Прибавь газу
Современные условия вынуждают автопроизводителей разрабатывать новые топливные системы и резервуары для этого вида топлива. А как сегодня в России обстоят дела с газом, чего ждать от нашего автопрома в ближайшем будущем? Смогут ли российские автоперевозчики экономить на топливе? Возможны ли поставки к нам газобаллонных иномарок – грузовиков и автобусов? Попробуем ответить на эти вопросы.
Вчера, сегодня, завтра
В Советском Союзе автотранспорт переводили на газ строго в соответствии с постановлением Совета Министров. И постановлений этих было несколько, в разные периоды существования СССР. Впервые – в середине 30-х годов, началась война, и при дефиците бензина и солярки более актуальными стали газогенераторные автомобили. После войны были созданы газобаллонные ГАЗ-51Б и ЗИС-156/ЗИС-156А, хотя их моторы были не в состоянии реализовать высокооктановый потенциал пропана и метана. Впоследствии основные модели грузовых автомобилей, выпускаемых Горьковским автозаводом и заводом имени Лихачева, обязательно оснащались ГБО.
Однако даже пропаном можно было заправиться далеко не в каждом райцентре, а метаном – только в областных городах. Складывается впечатление, что тогда грузовики с ГБО выпускались лишь для отчетности и обслуживания газонаполнительных станций, для развоза бытовых баллонов населению. Но бензин А-76 стоил 7 копеек, а стакан газировки с сиропом – 3 копейки. Топлива было – хоть залейся, приписки километража – сумасшедшие, все спидометры «крутились». Перевозчику газ был не нужен. Существенные изменения по отношению к газу произошли в конце 70-х, а в 1981 году вышло постановление Совета Министров, которое поставило на новый уровень развития газомоторный транспорт в стране.
Именно после него у нас появились КАМАЗы, работающие на метане, ЗИЛы седельные тягачи, автобусы ЛиАЗ-677 и «Волги»-такси с пропановыми баллонами. В дальних углах территории автопредприятий организовали передвижные АГЗС. А еще в период с 1983 по 1992 годы в СССР было построено 357 АГНКС под сжатый метан, и только 188 оказались в России. И все это было просто исполнением очередного постановления партии и правительства, которое выполнялось со свойственным времени формализмом. Морока с любым газом опять оказалась не нужна в автобазах и автобусных парках.
Проще было выбить дополнительные фонды на бензин, а полученный по разнарядке автомобиль с ГБО, сославшись на неисправность аппаратуры, гонять на бензине или солярке. Интересно, что тогда в правилах дорожного движения был пункт, запрещающий самостоятельное переоборудование автомобилей на другой вид топлива. С одной стороны, он удерживал автопредприятия от сдачи в металлолом ГБО – так и возили бесполезные баллоны под кузовом, с другой – создавал проблемы частникам, желающим эксплуатировать легковые автомобили на газу. А экологическая составляющая оказалась востребована только в столице Казахстана – Алма-Ата находится в окружении гор, и загазованность от автотранспорта в 80-х годах там была очень сильная.
Уже тогда администрация города смогла заставить транспортников переводить автомобили на газ. Введение частной собственности на средства производства, развал СССР, неуклонный рост цен на бензин и солярку в корне изменили в стране отношение к газовому топливу. Хороший хозяин всегда считает деньги... Не мудрено, что здесь уже инициатива внедрения газомоторного топлива пошла снизу – от потребителя, что оказалось более действенным, чем прежние постановления Совета Министров. Это практически совпало с появлением на рынке «ГАЗели», которая стала автомобилем, наиболее часто оснащаемым газобаллонным оборудованием. Из ПДД убрали запретительный пункт, и фирмы, устанавливающие ГБО, росли как грибы…
Сочетание карбюраторного мотора бортовой «ГАЗели» со свободным правым лонжероном, куда монтировался пропановый баллон, в 90-х годах оказалось очень удачным для нижегородской «полуторки». Иначе с таким отменным аппетитом она бы не устояла в конкуренции с подержанными дизельными иномарками аналогичной грузоподъемности. Однако заслуги завода в том нет. Там, забыв свой опыт разработки ГБА, начали выпускать газобаллонные «ГАЗели» только по прошествии почти пятнадцати лет после начала производства, наконец-то разглядев в применении газа конкурентное преимущество.
При равном расходе топлива на 100 километров пути стоимость затраченного метана в 2,6 раза ниже бензина или солярки. Согласно Постановлению Правительства Российской Федерации от 15.01.1993 № 31 «О неотложных мерах по расширению замещения моторных топлив природным газом» цена на компримированный природный газ не должна превышать 50% от цены реализуемого в данном регионе бензина А-76.
Мнение
Дмитрий Межов, гендиректор компании «МикроМетан», г. Саров, Нижегородская обл.
– За рубежом уже давно, а главное, масштабно пользуются всеми преимуществами, которые дает дешевый метан перед дорогим бензином или дизтопливом. Однако в России автомобильные газонаполнительные компрессорные метановые станции на общем фоне традиционных заправок можно пересчитать по пальцам. С другой стороны — автомобилей, оборудованных под использование метана в качестве топлива, немного, что не позволяет при реализации метана автомобилистам рентабельно вести этот бизнес. Одна проблема «подпитывает» другую. Между тем применение локально расположенных, недорогих мини-АГНКС позволяет разорвать этот замкнутый круг. Наша компания специализируется на производстве мини-АГНКС с 2007 года.
