Тверской Городской Форум

Статьи, обзоры и общение

Природный и сжиженный газ

В чем преимущества и недостатки перевода автомобиля на газ?
Несмотря на то, что двигатели, работавшие на газе, существовали еще в XIX веке, широкое распространение газ как вид автомобильного топлива получил совсем недавно. Преимущество газа в том, что это экологически чистый вид топлива. Кроме того, в силу меньшей востребованности газ дешевле бензина. Практически любой автомобиль можно переоборудовать под газовое топливо, однако в этом деле есть свои подводные камни, о которых зачастую не знают автомобилисты. Основной недостаток газа — повышенная взрывоопасность и сложности при хранении в автомобиле.

Сжиженный и сжатый газ
В промышленности газ в качестве источника энергии используют очень давно. Дело в том, что природный газ, а также его искусственно синтезированные аналоги значительно дешевле нефти и угля. Первые в истории автомобили также ездили на газе, но в то время знали только светильный газ, который был очень дорог в производстве. Современные автомобили используют в качестве топлива нефтяной и природный газ.

Относительно недавно на российском рынке появилось газобалонное оборудование для дизельных двигателей, оснащенных топливным оборудованием типа Common Rail

Газ как автомобильное топливо должен храниться в баллоне, выдерживающем большое давление, вне зависимости от типа – и сжиженный, и сжатый. Для пропана и метана баллоны должны быть разными, так как давление хранения сжиженного газа сильно уступает сжатому.
Сжатый газ – это метан, который сохраняет газообразное состояние практически при любых температурных условиях, то есть перевести его в сжиженное состояние крайне трудно. Для хранения его закачивают в сильно сжатом виде в «батарею» из нескольких цилиндрических баллонов небольшого объема — обычный баллон для сжиженного газа на такое не рассчитан. Сжатый газ чаще всего используют для грузовых автомобилей, поскольку в грузовике больше места для установки крупногабаритного оборудования. Несомненный плюс его применения — низкая цена. Запасы природного газа на Земле еще очень велики, да и расход сжатого газа меньше, чем сжиженного.

Газобалонное оборудование комплектуется как цилиндрическими баллонами, так и баллонами торроидальной формы. Похожий на «бублик» баллон отлично помещается в нише для запасного колеса

Сжиженный газ представляет собой смесь пропана и бутана. Это безальтернативный выбор владельца легкового автомобиля, потому что переоборудование на него стоит несравненно дешевле, чем в случае с сжатым газом, да и габариты газобаллонного оборудования значительно меньше.
Преимущества сжиженного газа
В первую очередь, сжиженный газ отличается высоким октановым числом, то есть его детонационная стойкость выше, чем у любого бензина.

Чем отличается сжатый газ от сжиженного газа. Сжатие и разрежение газов. Химический состав газа. Применение

Кроме того, скорость горения газа значительно ниже скорости горения паров бензина, что снижает нагрузки на двигатель.

Одна из главных особенностей сжиженного газа — его экологичность. При горении газа выделяется меньше окисей, и остается меньше не сгоревших углеводородов, соответственно, выхлоп причиняет меньше вреда окружающей среде.

Газовый баллон должен один раз в несколько лет проходить техобслуживание, так называемую «опрессовку». Информацию о ближайшем сроке техобслуживания нужно искать на самом баллоне

Еще одно преимущество — легкость смешивания с воздухом. Газ при подаче в цилиндр смешивается с воздухом в однородную смесь, поэтому сгорает полностью и на поршнях не образуется нагара. Стандартное оборудование системы впрыска — например, инжектор, фактически теряют смысл после переоборудование под ГБО, так как для использования газа единственный по-настоящему нужный узел — дроссельная заслонка. Инжектор выполняет лишь функцию закрытого резервуара, не дающего газу испаряться.

Двигатель при работе на сжиженном газе выдает практически те же показатели мощности и крутящего момента, что и при использовании бензина. Однако газовое топливо, наряду с преимуществами, имеет серьезные недостатки.
Недостатки газового топлива
Газ, в отличие от бензина, может привести к серьезному взрыву при утечке. Один литр сжиженного газа при испарении превращается в 250 литров газообразного. Поэтому в машине с газовым оборудованием крайне не рекомендуется курить.

Сам по себе газ не обладает запахом, поэтому в его составе есть примеси, которые помогают обнаружить утечку. Подобные проблемы могут возникнуть в случае неправильной установки оборудования и несоблюдения регламентного обслуживания ГБО. Если запах газа в автомобиле усилился, необходимо проверить герметичность оборудования в специализированном техцентре. Автомобиль ни в коем случае нельзя ставить в гараж до тех пор, пока утечка не устранена.

Газ сгорает с выделением меньшего количества тепла, в отличие от бензина, поэтому после установки ГБО наблюдается небольшая потеря мощности. Однако серьезного влияния на динамические характеристики автомобиля это не оказывает.

