Преимущества СПГ, используемого в качестве моторного топлива. Технологии и оборудование. Уланов Н.М. – к.т.н., директор Опытного конструкторско-технологического. - презентация

1 Преимущества СПГ, используемого в качестве моторного топлива. Технологии и оборудование. Уланов Н.М. – к.т.н., директор Опытного конструкторско-технологического бюро ИТТФ НАН Украины ОКТБ ИТТФ НАНУ, ,

2 Перспективы добычи нефти и газа ведущими странами ОПЕК

3 Теплофизические свойства сжиженного метана СН 4 Температура кипения при 760 мм рт. ст., К 161,4 Теплота испарения, ккал/кг 122,0 Плотность жидкости, кг/м Теплопроводность ккал/м·ч·К 0,0258 Объем газа при испарении 1 л жидкости, м Низшая теплота сгорания, ккал/кг Октановое число 110 Температура воспламенения с воздухом, °С Предел взрываемости, об. % (газа) с воздухом 5,28-15,4 Предельно допустимая концентрация паров, мг/м По состоянию на 2006 год существующие за рубежом заводы позволяют ожижать более 150 млрд. м 3 газа в год, что составляет 25% всей мировой добычи газа, а себестоимость составляет $ за тонну, что существенно дешевле авиакеросина. Перевозят СПГ более 100 крупных танкеров.

4 Области применения СПГ

5 Использование природного газа в качестве моторного топлива в различных странах мира Нидерланды – 50% автомобилей работает на КПГ, 10% – на СПГ. Нидерланды – 50% автомобилей работает на КПГ, 10% – на СПГ. Дания – 87% автобусного парка работает на КПГ. Дания – 87% автобусного парка работает на КПГ. Австрия – 95% автобусного парка работает на КПГ. Австрия – 95% автобусного парка работает на КПГ. Австралия – 47% грузовиков работает на СПГ. Австралия – 47% грузовиков работает на СПГ. Россия – перевод к «Белой Олимпиаде» 100% муниципального транспорта г. Сочи на СПГ. Россия – перевод к «Белой Олимпиаде» 100% муниципального транспорта г. Сочи на СПГ. США – 13% всего автотранспорта работает на КПГ и СПГ. США – 13% всего автотранспорта работает на КПГ и СПГ. В центре Лондона и других больших европейских городах въехать на «бензине» без оплаты специальной пошлины нельзя, а на «газе» платить не надо. Всего в странах Европы к 2020 году 23,5 млн. единиц автомобилей перейдут на КПГ и СПГ. Льготы для владельцев автомобилей, работающих на КПГ и СПГ Великобритания – компенсация покупателю 75% расходов по переоснащению автомобиля на природный газ. Великобритания – компенсация покупателю 75% расходов по переоснащению автомобиля на природный газ. Германия – ежегодные компенсации при норме «Евро-4», снижение налога при страховании автомобиля – 15% от обычных ставок Германия – ежегодные компенсации при норме «Евро-4», снижение налога при страховании автомобиля – 15% от обычных ставок США – по плану Обамы для стимулирования газомоторной отрасли выделяется свыше 15 млрд. $ США – по плану Обамы для стимулирования газомоторной отрасли выделяется свыше 15 млрд. $

6 Криогенные топливные баки БКТ-100 и БКТ-300

7 Параметры криогенных баков БКТ-100 и БКТ-300 ПараметрыБКТ-100БКТ-300БКТ-300/1,0 Вместимость Количество СПГ, заливаемого в бак, л (эквивалент. объем газа, нм 3 ) 100(60)290(175)290(175) Вид теплоизоляции Экранно-вакуумная Максимальное рабочее давление, МПа 0,50,51,0 Время бездренажного хранения, сутки (в интервале давлений от 0,15 до 0,5 МПа для БКТ-100 и БКТ-300) (в интервале давлений от 0,15 до 0,5 МПа для БКТ-100 и БКТ-300)51019 Габаритные размеры сосуда, мм (длина × ширина × высота) 1250×500× ×610×610 Масса порожнего сосуда, кг Применение на автомобилях, автобусах и тракторах ГАЗ-3302«Газель»ЗИЛ-5305«Бычок» Трактор МТЗ-82 КАМАЗ-53215КАМАЗ-54115ЗИЛ-4331 Автобусы: НЕФАЗ ЛиАЗ Г Трактор К 701 «Кировец» Стоимость (зависит от количества в заказе), тыс. $ 1,3-2,53-5,5