Компрессоры используем итальянских компаний Coltri или BRC, французские Cirrus, накопительные емкости – компании «Реал-Шторм» из Ижевска. Производительность мини-АГНКС, в зависимости от исполнения, колеблется от 5 до 100 м 3/ч, занимаемая площадь от 1 до 8 м 2. Цена комплекта мини-АГНКС от 200 тыс. рублей. Модульный принцип АГНКС дает возможность руководителю АТП полностью загрузить ее с учетом потребностей автопарка. Особенно это актуально для организаций, расположенных в отдаленных районах страны: ведь никакой владелец автопарка не станет использовать природный газ в качестве топлива, если расстояние до ближайшей АГНКС больше 30 километров. Это просто экономически невыгодно – допускать такие холостые пробеги.
С собственной АГНКС гонять машины без толку никуда не надо, еще и поэтому срок окупаемости таких заправок всего год-полтора. Среди потенциальных покупателей оборудования мини-АГНКС – небольшие автохозяйства, сельскохозяйственные предприятия, городской пассажирский транспорт, сетевые торговые комплексы, которые порой строят свою заправку на кредиты. Причем можно не строить отдельные метановые заправки, а «присоединять» мини-АГНКС к уже имеющимся пропановым заправкам. Это более выгодно по деньгам и быстрее: удается экономить на землеотводе, всевозможных разрешениях, согласованиях, обслуживании.
Теперь не проблема установить на любой коммерческий автомобиль с бензиновым двигателем пропановое ГБО, и можно уехать на нем очень далеко, и в любую сторону от столицы, не опасаясь встать на обочине без топлива. Причем модульные пропановые заправки устанавливают даже предприниматели и малые предприятия, не дожидаясь команды сверху. Очереди за газом уже не выстраиваются. Значит, для очередного рывка в развитии использования пропана настало время увеличивать переоборудование автомобилей и выпуск новых автомобилей с ГБО.
Однако потенциальных покупателей газобаллонных автомобилей отпугивает рост цен на пропан. С 70-х годов выдерживалось соотношение: цена литра пропана половина от цены бензина А-76. Интересно, что тогда газ по абонентской книжке для бытового применения обходился еще вполовину дешевле от той цены. Теперь же цена пропана соотносится с половиной от АИ-95, а то и дороже. Однако и солярка, которая в России всегда была на 10-20 процентов дешевле 76-го бензина, теперь тоже сравнялась с АИ-95. А между тем пропановые факелы продолжают бессмысленно полыхать на нефтедобывающих месторождениях России… Метан почти из-за трехкратно меньшей цены к бензину еще более интересен перевозчикам, но ситуация с ним гораздо сложнее. Если российский парк автомобилей, работающих на пропане, по данным 2010 года, насчитывает 1,4 миллиона а/м, то на метане работает только 15,6 тысячи. Крайне мало заправок из тех 188 российских АГНКС, построенных перед распадом СССР – часть перепрофилировали для реализации пропана: на него спрос выше. Сейчас на всю страну – 221 АГНКС, 191 принадлежит «Газпрому».
Автозаводы производством метановых автомобилей занимаются крайне вяло, правильнее сказать – почти совсем не занимаются. Сегодня среди производителей отечественных коммерческих метановых автомобилей безусловным лидером является КАМАЗ. Конечно, для развозного или коммунального грузовика, для городского автобуса великовата по объему камазовская «восьмерка», но каждый наш завод работает с тем, что есть в наличии. На КАМАЗе сохранили разработки 80-х годов и насколько позволяло финансовое положение – приумножили их. Газобаллонными автомобилями в Челнах занимается дочерняя компания КАМАЗа – «РариТЭК». Газовые версии моторов КАМАЗа стоят на конвейере, причем выпускают двигатели и с искровым зажиганием, которых раньше не делали, и могут выпускать знакомые нашим перевозчикам моторы с газодизельным циклом. Используемый газ – в зависимости от пожеланий заказчика: метан или пропан-бутан. Другие производители моторов заморозили газовую тему, но все же готовы возобновить эти работы.
Даже у Минского моторного был опыт по переводу на газ еще тракторного дизеля ММЗ Д-240, теперь надо работать в этом направлении над современными, выпускаемыми сегодня моторами. Кстати, в Москве, в ЗАО «Автокомбинат №41» в 2007 году на метане эксплуатировалось 100 зиловских «Бычков» с конвертированными дизелями ММЗ. Над конвертацией своих дизелей работал и Ярославский моторный завод – выпустили опытную партию двигателей, отправили их на «УралАЗ», МАЗ, КрАЗ. Но у автозаводов не дошли руки до адаптации моторов, и их вернули на ЯМЗ. Интересно, что в период постановки в производство лицензионного дизеля Renault Trucks, теперь уже ЯМЗ-650, от одной французской фирмы поступило предложение подготовить «под ключ» конвертацию этого мотора. Понятно, что ЯМЗ по силам самостоятельно провести работы по конвертации ЯМЗ-650, а в перспективе разработать и газовые версии нового семейства – «литровых» моторов ЯМЗ-534 и ЯМЗ-536 для городских автобусов ЛиАЗ, ПАЗ, КАвЗ. Городские пассажирские перевозки являются дотационными – если уменьшить расходы на топливо, то уменьшатся и расходы из бюджета, хотя цену билета для пассажиров вряд ли опустят. Государству, муниципалитетам эта экономия должна быть выгодна.
