транспортного налога. В России тоже задумались о создании системы мотивации повсеместного перехода на метан. Всерьез обсуждаются возможности предоставления преференций для владельцев транспорта, использующего природный газ. Министерство энергетики выступило с инициативой ввода пониженной ставки транспортного налога для обладателей техники на метане. Уже готовится соответствующий законопроект.

Первые лица страны курируют вопрос по расширению применения метана в качестве топлива; эксперты обсуждают развитие региональных программ в данном направлении - все говорит о грядущих переменах на топливном рынке. В России уже развернулось масштабное строительство газозаправочной инфраструктуры. Уже через год заправиться природным газом можно будет также легко, как и бензином. Самое время подсчитать выгоду и подумать о переходе на метан.

Cтранные новости пришли из Арктики. Cовместная Российско-американская экспедиция обнаружила большие выбросы метана в Восточном секторе Арктики, на севере Берингова моря и моря Лаптевых. Как сообщает профессор Игорь Семилетов, являющийся руководителем экспедиции, метан в большом количестве попадает в океан из трещин в земной коре на дне, что является признаком усиления сейсмической активности в районе Арктики. Это было предсказано еще некоторое время назад, и вот это началось. Глубоко под водами Арктики глобальное потепление вызывает высвобождение метана из-под океанского дна.

Выбросы метана приводят к повышению среднегодовой температуры в Арктике, из-за чего площадь арктических ледников уменьшается намного быстрее, чем в любой сравнимый период за последние восемь тысяч лет.

Недавно было обнаружено более 250-ти потоков газовых пузырьков, поднимающихся со дна океана в районе к западу от норвежского архипелага Шпицберген. Большую часть их составляет метан - а в качестве парникового газа он куда более опасен углекислого газа. Находку сделали британские ученые, работающие в экспедиции на борту исследовательского судна James Clark Ross. Они также отметили, что именно этот район океана омыватся Западным Шпицбергенским течением, которое за последние 30 лет потеплело на 1 °C.

Считается, что источник этих выбросов метана - гидрат метана, сохраняющийся во льду под морским дном. По мере повышения температуры он становится нестабильным и распадается с выделением метана. Пока что ни один из потоков газовых пузырьков, зафиксированных учеными, не достигает поверхности океана. Весь газ успевает раствориться в воде и еще не попадает в атмосферу. По крайней мере, пока.

Но только из-за этого не стоит считать этот метан совершенно безобидным для нашей планеты. Некоторая часть его, переходя через несложную химическую реакцию, превращается в углекислый газ, который повышает кислотность водной среды. Ну а более мощные потоки рано или поздно наверняка достигнут атмосферы - а возможно, такие уже имеются в других районах мирового океана.

Что поражает в результатах британцев, так это объемы выбросов метана, которые они обнаружили. Охватив район всего-то в 600 кв. км, ученые показали, что здесь ежегодно высвобождается 27 тыс. тонн газа, а значит, одни только залежи гидрата в районе Шпицбергена могут выделять в год 20 млн тонн. Если же расширить эти цифры на весь Северный Ледовитый океан, то получится, что уже сейчас должно происходить постепенное увеличение содержания метана в атмосфере. Ежегодно в нее, видимо, выбрасывается от 500 до 600 млн тонн этого газа.

Впрочем, некоторые ученые считают, что происхождение метана в Арктике иное, и он имеет ту же природу, что и остальной метан, добываемый, скажем, «Газпромом»; место его происхождения - довольно глубоко в недрах планеты. В этом случае потепление вряд ли сказывается на скорости его высвобождения из-под океанских вод. Но даже эти ученые соглашаются, что такой вариант маловероятен. Потепление ускоряет высвобождение метана, а газ этот не только ядовит, но и способен чрезвычайно ускорить дальнейшее нагревание Земли. В этом смысле он куда опасней углекислого газа: если степень его воздействия на климат условно принять за единицу, то парниковая активность метана составит 21.

Оказывается, ученые на 20−40% недооценивали влияние метана на климат. А ведь в плане глобального потепления он в 25 раз опасней, чем углекислый газ.

В отчете, подготовленном под руководством Института Годдарда по космическим исследованиям (НАСА) в Нью-Йорке, заявляется, что метан блокирует формирование аэрозолей, которые охлаждают планету. Прогнозы на ближайшее 100 лет говорят о том, что каждая тонна метана принесет вред в 25 раз более значительный, чем тонна углекислого газа. Но влияние метана не столь долговечно, как влияние СО2. Таким образом, чем меньше срок исследований - тем больше обвинений в адрес метана.

Так как огромные уровни выброса метана наблюдаются в Новой Зеландии, местные ученые в первую очередь озабочены этой проблемой. Между тем, они считают, что надо провести еще несколько исследований, чтобы сделать окончательные выводы. Мартин Мэннинг (Martin Manning), автор последнего доклада Межправительственной группы экспертов по изменению климата, говорит, что нужен еще хотя бы еще один эксперимент. Поскольку заявление очень короткое, а проблема действительно сложная, да и не изучена до конца.
_______________________________________________
http://globalist.org.ua/shorts/80790.html

A sudden methane burp in the Arctic could set the world back a colossal $60 trillion.
Billions of tonnes of the greenhouse gas methane are trapped just below the surface of the East Siberian Arctic shelf. Melting means the area is poised to deliver a giant gaseous belch at any moment  - one that could bring global warming forward 35 years and cost the equivalent of almost a year"s global GDP.