8 Некоторые характеристики криобаков ЭВТИ – экранно-вакуумная изоляция; ППУ – теплоизоляция на основе вспененного пенополиуретана ,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1, , ,5 1,0 1,5 2,0 2, Удельная масса М уд, кг/л Удельная цена Ц уд, USD/л Комплексный показатель качества Вместимость криобака, л Удельная масса М уд с ЭВТИ и ППУ для различных давлений: 1 – ППУ, Р = 0,6 МПа; 2 – ППУ, Р = 1,2 МПа 3 – ЭВТИ, Р = 0,6 МПа; 4 – ЭВТИ, Р = 1,2 МПа Удельная цена Ц уд с ЭВТИ и ППУ для различных давлений: 1 – ППУ, Р = 0,6 МПа; 2 – ППУ, Р = 1,2 МПа 3 – ЭВТИ, Р = 0,6 МПа; 4 – ЭВТИ, Р = 1,2 МПа Комплексный показатель качества криобаков с ЭВТИ и ППУ для различных давлений: 1 – ЭВТИ, Р = 0,6 МПа; 2 – ЭВТИ, Р = 1,2 МПа 3 – ППУ, Р = 0,6 МПа; 4 – ППУ, Р = 1,2 МПа

9 Седельный тягач КАМАЗ-5410 на сжиженном природном газе Двигатель газодизельный КАМАЗ Запас СПГ, кг (нм 3 ) – 110 (172) Один криогенный топливный бак БКТ-300 Запас хода, км – 600

10 Городской автобус НЕФАЗ на сжиженном природном газе Двигатель КАМАЗ (ЕВРО-2) газовый, турбонаддувный с ОНВ Запас СПГ, кг (нм 3 ) – 240 (344) Два бака БКТ-300/1,0 Запас хода, км – 700 (городской цикл)

11 Основные преимущества СПГ перед КПГ и другими видами моторных топлив В 3 раза более высокая плотность по отношению к КПГ. В 3 раза более высокая плотность по отношению к КПГ. Уменьшение весогабаритных характеристик системы хранения топлива. Уменьшение весогабаритных характеристик системы хранения топлива. Увеличение грузоподъемности и запаса хода от одной заправки. Увеличение грузоподъемности и запаса хода от одной заправки. Увеличение моторесурса двигателей автомобиля за счет более высокого октанового числа топлива и безнагарного его сгорания. Увеличение моторесурса двигателей автомобиля за счет более высокого октанового числа топлива и безнагарного его сгорания. Увеличение сроков замены свечей зажигания и масла. Увеличение сроков замены свечей зажигания и масла. Снижение содержания вредных компонентов в выхлопных газах двигателей. Снижение содержания вредных компонентов в выхлопных газах двигателей. Снижение уровня шума. Снижение уровня шума.

12 Автоматизированная со 100%-ным ожижением установка производительностью нм 3 /сутки по входному газу Стоимость установки – 5 млн. $ США

13 Стационарная СПГ – КПГ заправочная станция Емкость хранения СПГ (8-50 м 3, нм 3 природного газа) Колонка заправочная СПГ (одно-двухпостовая, л/мин) Колонка заправочная КПГ (одно-двухпостовая, л/мин) Электропотребление станции – всего 45 кВт при производительности по КПГ нм 3 /ч

14 Выбросы выхлопных газов двигателей, работающих на различных видах топлива Вид топлива СО С х Н у (без метана) NO x Сажа Оксид свинца Бензопирен Бензин нет Бензин (двигатель с катализатором) нетнет50 Дизтопливо нет50 Дизтопливо + газ нет30-40 СУГ (пропан) нетнет3-10 Природный газ нетнет3-10