В мире производство ГБА выросло с 850 тысяч автомобилей в 1998 году до 11 миллионов 303 тысяч в 2010 году
То есть применение метана в перспективе не столь уж безнадежно в России, основная проблема – отсутствие сети заправочных станций. Казалось бы, что здесь хитрого – поставить недалеко от имеющегося магистрального трубопровода компрессорную станцию и продавать с соответствующей наценкой страждущим автомобилистам за живые деньги. Однако у «Газпрома» поставки газа в Европу далеко не убыточны, а в России, видимо, проще гнать метан потребителям в ЖКХ, а потом судиться из-за долгов. Хотя есть программа, по которой к 2015 году через сеть заправок в стране должно реализоваться около 693 млн м 2 метана в год. К этому сроку «Газпром» должен дополнить имеющуюся сеть АГНКС 90 автогазозаправщиками.
Тот же КАМАЗ для решения проблемы по заправкам сжатым метаном совместно с «Газпромом» готов предложить различные варианты передвижных заправок. Выполнят ли намеченное – покажет время. Между тем один из вариантов решения проблем с метановыми заправками – применение мини-АГНКС, которые монтируются как контейнерные и подключаются даже к трубе имеющейся газовой котельной, которая отапливает автопредприятие. Модульная конструкция позволяет увеличивать количество насосных агрегатов, и тем самым мощность такой мини-АГНКС будет поспевать за ростом газобаллонного автопарка в АТП.
Есть возможность за ночь закачать метан в группу баллонов, которая смонтирована на шасси грузовика или полуприцепа, и затем отвезти газ на какую-то удаленную точку для заправки работающих там автомобилей или реализовывать газ «на сторону», дополнительно зарабатывая еще и на этом. Понятно, что строительство и монтаж такой установки необходимо согласовывать с районной, а быть может, и областной структурой «Газпрома», но «овчинка» выделки стоит. Цена природного газа на мини-заправке будет на 25-40 процентов ниже, чем на обычной АГНКС.
«Это многообещающее направление – использование газа, как моторного топлива: экономично и выигрышно с точки зрения соблюдения требований экологии. В частности, регионы и муниципалитеты должны всерьез заняться переводом на газ общественного транспорта и коммунальной техники». Премьер-министр России Владимир Путин
Заграница нам поможет
За последние пять лет в Россию пришли почти все крупнейшие производители коммерческих автомобилей. Volvo Trucks построило в Калуге сборочное производство сразу для двух своих марок: Volvo и Renault. Делают широкую гамму грузовиков: начиная от среднетоннажников и заканчивая флагманскими седельными тягачами. На другом калужском автозаводе собирают Volkswagen Transporter, в Нижнем Новгороде планируют начать сборку Mercedes Sprinter. Scania открыла завод по сборке шасси и седельных тягачей на окраине Питера. Раньше на промплощадке в самом городе шведы собирали городские и пригородные автобусы семейства Scania OmniCity и OmniLink, и шесть лет назад там для Швеции выпускали автобусы, работающие на этаноле. IVECO вообще старожил в России – уже 16 лет в Миассе работает совместное предприятие, теперь оно носит имя «Ивеко-АМТ». MAN начинает строить автозавод в Питере. DAF открыл представительство – тоже собираются строить завод.
В Набережных Челнах в индустриальном парке «Мастер» ведут сборку грузовиков Mercedes Actros, Axor и даже Unimog. По соседству с немцами, буквально за стенкой, работает другое СП: КАМАЗ и японское подразделение Daimler – Mitsubishi Fuso, собирают среднетоннажники Canter. Работает российский завод Cummins, где собирают четырех- и шестицилиндровые дизели серии ISBe. В соседней к Челнам Елабуге компания «Соллерс» наладила производство японских грузовиков Isuzu, фургонов и микроавтобусов FIAT Ducato, построила фактически два завода под одной крышей. И это не предел… Десять лет назад даже в голову не приходило, что такой всплеск активности мировых автопроизводителей возможен в России. Российский рынок им крайне интересен, и если будут созданы условия для развития газомоторного топлива, будет спрос на такие автомобили, они будут поставлять на наши сборочные конвейеры свои газовые двигатели, появятся новые СП по производству газобаллонного оборудования, систем управления, появятся новые технологии. В будущем ради работы на дешевом газу российскому перевозчику не придется покупать только КАМАЗ или «ГАЗель».
А пока в Россию газовые автомобили-иномарки поставляют буквально штучно, и только немцы: Mercedes на пробу привез метановые и пропановые Sprinter, Volkswagen продал несколько Caddy и Transporter. У российских перевозчиков к ним отношение как к экзотическим автомобилям. Посмотреть – любой горазд, но не каждый купит. И вряд ли кто будет приобретать зарубежный грузовик или автобус с бензиновым двигателем в расчете потом перевести его на газ. Пока предпочтение отдают дизелю.
Достоинства и недостатки
Нет смысла сотрясать воздух, рассказывая, насколько дешевле пропан или метан по отношению к бензину или дизтопливу. Это всем известно. Лучше обсудить аспекты технической эксплуатации газобаллонных автомобилей.
Контролируя уровень моторного масла, водитель видит, что к положенному сроку замены оно остается чистым. Благодаря этому многие перевозчики, эксплуатирующие автомобили на газе, увеличивают пробег до замены на 30-40 процентов.
Полнопоточный масляный фильтр оказывается тоже на удивление не слишком загрязненным.
Те, кто хорошо знаком с двигателями, работающими на газе, не дадут соврать – износ гильз, поршней, колец не просто минимальный, его почти нет. Если на моторе с пробегом 150-200 тысяч по какой-либо причине «поднимали» головку блока, на верхней части поверхности цилиндров видно даже сохранившуюся хонинговальную сетку. Газ с газом, то есть пропан или метан с воздухом, смешивается идеально даже в карбюраторном моторе, получившаяся смесь совершенно не смывает масло с гильзы и поршня. Нагара в камере сгорания тоже почти нет. В таких условиях поршневые кольца не закоксовываются и не «дрожат» от детонации, изнашивая канавки. Лопнувшее кольцо у мотора, работающего на газе, тоже очень большая редкость.