Каталог заданий.
Задания 13. Органика. Расчёт количества вещества, массы, объёма

Пропан сгорает с низким уровнем выброса токсичных веществ в атмосферу, поэтому его используют в качестве источника энергии во многих областях, например в газовых зажигалках и при отоплении загородных домов.

Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при полном сгорании 4,4 г пропана?

Запишите подробное решение задачи.

Сохранено

Сероводород является частью природного газа, при горении которого в атмосферу выбрасывается большое количество кислотного оксида

Вычислите массу кислорода (в граммах), необходимого для полного сжигания 6,72 л (н. у.) сероводорода.

Сохранено

Прокаливанием перманганата калия можно получить кислород высокой чистоты.

Сколько граммов перманганата калия необходимо прокалить для получения 6,72 л (н. у.) кислорода? Ответ округлите с точностью до десятых.

Сохранено

Ацетилен является полезным прекурсором для получения пластиков, его можно синтезировать в реакции карбида кальция и воды.

Рассчитайте объём (н. у.) ацетилена, который выделится при взаимодействии с водой 50 г карбида кальция, содержащего 8% примесей. Ответ укажите в литрах с точностью до десятых.

Сохранено

Рассчитайте массу хлорида алюминия, образующегося при взаимодействии избытка алюминия с 2,24 л (н. у.) хлора. Ответ укажите в граммах с точностью до целых.

Сохранено

Неправильное хранение большого количества перекиси водорода, может привести к возгоранию или даже взрыву из-за образующегося в результате распаде кислорода.

При разложении перекиси водорода образовалось 10,08 л (н. у.) кислорода. Сколько граммов перекиси вступило в реакцию? Ответ округлите с точностью до десятых.

Сохранено

Для декоративности железные изделия подвергают процессу воронения - термическое окисление металла.

Рассчитайте массу железной окалины, образующейся при сгорании в кислороде 5,1 г железа. Ответ укажите в граммах с точностью до целых.

Сохранено

Бромид железа используется в качестве катализатора в оргсинтезе и как бромирующий агент, однако соединение сильно неустойчиво, поэтому его часто переводят в

Рассчитайте массу бромида железа (III), образующегося при действии избытка брома на 2,16 г бромида железа (II). Ответ укажите в граммах с точностью до целых.

Сохранено

Этанол является частью ракетного топлива и топлива двигателя внутреннего сгорания.

Рассчитайте объём (н. у.) кислорода, необходимый для полного сгорания 4,6 г этанола. Ответ укажите в литрах с точностью до сотых.

Сохранено

Водород является основным компонентом гидрирования органических соединений. Его можно получить при реакции железа с соляной кислотой.

Какой объём газа (н. у.) выделится при растворении 28,0 г железа в соляной кислоте? Ответ укажите в литрах с точностью до десятых.

Сохранено

Хлорид алюминия является хорошим катализатором в нефтепереработке, получается он путем реакции хлора и чистого алюминия.

Рассчитайте массу хлорида алюминия, образующегося при действии избытка хлора на 2,7 г алюминия. Ответ укажите в граммах с точностью до сотых.

Сохранено

Оксид лития часто используется для получения специальных стекол с высокой термической стойкостью. Оксид лития получают путем окисления лития кислородом.

Литий массой 3,5 г сожгли в кислороде. Рассчитайте массу оксида лития, образовавшегося при этом. Ответ укажите в граммах с точностью до десятых.

Сохранено

Хлорид алюминия является хорошим катализатором в нефтепереработке. Его можно получить при реакции сульфида алюминия с соляной кислотой.

Рассчитайте объём (н. у.) газа, выделяющегося при действии соляной кислоты на 10 г сульфида алюминия. Ответ укажите в литрах до сотых.

Сохранено

При пожаре образуется угарный газ по причине недостатка кислорода для полного окисления углерода.

Рассчитайте массу кислорода, необходимого для полного сжигания 2,24 л (н. у.) угарного газа. Ответ укажите в граммах с точностью до десятых.

Сохранено

Используется в органическом синтезе и в промышленности как компонент травления, получают его хлорированием

Рассчитайте объём (н. у.) хлора, необходимый для полного окисления 12,7 г дихлорида железа. Ответ укажите в литрах с точностью до сотых.

Сохранено

Оксида азота(II) используется в медицине для расширения кровеносных сосудов и в пищевой промышленности в роли пропеллента. Его можно получить в реакции свинца с азотной кислотой.

Сколько литров (н. у.) оксида азота(II) образуется при полном растворении 93,15 г свинца в разбавленной азотной кислоте? Ответ округлите до сотых.

Сохранено

При сжигании пирита в атмосферу попадает диоксид серы, который с составе осадков попадает на поверхность земли тем самым подкисляя почву и водоемы.

Сколько литров (н. у.) сернистого газа образуется при сжигании 300 г пирита (дисульфида железа(II)) в избытке кислорода? Ответ округлите до целых.

Сохранено

Для получения свинца из его оксида, оксид свинца можно обработать аммиаком, который восстановит его с образованием воды и азота.

