Использование природного газа снижает уровень шума двигателей и улучшает качество воздуха на локальном уровне, почти полностью устраняя потенциально вредные загрязнители, минимизируя вред для окружающей среды и значительно сокращая выбросы.
Климатические изменения и ухудшение качества воздуха – одни из наиболее серьезных проблем, стоящих перед человечеством. Для разрешения этих проблем ООН сформулировала долгосрочные цели устойчивого развития (ЦУР ООН) до 2030 г. Эта программа состоит из 17 целей, направленных, в том числе, и на сохранение ресурсов планеты. Для достижения их показателей необходимы совместные усилия правительств разных государств, самого общества и бизнеса. Для последнего исправление общей экологической ситуации – это самый серьезный вызов. С другой стороны, сложившаяся ситуация и происходящие в экономике процессы также предоставят бизнесу новые широкомасштабные возможности для развития, стимулируя технический прогресс и развитие новых, экологически чистых технологий.
Для достижения общемировых целей, установленных ООН, вне зависимости от предпринятых технических и технологических шагов по озеленению экономики необходимо будет дополнительно сократить выбросы в энергетике, транспорте и строительстве, а также во всем промышленном секторе в целом.
На данный момент не существует единого решения для декарбонизации всего транспортного сектора. Компании-лидеры рынка, занимающиеся разработкой экологически чистых визионерских решений для транспортной индустрии, изучают, какой набор технологий отвечает требованиям различных задач транспортировки. Первое очевидное решение – использование природного газа, в который мы инвестируем уже более 30 лет. По прогнозу Международного энергетического агентства (IEA), потребление природного газа в мире может вырасти до 4 трлн. куб. м уже к 2022 г.
Природный газ, основную часть которого составляет метан (92-98%) – это ископаемый источник топлива, смесь углеводородных газов, которая встречается в природе под поверхностью Земли и используется в качестве наиболее перспективного экологически чистого топлива для автомобилей. В качестве топлива используются компримированный (сжатый) природный газ (КПГ), сжиженный природный газ (СПГ) и топливо на основе сжиженных углеводородных газов (СУГ, смесь пропана и бутана с основой природного газа на метане). Эти три разновидности газомоторного топлива обладают разными химическими и физическими свойствами, поэтому в зависимости от применения определенного топлива меняются и технические особенности как двигателей, так и инфраструктурной системы по производству и доставке-хранению газа.
Использование природного газа снижает уровень шума двигателей и улучшает качество воздуха на локальном уровне, почти полностью устраняя потенциально вредные загрязнители, минимизируя вред для окружающей среды и значительно сокращая выбросы: более чем на 90% для NO2 (диоксидов азота), 99% для твердых частиц и 95% для CO2 в случае использования биометана. Образование сажи, свойственное дизельным двигателям, при эксплуатации двигателей на газе отсутствует полностью.
Эксплуатация машин на природном газе – еще и одно из наиболее эффективных решений по борьбе с климатическими изменениями и улучшению качества воздуха как в городах, так и в мире в целом. Сегодня на все виды транспорта приходится до 80% вредных выбросов. Однако существует эффективное и быстродействующее решение для резкого снижения выбросов парниковых газов и твердых частиц в атмосферу всей планеты – использование СПГ и КПГ. При учете других факторов, помимо сокращения выброса парниковых газов (снижение от 7 до 23% по сравнению с дизелем и бензином), использование автомобиля на метане представляется еще более привлекательным.
Чтобы соответствовать стандартам Euro VI, регулирующим содержание вредных веществ в выхлопных газах, компании разрабатывают двигатели на природном газе, не нуждающиеся в сложной дополнительной очистке выхлопов. Важно отметить, что метан при использовании в автомобилях не токсичен и не опасен для здоровья человека. При этом природный газ безопасен как моторное топливо: его пределы воспламенения значительно выше, чем у бензина и дизеля. Объясняется это тем, что метан в два раза легче воздуха и при утечке быстро растворяется в атмосфере, не воспламеняясь и не детонируя. Государственными регуляторами такое топливо, как правило, относится к наиболее безопасным типам.
Возможность производить природный газ, в частности метан, сделала реализуемыми проекты по внедрению экономики замкнутого цикла в сфере пассажирских и грузовых перевозок. Например, во Франции, в городе Лилль, функционирует автобусный парк, состоящий из автомобилей IVECO, полностью работающих на метане, произведенном из бытовых отходов города. Такой транспорт также в сочетании технологий – топлива на биометане и электротяги – отлично подходит для осуществления функций городского транспорта. Немаловажный фактор в эксплуатации машин – их автономность, обеспечивающая запас хода вплоть до 600 км благодаря резервуарам с газом, встроенным в крышу. Ввиду надежности и экономии топлива эти экологические преимущества сочетаются с конкурентоспособной совокупной стоимостью владения.