Известно, что на газовых моторах зажигание надо устанавливать примерно на 5-8 градусов раньше, чем для работы на бензине. Если применяется контактная батарейная система зажигания, то из-за износа пластмассового упора подвижного контакта уменьшается зазор, момент зажигания становится поздним. Смесь горит на выпуске, подгорают рабочие кромки выпускных клапанов и седел. Более стабильно держится угол на двигателях с электронными системами зажигания, да и напряжение, выдаваемое катушкой зажигания, желательно иметь в районе 30-40 тысяч вольт. А вот ресурс свечей – просто на зависть: 30 тысяч километров они выхаживают элементарно.
Но лучше использовать свечи более «холодные», чем на бензиновом моторе. Мировая тенденция – применение индивидуальных катушек зажигания для каждого цилиндра, отсутствие высоковольтного распределителя-«бегунка» и крышки (как делают на моторах ЗМЗ-405 и УМЗ-4216) тоже идет на пользу газовому двигателю. Ведь степень сжатия составляет 10-11 единиц, а лучше, если еще выше, потому растет давление в камере сгорания и температура воспламенения смеси, увеличивается сопротивление искрового промежутка. У раздельных катушек меньше потери. На газовых двигателях с большим диаметром поршня и искровым зажиганием применяют по две свечи на цилиндр, фронт пламени проходит меньший путь и процесс горения заканчивается быстрее. Две свечи были бы хороши для КАМАЗов.
Мнение
Рафаэль Батыршин, генеральный директор компании ООО «РариТЭК», Набережные Челны
– В 2007 году ООО «РариТЭК» открыло единственный в России специализированный сервисный центр по ремонту и обслуживанию автомобилей КАМАЗ и автобусов НефАЗ с газовыми двигателями.Мы занимаемся изготовлением оригинального ГБО, устанавливаем его на автомобили КАМАЗ и НефАЗ, выпускаемые на конвейере, проводим предпродажную подготовку. Первые газобаллонные автомобили КАМАЗ были изготовлены нашей компанией в 2008 году. С этого времени произведено около 150 газобаллонных автомобилей различного назначения. В первую очередь мы освоили коммунальные машины, дорожно-строительную технику.
В 2010 году мы начали производство газобаллонной версии полноприводного КАМАЗ-43114-30. Нами разработана программа «Чистый город – чистый воздух», из которой видно, что при эксплуатации 100 единиц коммунальной техники, например, мусоровозов, экономия по топливу составит 650 млн рублей за 10 лет эксплуатации. На благоустройстве города Саратова трудится 21 самосвал КАМАЗ с ГБО, при двухсменной работе экономия по топливу возрастает до 6,5 млн рублей. В Краснодаре эксплуатируются 30 автобусов НефАЗ с газовым двигателем. Газовая версия автобуса окупается на 12 месяцев быстрее дизельного аналога. За 10-летний срок службы автобуса экономия на топливе составляет 5,3 млн руб.
Самая большая проблема у газовых моторов – с выпускными клапанами. Сталь нужна более жаропрочная, чем для клапанов обычного мотора. Кстати, хорошо были приспособлены для работы на газе двигатели ЗИЛ-130 и ГАЗ-53, которые и сейчас находятся в эксплуатации. Там в стержне выпускных клапанов находился порошок натрия, при работе мотора он нагревался, расплавлялся и, встряхиваясь при каждом ходе клапана, отлично отводил тепло от тарелки к «ноге», а там уже и к направляющей втулке. А еще у двигателя ЗИЛ-130 под пружинами выпускных клапанов стояли особые механизмы, придающие клапану вращение вокруг своей оси. Тем самым уменьшалась вероятность подгорания рабочей кромки клапана и седла. Кроме того, с увеличением степени сжатия уменьшается температура выпускного клапана.
Сейчас такие клапаны с натриевым охлаждением не помешали бы двигателю УМЗ-4216, который завод позиционирует как битопливный. Если же «древние», но действенные технологии ЗИЛа и ЗМЗ для «Группы ГАЗ» недоступны, то можно закупать клапаны за границей – там умудряются даже в 7-миллиметровом стержне размещать натрий. А пока перевозчикам надо знать, что зазоры в клапанном механизме газового двигателя, там, где они регулируются, надо увеличивать на 0,05 мм относительно нормативных. Это хоть немного но уменьшает теплонапряженность узла. И ни в коем случае не лениться проверять регулировку клапанов при ТО, не ориентироваться только на отсутствие стука. При хорошей одномарочности автопарка можно рекомендовать иметь в резерве несколько собранных головок блока цилиндров. Заменить «голову» на машине реально за один день.
Комитетом по энергетике Госдумы России готовится к рассмотрению Федеральный закон о применении газомоторного топлива на транспорте
А вот другая передовая тенденция мирового двигателестроения оказалась не совсем полезной для газовых моторов. Это применение 4- и 5-клапанных схем в ГРМ, фаз газораспределения с продолжительным одновременным открытием впускных и выпускных клапанов – для создания «сквозняка» в камере сгорания. Если используются простейшие топливные системы с вакуумным управлением или в цилиндрах готовится бедная смесь, которая медленно горит, или есть погрешности в установке зажигания – возможно возникновение «хлопков» во впускном трубопроводе и воздушном фильтре. А «хлопок» – это маленький взрыв. Нашим перевозчикам это явление знакомо по двигателям ЗМЗ-406 с карбюратором, применяемым раньше на «ГАЗелях». Зная это, Заволжский завод не рекомендовал переводить на газ свои двигатели, тем самым снимал с себя ответственность.