Для полного восстановления раскалённого оксида свинца(II) до металла потребовалось 4,48 л аммиака (в пересчёте на н. у.). Сколько граммов свинца образовалось? Ответ округлите до десятых.

Сохранено

В процессе получения серной кислоты из серы, при долгом нагревании образуется диоксид серы.

При растворении серы в концентрированной серной кислоте образовался газ объёмом 26,88 л (в пересчете на н. у.). Определите массу серы (в граммах), вступившей в реакцию. Ответ дайте с точностью до десятых.

Сохранено

Чему равен объём газа (н. у.), образовавшегося в результате растворения 40 г карбоната кальция в избытке соляной кислоты? Ответ укажите в литрах с точностью до десятых.

Сохранено

Используется в органическом синтезе и в промышленности как компонент травления, получают его хлорированием железа.

Какой объём хлора (н. у.) необходим для образования хлорида железа (III) массой 65,0? Ответ укажите в литрах с точностью до сотых.

Сохранено

Хлор как важный хлорирующий агент в чистом виде можно получить при реакции хромата калия и соляной кислоты.

Сколько граммов дихромата калия потребуется для получения 13,44 л (н. у.) хлора при взаимодействии с концентрированной соляной кислотой? Ответ округлите с точностью до десятых.

Сохранено

Мраморные и известняковые сооружения разрушаются под действие кислотных осадков. В лаборатории для демонстрации на карбонат кальция капают соляной кислотой, в результате образуется газ.

Чему равен объём газа, образовавшегося в результате растворения 50 г карбоната кальция в избытке соляной кислоты? Ответ укажите в литрах с точностью до десятых.

Сохранено

Карбонат магния используется в строительной промышленности в производстве стекла, цемента и кирпича. При реакции с кислотами выделяется углекислый газ.

Чему равен объём газа, образовавшегося в результате растворения 40 г карбоната магния в избытке соляной кислоты? Ответ укажите в литрах с точностью до целых.

Сохранено

Азот важный компонент химической промышленности, его можно получить из воздуха так как он состоит на 78% из азота, однако высоко чистый азот получают химически, например в реакции разложения дихромата аммония.

При полном разложении навески дихромата аммония масса твёрдого остатка составила 38,0 г. Сколько литров азота (в пересчёте на н. у.) при этом образовалось? Ответ дайте с точностью до десятых.

Проверочная работа включает в себя 15 заданий. На выполнение работы по химии отводится 1 час 30 минут (90 минут).

Из курса химии вам известны следующие способы разделения смесей: отстаивание, фильтрование, дистилляция (перегонка), действие магнитом, выпаривание, кристаллизация.

На рисунках 1-3 представлены ситуации, в которых применены указанные методы познания.

Какими из способов, которые показаны на рисунках, НЕЛЬЗЯ разделить смесь:

1) ацетона и бутанола-1;

2) глины и речного песка;

3) сульфата бария и ацетона?

Показать ответ

На рисунке изображена модель электронного строения атома некоторого химического элемента.

На основании анализа предложенной модели:

1) Определите химический элемент, атом которого имеет такое электронное строение.

2) Укажите номер периода и номер группы в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, в которых расположен этот элемент.

3) Определите, к металлам или неметаллам относится простое вещество, образованное этим химическим элементом.

Показать ответ

Li; 2; 1 (или I); металл

Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева богатое хранилище информации о химических элементах, их свойствах и свойствах их соединений, о закономерностях изменения этих свойств, о способах получения веществ, а также о нахождении их в природе. Например, известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента в периодах электроотрицательность атомов увеличивается, а в группах - уменьшается.

Учитывая эти закономерности, расположите в порядке уменьшения электроотрицательности следующие элементы: В, С, N, Аl. Запишите обозначения элементов в нужной последовательности.

Показать ответ

N → С → В → Аl

Ниже перечислены характерные свойства веществ, которые имеют молекулярное и атомное строение.

Характерные свойства веществ

молекулярного строения

Хрупкие;

Тугоплавкие;

Нелетучие;

Растворы и расплавы проводят электрический ток.

ионного строения

Твёрдые при обычных условиях;

Хрупкие;

Тугоплавкие;

Нелетучие;

Не растворимы в воде, не проводят электрический ток.

Используя данную информацию, определите, какое строение имеют вещества: алмаз С и гидроксид калия КОН. Запишите ответ в отведённом месте.

1. Алмаз С

2. Гидроксид калия КОН

Показать ответ

Алмаз С имеет атомное строение, гидроксид калия КОН имеет ион­ное строение

Оксиды условно подразделяют на четыре группы, как показано на схеме. В эту схему для каждой из четырёх групп впишите пропущенные названия групп или химические формулы оксидов (по одному примеру формул), принадлежащих к данной группе.

Показать ответ

Элементы ответа:

Записаны названия групп: амфотерные, основные; записаны Формулы веществ соответствующих групп.

(Допускаются иные формулировки ответа, не искажающие его смысла.)

Прочитайте следующий текст и выполните задания 6-8

Карбонат натрия (кальцинированная сода, Na 2 CO 3) используют в стекольном производстве, мыловарении и производстве стиральных и чистящих порошков, эмалей, для получения красителя ультрамарина. Также он применяется для смягчения воды паровых котлов и вообще для уменьшения жёсткости воды. В пищевой промышленности карбонаты натрия зарегистрированы в качестве пищевой добавки Е500 - регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.