15 Экономическая составляющая теплового потенциала альтернативных моторных топлив Наименование параметров Энергоносители КПГ-200СУГСПГДТБензин Объем баллона, л Коэффициент использования объема баллона, % Масса используемого топлива, кг 6,7524,318,741,437 Отпускная цена топлива при заправке в грн. за кг 5,424,61,769,5110,7 Теплота сгорания (низшая): массовая, МДж/кг 48,746,048,742,543,9 Энергетический запас бака в МДж 328,71117,8910, ,3 Стоимость заправки бака в грн. 36,6111,832,9391,8395,9 Стоимость 1 МДж топлива в грн. 0,110,110,0360,220,24 Стоимость топлива для пробега автобусом 1 км, грн./км (по бензину 3,96 грн./км из расчета 50 л бензина на 100 км) 1,81,80,673,613,96

16 Экономический эффект от перевода автобусного парка с дизельных двигателей на двигатели СПГ Исходные данные: Дневной пробег автобуса – 200 км Дневной пробег автобуса – 200 км Расход дизтоплива – 50 л на 100 км Расход дизтоплива – 50 л на 100 км Стоимость заправки дизтопливом – 722,0 грн. Стоимость заправки дизтопливом – 722,0 грн. Стоимость заправки СПГ – 134,0 грн. Стоимость заправки СПГ – 134,0 грн. Перевод одного автобуса на СПГ за день работы дает экономию на моторном топливе – 588,0 грн. Перевод одного автобуса на СПГ за день работы дает экономию на моторном топливе – 588,0 грн. Автобусный парк, состоящий из 300 автобусов, работающих на СПГ, дает годовую экономию в 64,386 млн. грн. Автобусный парк, состоящий из 300 автобусов, работающих на СПГ, дает годовую экономию в 64,386 млн. грн.

17 Выводы Внедрение в Украине СПГ – самое перспективное направление работ в сфере обеспечения транспортных средств моторным топливом, альтернативным нефтяному. Внедрение в Украине СПГ – самое перспективное направление работ в сфере обеспечения транспортных средств моторным топливом, альтернативным нефтяному. СПГ имеет преимущество перед всеми видами сжигаемых жидких и твердых топлив. Оно заключается в более высокой плотности по отношению к КПГ, что позволяет улучшить технические показатели транспортных средств: уменьшить габариты системы хранения топлива, увеличить грузоподъемность и запас хода от одной заправки, сократить холостые пробеги, снизить содержание вредных компонентов выпускных газов, увеличить моторесурс двигателей автомобилей и снизить уровень шума. СПГ имеет преимущество перед всеми видами сжигаемых жидких и твердых топлив. Оно заключается в более высокой плотности по отношению к КПГ, что позволяет улучшить технические показатели транспортных средств: уменьшить габариты системы хранения топлива, увеличить грузоподъемность и запас хода от одной заправки, сократить холостые пробеги, снизить содержание вредных компонентов выпускных газов, увеличить моторесурс двигателей автомобилей и снизить уровень шума. Рядом зарубежных фирм выпускается необходимое оборудование по производству, хранению, транспортировке и заправке СПГ автотранспорта, а также криобаки и газотопливная аппаратура. Рядом зарубежных фирм выпускается необходимое оборудование по производству, хранению, транспортировке и заправке СПГ автотранспорта, а также криобаки и газотопливная аппаратура. СПГ по показателям взрывопожароопасности является самым безопасным из используемых жидких моторных топлив и сжиженных углеводородных газов, легче воздуха, нетоксичен, не вызывает коррозии оборудования и не загрязняет грунтовые воды. СПГ по показателям взрывопожароопасности является самым безопасным из используемых жидких моторных топлив и сжиженных углеводородных газов, легче воздуха, нетоксичен, не вызывает коррозии оборудования и не загрязняет грунтовые воды. Применение СПГ способствует прогрессу автомобильной отрасли. Применение СПГ способствует прогрессу автомобильной отрасли.