Из двух применяемых способов воспламенения газовоздушной смеси – от свечи зажигания и от порции солярки, впрыскиваемой в камеру сгорания, – самым экономичным является газодизельный цикл. Здесь КПД даже выше, чем у дизеля, и благодаря точному дозированию подачи газа и дизтоплива электроникой турбонаддуву, мотор получается очень экономичным. Запальная порция составляет от 10 до 15 процентов от полной цикловой подачи, потребной при работе мотора на солярке. По этому пути идет сейчас развитие конвертации дизелей на Западе, отрадно, что этот цикл хорошо изучен в России. Однако перевозчику пока проще использовать конвертированные газовые моторы с искровым зажиганием.
"Автопарк республики надо переводить на двигатели уровня Евро-4 и на газ – метан. Владельцы автомобилей с двигателями Евро-4 и Евро-0 не должны платить одинаковые налоги. Здесь подход к налогообложению должен быть дифференцированным. Особенно этот вопрос актуален для Казани в преддверии «Универсиады 2013 года»". Президент Татарстана Рустам Минниханов
Особенности монтажа
Главная проблема при переводе бензинового двигателя автомобиля на газ – компактно разместить баллон или батарею баллонов без потери объема перевозимого груза. Конечно, проще всего это сделать на грузовике с бортовой платформой или фургоном. Тому подтверждение – несчетное количество «ГАЗелей», переоборудованных для работы на пропане. Фактически смонтировать ГБО на такую «ГАЗель» может любой мало-мальски технически подкованный ремонтник – установить аппаратуру самостоятельно, а затем отогнать машину на проверку и регулировку в организацию, сертифицированную для выполнения этих работ. В итоге – получить все необходимые документы. Такой способ монтажа ГБО жизнеспособен в России.
Есть смысл поискать оптимальный по вместимости баллон, соотнести запас хода с существующими и перспективными маршрутами перевозок. Это касается бортовых грузовиков и фургонов всех марок, не только «ГАЗелей». Еще один вариант увеличения запаса хода по топливу – демонтировать штатный бак под бензин, установить на его место дополнительный баллон, а в качестве резервного подобрать бензобак меньшего объема, примерно на треть от прежнего. Но непонятно, как подобные «дальнобойные» «ГАЗели» проходят техосмотр…
С газом
Ирина Полякова, кандидат экономических наук
Благодаря своим экономическим и экологическим показателям газ является самым распространенным альтернативным моторным топливом в мире.
В России как стране, обладающей богатейшими запасами углеводородов и с развитой научнопроизводственной базой, казалось, сам бог велел активным образом развивать это направление. Во всем мире к началу 2011 года количество газобаллонных автомобилей (ГБА), работающих на сжиженном углеводородном газе (СУГ) или пропанобутановой смеси, превысило 15 миллионов, а на компримированном природном газе (КПГ), сжатом метане, – 12 миллионов. Годовой оборот пропан-бутана составляет 34 млн т условного топлива, а компримированного газа – 23 млн тонн. При переводе транспорта на газ решаются три важнейшие проблемы – экономия нефтяного топлива, снижение расходов автоперевозчиков и обеспечение экологической безопасности – уменьшение загрязненности окружающей среды. Поэтому во многих странах развитие «газомоторки» обеспечивает государство при поддержке крупных нефтегазовых компаний.
Прежние лидеры направления – Италия, Россия, США, Голландия, Южная Корея – за последнее десятилетие были потеснены Китаем, Индией, Бразилией и другими странами, среди которых особенно стоит выделить Пакистан и Иран. Эти два государства, обладая в 1999 году весьма скромным парком ГБА – 4000 и всего 800 штук, к 2010 году заняли лидирующее положение по количеству автомобилей, работающих на метане, – 2,5 миллиона и 2 миллиона соответственно. При этом за несколько лет в Пакистане был организован выпуск собственных «метановых» автомобилей. Сегодня там зарегистрировано более 3300 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС). Не стоит сбрасывать со счетов и прежних лидеров. В России, по разным оценкам, чуть более 500 тысяч легковых и грузовых автомобилей работает на газе.
В Италии только с декабря 2009 по сентябрь 2010 года из-за цены на нефть, перевалившей границу 100 долларов за баррель, парк ГБА увеличился на 15,2% – до 677 тысяч автомобилей. По этому показателю Италия находится на первом месте в Европе и на шестом в мире. ЕЭК ООН еще в 2001 году принял резолюцию, предусматривающую перевод к 2020 году 23% автомобилей парка стран Европы на альтернативные виды моторного топлива, в том числе 10% (23,5 миллиона автомобилей) на природный газ. По прогнозам общее число машин, работающих на КПГ, к 2030 году в мире достигнет порядка 100 миллионов, и уже в этом десятилетии метан «обгонит» пропан по распространенности. Причина популярности газа очевидна: доступность сырья и относительно невысокие энергозатраты на производство топлива. Как следствие на сегодня у сжатого метана довольно низкая себестоимость в сравнении с другими альтернативными видами топлива. К примеру, специалисты компании Volvo Trucks расценивают перевод дизелей на сжиженный или сжатый природный метан как мост к переходу на метан биологического происхождения. А это уже возобновляемое топливо.