Карбонат натрия можно получить взаимодействием щёлочи и углекислого газа. В 1861 году бельгийский инженер-химик Эрнест Сольве запатентовал метод производства соды, который используется и по сей день. В насыщенный раствор хлорида натрия пропускают эквимолярные количества газообразных аммиака и диоксида углерода. Выпавший остаток малорастворимого гидрокарбоната натрия отфильтровывают и кальцинируют (прокаливают) нагреванием до 140-160 °С, при этом он переходит в карбонат натрия.

Римский врач Диоскорид Педаний писал о соде как о веществе, которое шипело с выделением газа при действии на него известных к тому времени кислот - уксусной СН 3 СООН и серной H 2 SO 4 .

1) Запишите оговорённое в тексте молекулярное уравнение реакции получения карбоната натрия взаимодействием щелочи и углекислого газа.

2) Что представляет собой мыло с химической точки зрения?

Показать ответ

1) 2NaOH + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 O

2) Мыло с химической точки зрения представляет собой натриевую или калиевую соль одной из высших карбоновых кислот (пальмитиновой, стеариновой...)

1) Запишите в молекулярном виде оговорённое в тексте уравнение разложения гидрокарбоната натрия, приводящего к образованию кальцинированной соды.

2) Что такое «жёсткость воды»?

Показать ответ

1) Са(ОН) 2 + СO 2 = СаСO 3 ↓ + Н 2 O

2) Признак реакции - образование белого осадка карбоната кальция

1) Запишите в сокращённом ионном виде оговорённое в тексте уравнение взаимодействия соды с уксусной кислотой.

2) К каким электролитам - сильным или слабым - относится карбонат натрия?

Показать ответ

1) Са(ОН) 2 + FeSO 4 = Fe(OH) 2 ↓ + CaSO 4 ↓

2) В результате реакции гидроксид железа выпадает в осадок и содержание железа в воде существенно уменьшается

Дана схема окислительно-восстановительной реакции:

HIO 3 + Н 2 O 2 → I 2 + O 2 + Н 2 O

1) Составьте электронный баланс для этой реакции.

2) Укажите окислитель и восстановитель.

3) Расставьте коэффициенты в уравнении реакции.

Показать ответ

1) Составлен электронный баланс:

2) Указано, что окислителем является I +5 (или йодноватая кислота), восстановителем - О -1 (или пероксид водорода);

3) Составлено уравнение реакции:

2НIO 3 + 5Н 2 O 2 = I 2 + 5O 2 + 6Н 2 O

Дана схема превращений:

Р → Р 2 O 5 → Са 3 (РO 4) 2 → Са(Н 2 РO 4) 2

Напишите молекулярные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить указанные превращения.

Показать ответ

1) 4Р + 5O 2 = 2Р 2 O 5

2) Р 2 O 5 + ЗСаО = Са 3 (РO 4) 2

3) Са 3 (РО 4) 2 + 4Н 3 РO 4 = ЗСа(Н 2 РO 4) 2

Установите соответствие между классом органических веществ и формулой его представителя: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой.

КЛАСС ВЕЩЕСТВ

А) 1,2-диметил бензол

Судя по высоким темпам роста мирового газомоторного рынка в последнее десятилетие, можно утверждать, что перевод автотранспорта на газомоторное топливо – общемировая тенденция, которая в ближайшем будущем сохранится и усилится. Надеюсь, моя книга поможет менеджерам газомоторной сферы, предпринимателям и автовладельцам максимально эффективно использовать возможности развивающегося рынка КПГ.

* * *

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Метан на транспорте. Проблемы, задачи и перспективы развития рынков компримированного природного газа (А. А. Батталханов) предоставлен нашим книжным партнёром - компанией ЛитРес .

Глава 1. Природный газ как моторное топливо

КПГ, или Сжатый метан

Природный газ, который промышленным способом добывают из недр Земли, на 70-98% состоит из метана – простейшего углеводорода без цвета и запаха. В числе его компонентов также присутствуют более тяжелые углероды (этан, пропан, бутан) и некоторые неуглеродные вещества (водород, сероводород, азот и др).

Чтобы потребители могли вовремя отреагировать на утечки природного газа в его состав специально добавляют одоранты – ароматизирующие примеси в незначительных, а потому не представляющих угрозу здоровью, количествах. Чаще всего в качестве одорантов используют серосодержащие органические соединения, обдающие неприятным запахом, который заставляет обратить на себя внимание.

«На сегодняшний день природный газ является наиболее значимым альтернативным топливом.»

– ТимКеллер, Erdgas Mobil GmbH

Поскольку в качестве топлива используются только углероды, то сразу после добычи природный газ очищается от неуглеродных примесей. Из очищенной смеси углеродов отдельно извлекается метан, который обычно и называют природным газом, а также смесь пропана и бутана, которая являет собой отдельный продукт и обычно называется «углеводородным газом» или «сжиженным углеводородным газом» (СУВГ). По сути настоящий природный газ – это смесь углеродных газов, которые в целях потребления промышленным способом отделяются друг от друга.