Автомобили на газе: преимущества и недостатки
Главное преимущество природного газа в том, что он экологичен. Однако в сегодняшней парадигме развития бизнеса этого мало – предприятиям и компаниям нужна реальная экономическая польза. Природный газ – наиболее коммерчески выгодное решение для транспортного сектора.
Среди недостатков есть серьезная инфраструктурная проблема – количество заправок. Что же касается самого машиностроения и реальной работающей на газе техники, то еще одной проблемой являются малые по сравнению с бензиновыми и дизельными автомобилями объемы производства как транспортных средств с двигателями на газе, так и карьерной и сельхозтехники, а также ограниченные возможности перевода существующего парка транспортных средств на газомоторное топливо.
Природный газ сегодня в основном распространен в автомобильном и коммерческом транспорте в сжатой или сжиженной форме, но благодаря прорывам в производстве биометана сельскохозяйственные фермы, например, сами по себе превращаются в собственные источники энергии, перерабатывая отходы в биометан “на месте”. Есть и другие возможности получения природного газа “неестественным” путем: на мусорных полигонах, из канализационных отходов. Существует и целый ряд технологий искусственного синтеза природного газа. Такие инвестиции в будущее позволят подобным проблемным местам человеческой жизнедеятельности самостоятельно получать прибыль и стать полноценной частью циркулярной экономики.
Благодаря собственным передовым технологиям компания IVECO уже внедряет двигатели на природном газе в свой ассортимент тяжелых и средних грузовых коммерческих автомобилей, легких фургонов и автобусов. Двигатели на природном газе являются свидетельством надежности биотоплива, что видно на примере уже существующих транспортных средств. Также они становятся основой для будущих разработок, например, в области работающих исключительно на водороде силовых агрегатов с нулевым уровнем выбросов.
Расцвет технологий поддерживается сегодня разработкой двигателей на природном газе для концептуальных машин, которые представляются на важных международных отраслевых мероприятиях: например, среди концепций техники, работающей на газе, уже есть сельскохозяйственный трактор New Holland Agriculture с двигателем на биометане и концептуальный колесный погрузчик Tetra на метане для сферы строительства от строительной компании CASE.
В числе последних ноу-хау можно назвать концепт многозадачного модульного двигателя с несколькими источниками энергии. Концепт сочетает в себе производство электроэнергии на водородном синтезе, аккумулирование энергии и внутреннее сгорание природного газа. Это позволяет использовать различные комбинации получения энергии: от электрического взаимодействия до гибридных процессов. Так, передача энергии на шасси изменится от механической трансмиссии до электрических приводов. Электрическая конфигурация двигателя в силу своей экологичности подходит для городского транспорта: выбросы CO2 сокращаются до 30%, а автономность работы может быть обеспечена на расстоянии до 200 км. В целом производители также отмечают, что водородные топливные элементы могут стать первой полностью электрической технологией, подходящей для длительной и тяжелой эксплуатации с автономией до 800 км.
Преимущества природного газа уже убедили многих операторов парка коммерческого транспорта по всей Европе осуществить переход на экологичные двигатели. Двигатель, работающий на природном газе, значительно более экономичен, чем двигатель на дизельном топливе, что обеспечивает снижение расходов на топливо до 30%. Это является наиболее важным фактором при оценке совокупной стоимости владения автомобилем. Более того, например, правительство Германии объявило налоговые льготы на использование автомобилей на природном газе до конца 2026 года.
Нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут становиться все жестче и регулироваться контролирующими органами более тщательно. Уже к 2020 г. на территории ЕС новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО2 на километр. Вероятно, и вполне логично, что к 2025 г. этот допустимый предел ожидает дальнейшее снижение в целях экополитики. Двигатели на метане способны удовлетворить и эти нормы токсичности не только благодаря меньшему выбросу СО2. Дополнительное преимущество в том, что показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях ниже, чем у бензиновых или дизельных аналогов.
С точки зрения экономических процессов, в связи с растущей доступностью в Европе bioCNG и bioLNG – систем производства биотоплива – все перевозчики теперь могут обеспечить транспорт, работающий без выбросов CO2, и внести свой вклад в энергетическую независимость Европы. Природный газ ускоряет развитие циркулярной экономики, при которой устойчивая биомасса перерабатывается и превращается в чистое топливо для транспорта, то есть биометан, который производится с использованием циклической системы, обеспечивающей значительное – если не полное – сокращение вредных выбросов.
Ранее сообщалось, что немецкий автоконцерн Daimler AG отказывается от разработки грузовых автомобилей, работающих на природном газе, чтобы сконцентрировать ресурсы на электрических и водородных моделях. (ЭлектроВести по материалам hightech.fm/Энергетика Украины и мира)