Если сравнить пропан и метан (СУГ и КПГ), то у последнего есть ряд преимуществ. Энергия единицы объема углеводородного газа примерно на 25% меньше, чем у компримированного (6175 ккал/л и 8280 ккал/м 3 соответственно), при более высокой цене. Это значает, что на одинаковый пробег пропана потребуется на 25-30% больше. Кроме экономических есть и экологические плюсы. По данным Минэнерго России, если взять бензин Евро-4 за эталон, то окажется, что по выбросам оксидов азота метан выигрывает почти в три раза, по СН – в 14 раз, по саже – в 3 раза. В сравнении с соляркой, по саже выигрыш еще больше – в 100 раз. А как известно, сажа является очень мощным канцерогеном. Пропан немного отстает от метана по экологическим параметрам, но использование его как топлива для автомобилей позволяет заодно решить в России и важную проблему утилизации попутного газа при нефтедобыче. Значительная доля этого ценного сырья для промышленности и транспорта просто сжигается в факелах недалеко от скважин, также нанося вред окружающей среде и экономике.
В январе 2009 года Председатель Правительства Владимир Путин подписал постановление «О мерах по стимулированию сокращения загрязнения атмосферного воздуха продуктами сжигания попутного нефтяного газа на факельных установках». К 2012 году уровень переработки и утилизации попутного газа будет доведен до 95 процентов. Однако динамика внедрения газа в промышленность и транспорт у нас лишь немногим отличается от развитых, но обделенных природными ресурсами стран, сохраняясь только за счет усилий продавцов голубого топлива. Государство предпринимает некоторые попытки стимулирования, но складывается впечатление, что в действительности мало кто ощущает необходимость внедрения газа на транспорте.
Уже более десяти лет в Госдуме РФ дорабатывается закон «Об альтернативных моторных топливах». В закон включаются новые виды топлив, определяются новые возможности для региональных властей, но самое главное – федеральный центр не хочет возлагать на себя материальных обязательств. При этом сохраняются жесткие требования по строительству АГНКС. А сжиженного метана, более перспективного для транспорта, у нас практически нет. Между тем в Европе и Америке заправки для метана строят даже в центре городов, размещая резервуары на крышах высотных домов. Не будем забывать и о топливном балансе в стране.
По разведанным запасам нефти Россия находится не на первом месте в мире, но при этом успешно конкурирует с лидирующей Саудовской Аравией за первенство по экспорту. Хотим ли мы оказаться через 30 лет в положении стран, которым приходится импортировать нефтепродукты? Ведь нефть – это не только транспорт, но и еще промышленность. Разумнее было бы не сжигать ее, а использовать для производства наукоемких продуктов. Масштабное внедрение газа позволило бы экономить нефть. При этом нельзя полностью заменить нефтепродукты газом – при переработке нефти образуется широкий спектр продуктов: бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и т. д. Полное замещение их газом привело бы к нарушению сложившегося технологического баланса – пришлось бы изыскивать пути утилизации ненужных нефтепродуктов, что повлекло бы за собой снижение экономического и экологического эффекта от перехода на альтернативное моторное топливо. В последние годы все же вступил в силу ряд важных документов. В первую очередь стоит отметить Федеральный закон «Об энергосбережении...» и поручение Владимира Путина органам исполнительной власти и организациям о подготовке и предоставлении комплексной программы стимулирования использования природного и сжиженного углеводородного газа в качестве моторного топлива.
Закон стал бы основанием для формирования госзаказа на приобретение автомобилей, укомплектованных ГБО, и перевода на пропан ведомственного транспорта организаций, финансируемых из госбюджета, что может дать экономию до 1 миллиарда рублей в год. Перевод автомобильной техники на «голубое топливо» является, по сути, необходимостью, которую надо осознать, причем осознать всем, включая и автопром… Конечно, отечественные автопроизводители стали охотнее выпускать ГБА, но не все и не в требуемых реально объемах. В лидерах КАМАЗ со своей дочерней компанией «РариТЭК», которая освоила выпуск нескольких моделей грузовиков и городских автобусов НефАЗ, а также «Группа ГАЗ» с «ГАЗелями». Причем в 2010 году на ГАЗе было выпущено около 1,2 тысячи газобаллонных «ГАЗелей», а предполагаемый объем производства в 2011 году – около 4 тысяч автомобилей. Для России – капля в море. Понятно, что значительно больше переоборудуют автомобили на газ небольшие фирмы, специализирующиеся на этом.
В настоящее время для внедрения ГБА не только нет стимулов, но и есть объективные препятствия. В частности, установка перевозчиком газобаллонного оборудования чаще всего приводит к снятию автомобиля с гарантии. Производители СУГ, напротив, предлагают выделять дотации на срок окупаемости ГБА, использующих пропан. Они считают, что в перспективе для грузовиков и автобусов, работающих на междугородних и международных трассах, целесообразно создавать транспортные коридоры с соответствующей инфраструктурой для заправки, технического обслуживания и ремонта газобаллонного оборудования. А теперь самое интересное: в каком состоянии находится сейчас та самая инфраструктура. К сожалению, похвастаться нечем. Рынок сжиженных газов делят между собой такие компании, как «Газпром Газэнергосеть» (ГП ГЭС), «Новатэк», «Лукойл» и «СИБУР». На долю первых двух компаний приходится 43% поставок газа в коммунальнобытовой сектор, то есть достаточно много.