Область применения природного газа очень широка. Он используется как источник электрической и тепловой энергии, в химической промышленности, а также в качестве моторного топлива в сжатом или сжиженном виде. Именно это качество природного газа (далее под ним я буду иметь в виду только очищенный метан) является темой этой книги.

Любой газ для использования в качестве моторного топлива сжимают или сжижают, чтобы сократить объем и тем самым упростить и удешевить транспортировку и использование. Объем сжатого метана сокращается в 200-250 раз, сжиженного – в 600 раз.

Сжижение позволяет максимально сократить объем газа, поэтому на первый взгляд сжижение кажется более выгодным, но поскольку это более сложный и дорогой технологический процесс, что резко увеличивает производственные затраты, то метан для использования в качестве автомобильного топлива обычно не сжижают, а сжимают.

Также следует заметить, что энергоотдача пропан-бутановой смеси (СУВГ) почти на 25% ниже, чем энергоотдача метана. То есть пропан-бутана нужно как минимум на 25% больше, чем метана, чтобы проехать одно и то же расстояние, поскольку сжиженная пропан-бутановая смесь не во столько раз дешевле сжатого метана, во сколько раз в отличие от него меньше места занимает в баллоне. СУВГ дешевле бензина на 40-50%, в то время как КПГ дешевле на 30-50%.

Хотя на сегодняшний день использовать сжиженную пропан-бутановую смесь финансово выгоднее, чем сжатый метан, это преимущество временное. Учитывая тот факт, что запасы пропана и бутана гораздо ниже запасов метана, будущее газомоторного топлива за метаном. Точнее за сжиженным метаном или компримированным природным газом (далее – КПГ).

Сжатие метана происходит путем внешнего давления. Очищенный метан сжимают при помощи компрессора и закачивают в специальные баллоны, которые способны выдержать определенный уровень давления. После добычи природный газ доставляютна завод илиавтомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС) по подземному газопроводу, где он очищается, измеряется и сжимается для последующей заправки автомобилей конечными пользователями.

Экологически чистое топливо

Газификация автомобильного транспорта в первую очередь вызвана необходимостью улучшить экологическую ситуацию в крупных городах, жители которых задыхаются от смога. Из-за загрязнения воздуха, которое по оценкам специалистов от 50 до 90% вызвано выбросами вредных веществ при эксплуатации автотранспорта, люди часто страдают от заболеваний дыхательных путей, онкологических и других серьезных болезней.

Эксперты считают, что при массовом использовании автомобилей на газомоторном топливе вред выбросов для здоровья человека на 60% ниже, чем при массовом использовании бензина и дизельного топлива. Кроме этого перевод 20 млн единиц транспорта на газ в мировом масштабе позволит на 20% сократить парниковые выбросы.

Таблица 1. Удельные выбросы токсичных веществ автомобильными ДВС

Сгорая, метан выделяет в основном воду и углекислый газ. Нет ни золы, ни копоти, портящих двигатели и загрязняющих атмосферу.

КПГ в отличие от бензина и по сравнению с ним:

полностью избавляет выбросы от свинцовых соединений, поскольку не содержит свинца;

в 5 раз снижает количество выбросов окиси углерода;

в 2 раза снижает количество выбросов несгоревших углеводородов;

в 9 раз снижает задымленность атмосферы;

в 2 раза снижет уровень шума при работе двигателя, что также очень важно для больших шумных городов.

КПГ содержит немного серы, ароматических углеводородов и других примесей. То есть продукты его сгорания не являются абсолютно безвредными для человека, но все же метан одно из самых экологически чистых видов моторного топлива, поэтому его использование устраняет и уменьшает ряд серьезных экологических проблем.

Стандарты качества моторного топлива постоянно меняются. Требования к его экологической чистотевсе время повышаются, поскольку чем оно чище, тем безопаснее и дешевле обходится эксплуатация автомобильного двигателя и меньший вред наносится окружающей среде.

Природный газ позволяет перейти на использование экологически чистого моторного топлива, которое соответствует стандарту Евро 5, быстро окупив вложения на переоборудование авто за счет его более низкой стоимости по сравнению с бензином и дизельным топливом.

К метану технически невозможно добавить какую-то химическую смесь, поэтому он не может быть некачественным. Его только можно плохо очистить от углеводородных или неуглеродных примесей, однако современные технологии позволяют делать это на достаточно высоком уровне, чтобы потребители не волновались за чистоту КПГ.

Экономическая выгода

Актуальность перевода автотранспорта на газ вызвана не только необходимостью улучшить экологическую обстановку, проблемы с которой сказываются на состоянии здоровья населения и, как следствие, понижают качество жизни, уровень производительности труда и требуют увеличения расходов на медицину, но и многими другими причинами.

«Мировые лидеры по числу газобаллонных автомобилей – Иран, Аргентина, Бразилия, Индия, Китай, Италия. Если сравнить этот список со списком наиболее развивающихся экономик мира, то можно найти прямую связь. Экономичность, экологичность и безопасность – вот три составляющие, которые характеризуют газовое топливо.»

– Рафаэль Батыршин, Альфред Гатиятов, ООО «РариТЭК»

Обратить внимание на газомоторное топливо многие страны мира вынуждает дефицит и дороговизна бензина, зависимость от импортного топлива, необходимость сократить темпы инфляции, которые частично зависят от роста цен на моторное топливо, удешевить моторное топливо для населения и организаций, рационально использовать природные ресурсы и необходимость повысить бюджетную эффективность.

Сжатый метан стоит в 2-3 раза дешевле, чем бензин А-92. Его использование в качестве моторного топлива на 15-20% уменьшает эксплуатационные расходы автомобиля.

Все это делает природный газ самым низко затратным способом перехода на экологически чистый вид топлива как для частных автовладельцев и коммерческих предприятий, обладающих собственным автопарком, так и для коммунальных служб.

Преимущества газификации автомобиля:

не требует переделки двигателя;

увеличивает срок службы двигателя в 2 раза, поскольку тот меньше загрязняется продуктами сгорания;

увеличивает срок службы моторных масел в 1,5-2,0 раза;

увеличивает срок службы свечей зажигания на 40%;

делает работу двигателя более пожаробезопасной, поскольку при утечке метан не скапливается, а быстро улетучивается.

Некоторые эксперты предлагают отнести метан к числу возобновляемых источников энергии, поскольку его можно производить промышленным способом (биометан), используя органические отходы, что одновременно решает и часть экологических, и часть экономических (энергетических) проблем человечества.

Как я уже неоднократно писал, развитие газомоторного рынка, которое снизит уровень негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду и здоровье населения, требует решения ряда задач научного, технического и организационного характера. В их числе которых:

«сокращение выбросов загрязняющих веществ автотранспортом вследствие применения экологически чистого топлива;

расширение и стабилизацию рынка моторных топлив за счет увеличения доли использования газового топлива;

введение новых мощностей по производству КПГ позволит обеспечить внутренние потребности в автомобильном топливе в долгосрочной перспективе;

повышение эффективности использования существующих мощностей с целью энергосбережения;

наращивание инвестиций в реальную экономику в посткризисный период;

внедрение новых технологий во все отрасли экономики;

развитие газификации и надежное газоснабжение потребителей;

развитие газозаправочной сети;

размещениеавтогазозаправочных пунктов на основных международных транспортных коридорах»1 .

Поскольку экологические проблемы усугубляются, газодобывающие и газоперерабатывающие технологии совершенствуются, а запасы нефти истощаются, интерес к метану как источнику энергии и альтернативному виду моторного топлива продолжает расти. В качестве моторного топлива метан особо ценен для стран, у которых есть большие запасы природного газа или возможности для выработки биометана, а также для тех стран, где остро стоят вопросы повышения бюджетной эффективности, улучшения экологической обстановки и обеспечения энергетической безопасности.

Преимущества для частных автовладельцев

Частных автовладельцев переводить автомобили на газ чаще всего стимулирует дороговизна бензина и дизельного топлива. Тем, кто много передвигается на колесах, ежемесячное снижение расходов на топливо и других эксплуатационных расходов в 2-3 раза, позволяет больше денег оставить в семейном бюджете, не отказываясь от использования автомобиля и не урезая другие статьи семейных расходов.

Следует отметить, что переход на газомоторное топливо наиболее выгоден тем частным автовладельцам, которые много и часто пользуются автомобилем. Тем, кто лишь изредка пользуется своим авто, придется долго ждать, пока окупится переоборудование машины, что и сдерживает их от покупки и установки на машину ГБО. Однако если речь идет о покупке нового или подержанного автомобиля, рассчитанного на газомоторное топливо, то такая покупка с финансовой точки зрения является более выгодным решением, чем покупка нового авто на бензине.

Бюджетная эффективность

Не секрет, что бюджеты коммунальных служб всегда ограничены, а экономия на транспортных расходах в связи с переводом общественного транспорта и транспорта коммунальных служб на газомоторное топливо, позволяет им потратить часть денег на другие цели.

Главная экономическая выгода от автогазификации заключается в экономии приблизительно третьей части расходов на заправку автомобилей, автобусов и другой автомобильной техники. Также, поскольку реализация газомоторных проектов всегда улучшает экологическую обстановку в регионе. Люди меньше и реже болеют, что также сокращает расходы на медицинское обслуживание и выплаты по временной нетрудоспособности.

Развитие малого бизнеса

Потребление КПГ в кризисные периоды по сравнению с потреблением бензина снижается крайне незначительно. К примеру, в 2009 году в период мирового финансового кризиса российский рынок КПГсократился всего на 1,1%, рынок пропан-бутановой смеси на 4%, а рынок бензина – на 18%2 . Это значит, что участники газомоторного рынка, особенно сегмента КПГ, меньше подвержены риску убытков и риску неполучения прибыли, чем участники других рынков моторного топлива.

Малому бизнесу, особенно занятому грузовыми и пассажирскими перевозками, перевод транспорта на газомоторное топливо часто не только позволяет выжить, но и дает возможность получить конкурентное преимущество в цене товаров и услуг для конечного потребителя через снижение их себестоимости.

Развенчивание мифов

Количество автотранспорта в мире постоянно растет. С одной стороны это свидетельствует о развитии экономики и росте благосостояния людей, с другой – об увеличении потребности в доступном моторном топливе и обострении экологическим проблем, связанных с выбросами вредных продуктов сгорания. Перевод автотранспорта на газомоторное топливо успешно решает и те, и другие проблемы, однако в силу ряда факторов процесс газификации происходит медленно и скачкообразно.