ГП ГЭС реализует пропан через 90 газозаправочных станций, расположенных в различных регионах России. «Новатэк» начинает с пилотных проектов в Челябинской и Волгоградской областях. Здесь речь может идти не более чем о 15 АГЗС в каждой области. В «СИБУРе» прорабатывался вариант создания 150 АГЗС, однако это направление не получило развития. Получается замкнутый круг. Перевозчиков отпугивают от газа сложности с установкой на новые автомобили любого ГБО, в том числе и пропанового, а также недостаточное количество АГЗС; автомобилестроители не спешат устанавливать газовое оборудование на заводе, сомневаясь в успешном сбыте автомобилей. А коммерческие структуры не решаются развивать сеть АГЗС и АГНКС из-за все еще малой численности автомобилей с ГБО. Разорвать этот замкнутый круг может государство, способное придать газомоторному топливу правовой статус, что послужит толчком к развитию инфраструктуры, связанной с реализацией газового топлива и налаживанию выпуска соответствующего подвижного состава.
Сложнее разместить баллон на автомобиле с цельнометаллическим фургоном, еще проблематичнее – в автобусе. Из современных автобусов переводить на газ приходится только «ГАЗели» и ПАЗы – там, где все еще стоят бензиновые моторы. Причем эти автобусы в газобаллонном исполнении на самих заводах серийно практически не выпускают. Пока перевод автобусов на газ все еще остается инициативой руководства АТП или владельцев транспортных средств, реализуют – небольшие фирмы, специализирующиеся на установке ГБО. Естественно, применяемый газ – пропан. При переводе автобусов «ГАЗель» на газ есть три варианта расположения баллонов. Первый – когда ставят один, допустим, 96-литровый баллон диаметром 315 мм под юбку с левой стороны, он немного выступает снизу относительно боковой панели. Второй – с двумя короткими 45- или 50-литровыми баллонами длиной 70-80 см, которые ставят продольно в заднем свесе. Третий – в салоне, за задним рядом четырехместных сидений. В первом случае из достоинств: довольно большой объем и единственная магистральная трубка, без какихто тройников, возможность сохранения планировки сидений.
Из недостатков – монтаж другого бензобака и меньшая геометрическая проходимость. При втором варианте сохраняется фирменный бензобак, а значит, и запас хода по бензину – это несомненное достоинство, зато появляется тройник, лишние трубки и соединения, находящиеся под максимальным для газовой установки давлением. Это – недостаток. Однако есть и компромиссный вариант, разработанный и запатентованный компанией «Балсити»: установка спаренных баллонов разного диаметра, полости которых соединены вваренной трубой. Эти резервуары суммарной емкостью 95 литров устанавливают поперек автомобиля, в заднем свесе, между лонжеронами рамы. В результате баллоны почти не «торчат» под юбкой, не ухудшается геометрическая проходимость автомобиля. Установка баллона в салоне применима не к каждой планировке салона и уменьшает возможности его трансформации.
Кстати, к вопросу о запахе газа в салоне. При исправной вентиляции блока мультиклапанов, через пару гофрированных пластмассовых шлангов, никакого запаха нет. Чаще всего несгорающий этилмеркаптан засасывает в салон вместе с отработавшими газами через неплотности в корме автобуса – надо трубу выводить немного в сторону.
На ПАЗ-4205 пропановый баллон на 130 литров длиной около 1200 мм и диаметром 400 мм ставят опять-таки с левой стороны, под юбкой, или еще один дополнительный баллон меньшего диаметра и объема монтируют с правой стороны, перенося аккумулятор и жертвуя инструментальным ящиком. Известны случаи, когда для монтажа баллонов поднимали пол под сиденьями пассажиров с одной или с обеих сторон, получалось что-то схожее с подиумом на туристических автобусах.
Четыре возраста
Во времена СССР все ГБО было отечественным, редукторы долгое время – с минимумом изменений выпускал Московский карбюраторный завод. Разница между пропановым и метановым редукторами была в одном жиклере, под метан – отверстие большего диаметра. Выглядело все это на редкость громоздко. Затем у итальянцев закупили лицензии на производство более современного и компактного ГБО, построили два завода: в Рязани и Белоруссии, в городе Новогрудок. Ресурс лицензионных газового редуктора и электромагнитных клапанов был вполне приемлемым, хватало на 3-4 года или более чем на 100 тыс. км, запчасти продавались почти на каждом углу. Разве что диафрагмы «дубели», не очень резво реагировали на открытие дроссельных заслонок, а у топливных клапанов были несъемными электромагнитные катушки. Все эти недостатки потом устранили. Однако к этому времени в стране стали продавать любые комплекты: корейские, голландские, польские, турецкие и, конечно, итальянские. Именно импортное оборудование теперь наиболее распространено на российском рынке. Производителей – десятка три-четыре, моделей – несколько сотен, обо всех не расскажешь.
Многие компоненты газобаллонной системы с годами остаются неизменными – сам газовый баллон, блок клапанов баллона, заправочное устройство. А вот эволюция газовых редукторов шла вслед за изменениями в двигателях. У нас сложилась особая терминология в обозначении автомобильных газовых редукторов и устройств распределения газа. Их разделили по поколениям – очень красивая и загадочная систематизация. На самом деле все проще.
Первым поколением ГБО называют редукторы с вакуумным управлением, когда впускной коллектор и редуктор соединяет тоненький, 6-миллиметровый шланг. Это самая недорогая, простейшая и довольно надежная система, всего с двумя или тремя электромагнитными клапанами. Недостаток – редуктор настроен на несколько обогащенную топливную смесь, которая не провоцирует появление «хлопков», зато у него увеличенный расход топлива. Смеситель ставили сверху карбюратора, но иногда просто вклеивали или вкручивали трубки в диффузоры карбюратора, а то и вовсе подводили шланг к воздушному фильтру. В Европе в соответствии с Правилами 67 и 110 ЕЭК ООНот вакуумных редукторов давно отказались. Считается, что более безопасны вакуумные редукторы, дополненные электронным управлением.