Ускоренному развитию газомоторного топлива в частности препятствует недостаточная информированность конечных потребителей о преимуществах метана в качестве моторного топлива. Некоторые частные автовладельцы опасаются, что использование КПГ небезопасно, снижает мощность двигателя и грузоподъемность автомобиля. Такие мифы нужно развенчивать, поскольку они препятствуют развитию газомоторного рынка.

Заблуждение: метан легко взрывается

Реальность: метан безопаснее бензина и пропана

Метан легче воздуха, пропан и бензин – тяжелее. После утечки метан быстро улетучивается, пропан – скапливается в любом удобном месте. Поэтому по техническим причинам иногда загораются автомобили, в которых установлены пропан-бутановые или бензиновые двигатели, но не метановые. Метан быстро испаряется даже при низкой температуре воздуха.

Автовладельцы боятся, что ГБО по какой-то причине взорвется и в салоне нельзя курить. На самом деле газовые баллоны выдерживают не только давление сжатого газа, но и сильные удары. Они специально созданы так, чтобы выдерживать гораздо большее давление, чем давление сжатого в 200-250 раз природного газа.

Метановые автомобили с установленным качественным ГБО не загораются и не взрываются. А если газобаллонная система качественная, нет проблем с герметичностью, все клапаны исправны, запаха газа не чувствуется, то бояться пожара не стоит, даже автомобиль ездит на пропан-бутановой смеси. Придерживаясь техники безопасности, используя любое топливо, нет причин чего-то либо бояться.

Заблуждение: метановое ГБО очень тяжелое

Реальность: современное метановое ГБО бывает очень легким

Есть тяжелые и легкие баллоны для КПГ. Вопрос в цене. Тяжелые баллоны для сжатого метана стоят дешевле. Легкие баллоны стоят гораздо дороже, но они есть. Если вес ГБО для водителя или автовладельца критически важен, то найти легкий газовый баллон не трудно, просто на его покупку придется потратить большую сумму.

Заблуждение: установка ГБО портит автомобиль

Реальность: правильная установка не портит автомобиль

Ошибки в установке ГБО могут привести к поломке автомобиля, но это не имеет отношение к ГБО как таковому, а только к квалификации механиков, выполняющих работы по его установке. Профессиональный механик не допустит подобных ошибок, поэтому переоборудовать авто нужно не в кустарных условиях, а в профессиональном специализированном сервисе. Там же нужно регулярно проводить его техосмотр.

Использование метана также не приводит к более быстрому износу двигателя. В старых двигателях, где сухой смазкой в клапанах выступал свинец, такая проблема действительно была. В новых двигателях свинец для смазки клапанов не используется, поэтому перевод автомобиля на газ не приводит к более быстрому износу двигателя.

Заблуждение: двигатель значительно теряет мощность

Реальность: максимум на 10%

Потеря мощности двигателя при переоборудовании на метан до 10% многими автовладельцами даже не ощущается. Любители быстрой езды могут протестировать автомобиль с заводским газовым оборудованием от Mersedes, Passat или Volvo и убедиться в том, что возможности современных газовых автомобилей ничуть уступают бензиновым.

Техническое обеспечение

В последние годы в мире наблюдается рост количества автомобилей, использующих природный газ в качестве моторного топлива. В их числе находятся и переоборудованные под использование газа автомобили, и заводские газомоторные автомобили, и гибридные автомобили, в которых предусмотрены два источники энергии.

Для массовой газификации автомобилей нужны:

достаточное количество добытого и очищенного метана;

развитая газотранспортная сеть для транспортировки природного газа после добычи;

автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС), которые обеспечивают комплексную обработку (очистку, замеры, сжатие) и хранение газа;

газобаллонное оборудование (ГБО), которое устанавливается на автомобили;

заводские газомоторные автомобили (легковые, грузовые, специальная техника);

специализированные сервисы, которые занимаются установкой и техническим обслуживанием ГБО.

Транспорт на метановом топливе

Крупные автопроизводители давно выпускают гибридные автомобили и автомобили с метановыми двигателями. К сожалению, из-за низкого спроса (по сравнению с бензиновыми автомобилями) количество газовых моделей не так уже велико (около сотни3 ), но оно постоянно увеличивается.

Грузовые и легковые газомоторные автомобили производят такие автогиганты как Volkswagen, Volvo, Audi, Ореl, Fiat, Renault, КАМАЗ, Группа ГАЗ, Komatsu. Коммунальные службы, сельскохозяйственные и строительные компании закупают газомоторные автобусы Hengtong, Volgabus, Volvo, Группы ГАЗ; специальную технику Iveco (грузовики); Dayun и Volvo (тягачи); Valtra (тракторы), КАМАЗ (разнообразная сельскохозяйственная, коммунальная, дорожно-строительная техника).

Газобаллонное оборудование (ГБО)

На практике принято различать несколько поколений ГБО. Каждое новое поколение гораздо дороже, но и гораздо совершеннее предыдущего: обеспечивает высшую безопасность, более комфортное использование, меньшую потерю мощности двигателя и грузоподъемности автомобиля.

ГБО состоит из небольшого количества элементов, основными среди которых являются следующие:

заправочное устройство (используется для заправки баллона газом и предупреждения утечек газа);

баллон (резервуар для газа);

редуктор (обеспечивает снижение давления газа при его непосредственной подачи из баллона в двигатель);

форсунки (выдает порцию газа и распыляет ее);

клапан (включает и выключает подачу газа из баллона);

датчик уровня топлива;

манометр (измеряет уровень давления газа);

дозатор топлива;

переключатель (производит переключение между источниками топлива в гибридных авто).

Количество и тип деталей (электрические, механические) зависит от поколения ГБО и типа авто: карбюраторное или инжекторное.

Вес и объем баллонов раньше являлся весомой причиной, по которой автовладельцы не желали устанавливать ГБО на легковые автомобили. Современные технологии устранили эту проблему: баллоны стали легче и безопаснее, а также долговечнее и удобнее. Для грузовиков баллоны делают более объемными и их количество в одном автомобиле доходит до десяти. Баллоны для легковых автомобилей компактные, к тому же обычно их устанавливают не больше одного.

Баллоны для КПГ, в основном цилиндрической формы, делают из стали, металлопластика и полимерных композиционных материалов. Самые тяжелые и дешевые баллоны – стальные, самые легкие и дорогие – полимерно-композитные (на 70% легче, чем металлические). Стальные баллоны традиционно считаются более надежными, хотя современные полимерно-композитные баллоны полностью защищены от утечек газа, не боятся ударов и огня, поэтому полностью взрывобезопасны.

Автомобильные газонаполнительные компрессорные станции бывают частными и общественными, материнскими (ведущими) и дочерними; стационарными и мобильными. Среди мобильных АГНКС в частности различаютблочно-контейнерные, в том числе модульные, и индивидуальные (бытовые, домашние) газозаправочные станции.

Стационарные АГНКС обычно занимают большую площадь и получают метан непосредственно из подземного магистрального газопровода. Такая АГНКС состоит из нескольких блоков, обеспечивающих передачу газа из газопровода, его осушку, очистку, сжатие, хранение, редуцирование и заправку в баллоны.

Изредка стационарные АГНКС могут быть не подключены к газопроводу, получая КПГ из АГНКС, которая в нему подключена. В таком случае АНГКС, которая подключена к газопроводу, называют «материнской», «ведущей», в АНГКС, получающую газ из материнской, – «дочерней».

В некоторых странах используются передвижные автомобильные газовые заправщики – ПАГЗ, которые часто называют просто передвижными автозаправочными станциями. В основном ПАГЗ используются для доставки КПГ в местности, где ни одна АГНКС еще не построена по причине отсутствия заинтересованных инвесторов или же в места, где нет магистрального трубопровода, к которому можно было подключить новую АГНКС.

В некоторых странах используется схема эксплуатации материнской и дочерних АГНКС при помощи ПАГЗ. К примеру, в Италии, при помощи ПАГЗ доставляют метан на общественные АГНКС, которые не подключены к магистральному трубопроводу по причине его отсутствия. В этом случае при помощи компрессорной установки на материнской АГНКС газ заправляют в ПАГЗ, потом отправляют его на дочернюю АГНКС, где в процессе передачи КПГ в цистерне падает давление, из-за чего возникает потребность в дополнительном компримировании газа, которое и проводится на дочерней АГНКС, также оборудованной соответствующим компрессором.

Обычно дочерние АГНКС строят рядом с крупными населенными пунктами, где использовать ПАГЗ не представляется возможным в виду того, что потребности в КПГ слишком большие и его нужно постоянно доставлять на станцию. То есть ПАГЗы фактически выполняют функцию автоперевозчика моторного топлива, а непосредственная заправка автомобилей осуществляется на стационарной дочерней АГНКС.

Сравнительно небольшое количество частных газифицированных автомобилей делает бизнес автозаправщиков не особо выгодным. Частично эту проблему решают мини-АГНКС. Каждое предприятие, обладающие собственным автопарком, может перевести его на газомоторное топливо и приобрести мини-АГНКС, мощностей которой хватит для удовлетворения собственных нужд в газомоторном топливе.

Модульный принцип устройства мини-АГНКС позволяет владельцу выбрать именно ту мощность станции, которая ему нужна, что позволяет окупить ее за 1-1,5 года. При расширении автопарка количество насосных агрегатов можно легко увеличить, тем самым увеличив мощность собственной АГНКС. Обычно мини-АГНКС устанавливают владельцы таксопарков, сельскохозяйственные предприятия и предприятия коммунального транспорта, торговые сети и строительные организации.

Специализированные сервисы

Метановое ГБО можно установить практически на любой автомобиль, но только в специализированном сервисе. Иногда его устанавливают в кустарных условиях, но такая практика не рекомендуется специалистами из соображений безопасности. В профессиональном сервисе ГБО не только правильно установят и настроят, но и дадут гарантию на работы и рассчитают примерный срок его окупаемости.

Кроме установки ГБО такие автосервисы проводят испытания газобаллонного оборудования, регулярный технический осмотр авто, ремонт и замену изношенных запчастей, а также консультируют потребителей по всем вопросам, связанным с переоборудованием и эксплуатацией транспорта, использующего газ в качестве моторного топлива.