Второе поколение ГБО – это уже комплексная система питания газового двигателя, который изначально был впрысковым. В ней также есть редуктор, но уже с электронным управлением, а в смесителе, расположенном перед дроссельной заслонкой, есть дозатор с шаговым электродвигателем, который изменяет рабочее сечение и, соответственно, подачу газа, используя электрический сигнал лямбда-зонда. Тем самым обеспечивается состав смеси, близкий к стехиометрическому. Эта система более экономичная, часто применяемая на «ГАЗелях» с двигателями ЗМЗ или на моторах, оборудованных одноточечным центральным впрыском бензина. Ее же можно использовать и на конвертируемых дизелях с искровым зажиганием. Однако из-за особенностей компоновки смесителя эта схема обладает увеличенной длиной впускного трубопровода, что приводит к обеднению смеси и возникновению «хлопков». Для предотвращения разрушений в смесителе и в дроссельном блоке устанавливали особые клапаны, которые срабатывали при «хлопках».
Сейчас в России в связи с переходом на бензиновые двигатели уровня Евро-4 наиболее актуально применение ГБО четвертого поколения. Принцип работы этой газовой системы повторяет систему впрыска бензина распределенного типа или даже дизельную Common Rail. Есть рампа с постоянным давлением газа, и от нее запитываются газовые электронноуправляемые форсунки: четыре, шесть или восемь, в зависимости от числа цилиндров. Форсунки установлены во впускном трубопроводе, максимально близко к впускному клапану, или они вынесены сверху двигателя, открываются в соответствии с порядком работы цилиндров, по команде отдельного блока управления. Другой способ «командовать» газовой форсункой – подавать на нее базовый сигнал от бензиновой форсунки того же цилиндра. Продолжительность открытия форсунки в сочетании со степенью открытия дросселя и обеспечивает требуемые режимы работы двигателя. Электробензонасос при этом остается включенным, но, создав давление в бензиновой рампе, отключается, а бензиновые форсунки «отдыхают» сразу при переключении на газ. Системы ГБО четвертого поколения полностью устраняют вероятность возникновения хлопков, сохраняют газовому мотору «бензиновую» мощность, при этом еще и резко уменьшают выброс в атмосферу вредных продуктов сгорания.
Газобаллонное оборудование третьего поколения занимает промежуточное положение между вторым и четвертым – не столь дорогое, но и не очень эффективное. В нем используется или центральный впрыск газа с последующим распределением полученной газовоздушной смеси по цилиндрам, или многоточечное расположение форсунок с одновременным открытием или по группам, что удобно на V-образных моторах. В отличие от «вакуумных» редукторов, «электронные» более чувствительны к неполадкам в электрооборудовании автомобиля, к влаге и загрязнениям, не выдерживают неквалифицированного подключения при электросварке. Все устройства с многоточечным впрыском газа и электронным блоком управления требуют особой настройки с применением диагностического оборудования, использования фирменных программ, что есть не у каждого установщика ГБО. А пока у бензиновых моторов есть дроссельная заслонка, за ней всегда будет создаваться разрежение. И потому у некоторых установщиков появляется искушение смонтировать «вакуумный» редуктор на впрысковой автомобиль. Иногда это удается, однако расход всегда оказывается повышенным, и известны случаи, когда переделанные автомобили загорались…
На всякий пожарный
Перевозчики, планируя перевод автомобилей на газ, боятся пожаров. И правильно: пропан – сверхковарный газ. Многие быстро забывают, что он тяжелее воздуха и потому скапливается в любой ямке. Между тем высокую безопасность ГБА подтверждает исследование, проведенное в 2005 году Академией ГПС МЧС России, ГУГПС МЧС России и Московским государственным строительным университетом. Тогда выяснилось, что по всей России за период 2000-2004 гг. произошло всего 212 зарегистрированных пожаров с участием газобаллонных автомобилей. Пожары, возникшие в ларьках с шаурмой, в статистику не вошли. Анализ причин возгораний показал, что основная кроется (63 процента) в негерметичности газовой системы. Еще 9,2 процента связано с нарушениями техники безопасности при эксплуатации и ремонте ГБО, причем в 5,8 процента случаев причиной стала неисправность редуктора. Утечка газа на заправке – еще 3 процента, полпроцента дали случаи, когда пожар произошел из-за неисправностей заправочного оборудования, по 2 процента приходится на неисправности бензинового клапана, на негерметичность, вызванную механическими повреждениями, а также на повреждения вследствие ДТП. И так далее.
А вывод из этого один: несмотря на такую радужную статистику, все равно необходимо обучать водителей, ремонтников, ИТР, заставлять омыливать соединения ГБО если не два раза в день, при выезде на линию и при возвращении, как рекомендовали во времена СССР, то хотя бы два раза в неделю. Не допускать к эксплуатации автомобили с газобаллонным оборудованием при малейшем запахе газа, организовать соответствующий контроль. Выделить для ГБА стоянку на территории, контролировать, чтобы водители обязательно перекрывали расходный вентиль, обустроить особую зону для ремонта. Перед постановкой ГБА в обычную зону ТО и ТР следует выработать газ в топливной системе, перекрыть расходный вентиль, а автомобиль загонять на бензине. И выполнять еще ряд несложных правил, тогда проблем не будет. Кроме того, пожары возникали на автомобилях, использовавших именно пропан, на автомобилях, работающих на метане, ни одного пожара не зафиксировано.