Газовые АЗС работают, как правило, до 20-22 часов. Дело в том, что для продажи этого вида топлива ночью необходимы особые условия по безопасности

В составе газобалонного оборудования обязательно должны быть предусмотренные правилами эксплуатации устройства безопасности. Следует знать, что установка ГБО относится к лицензированным видам деятельности, поэтому сервисный центр обязательно должен выдать вам после модернизации вашего автомобиля пакет документов. Без этих документов пройти государственный технологический осмотр невозможно. Один из главных узлов безопасности находится на выходном фланце газового баллона и входит в состав так называемого «мультиклапана». Высокие температуры приводят к тому, что газ в баллоне начинает расширяться, в результате повышение давления может привести к утечке топлива. Мультиклапан в случае аварийного повышения давления сбросит избыток газа в атмосферу. По этой же причине баллон никогда не заправляют до предела. В мультиклапане реализована отсечка, препятствующая заправке баллона до полного объема. Как правило, на тепловое расширение предусматривают 4-5 литров свободного объема в баллоне. Отсечку ни в коем случае нельзя отключать, что бы ни говорили вам установщики.
Газобаллонное оборудование
Для того чтобы начать пользоваться газом в качестве топлива, необходимо соответствующим образом переоборудовать автомобиль. Газобаллонное оборудование позволяет использовать газ как дополнительный источник топлива, при этом возможность использования бензина остается.

Для плиты на даче и для автомобильного двигателя используется один и тот же газ, вернее, газовая смесь из пропана и бутана

Состав газобаллонной установки:газовый баллон; редуктор-испаритель (узел, которая отвечает за испарение газа и снижение давления); переключатель газ/бензин; электромагнитный газовый клапан (перекрывает доступ газа при отключении зажигания и открывает его при запуске двигателя); электромагнитный бензиновый клапан (перекрывает подачу бензина при использовании газа).
Работает газобаллонное оборудование по принципу, схожему с распределенным впрыском топлива. Газ в жидкой форме попадает в редуктор-испаритель по газовой магистрали. Испаритель снижает его давление и дальше, уже в газообразной форме, топливо попадает в смеситель, где происходит образование газовоздушной смеси. Следующий шаг — подача смеси через форсунки во впускной коллектор или непосредственно в порты, ведущие к цилиндрам.

Заводское ГБО
Многие производители устанавливают ГБО в заводских условиях, и выпускают в продажу автомобили, подготовленные для использования газа. Такая комплектация есть, к примеру, у автомобиля УАЗ Patriot. Также в конце 90-х на внутреннем рынке Японии продавался автомобиль Toyota Comfort — эта модель оснащалась единственным двигателем 2.0 L 1TR-FPE и предназначалась для работы в такси. Двигатель был оптимизирован и оснащен оборудованием, предназначенным для работы на сжиженном газе. Топливного бака в нем не было. Кстати, в этом состоит основная проблема заводских газовых автомобилей – чаще всего они не предусматривают использования бензина в качестве второго вида топлива. Поэтому многие автолюбители предпочитают установить ГБО самостоятельно, чтобы не терять возможности использовать бензин, например, для запуска двигателя в мороз. Дело в том, что подогрев редуктора ГБО осуществляется за счет предварительно прогретого антифриза в системе охлаждения. Для эффективного испарения и исправности мембраны редуктор должен быть прогрет до плюсовой температуры. По этой причине запуск при -15 градусах и ниже автомобиля на газу существенно затруднен и не может быть рекомендован в связи с высоким риском повреждения мембраны редуктора.

Газовый баллон категорически не рекомендуется ставить под днищем автомобиля. Несмотря на мифы, перевозить его в багажнике гораздо безопаснее

При выборе газового топлива следует исходить, в первую очередь, из условий использования автомобиля. Если приходится много ездить на дальние расстояния, то установка газобаллонного оборудования может значительно снизить расходы, поскольку стоимость литра газа примерно в 2 раза меньше стоимости бензина. В то же время, не стоит забывать о том, что оборудование необходимо регулярно проверять на стабильность работы и в случае возникновения утечек немедленно ремонтировать. При соблюдении правил эксплуатации газ может составить достойную конкуренцию бензину. Однако приобретать ГБО и устанавливать его в автомобиль, который большую часть времени проводит на подземной стоянке бизнес-центра, не только бессмысленно, но и потенциально опасно.

У этого термина существуют и другие значения, см. Сжиженный газ.

Сжи́женный приро́дный газ (СПГ) — природный газ (преимущественно метан, CH4), искусственно сжиженный путём охлаждения до минус 160 °C для удобства хранения или транспортировки. Для хозяйственного применения преобразуется в газообразное состояние на специальных регазификационных терминалах.

СПГ рассматривается как приоритетная или важная технология импорта природного газа целым рядом стран, включая Францию, Бельгию, Испанию, Южную Корею и США. Самый крупный потребитель СПГ — это Япония, где практически 100 % потребностей газа покрывается импортом СПГ.

Способ получения

СПГ получают из природного газа путём сжатия с последующим охлаждением. При сжижении природный газ уменьшается в объёме примерно в 600 раз. Процесс сжижения идет ступенями, на каждой из которых газ сжимается в 5—12 раз, затем охлаждается и передается на следующую ступень. Собственно сжижение происходит при охлаждении после последней стадии сжатия. Процесс сжижения, таким образом, требует значительного расхода энергии, до 25 % от её количества, содержащегося в сжиженном газе.

В процессе сжижения используются различные виды установок — дроссельные, турбодетандерные, турбинно-вихревые и пр.

Устройство завода по производству СПГ

Как правило, завод по сжижению природного газа состоит из:

  • установки предварительной очистки и сжижения газа;
  • технологических линий производства СПГ;
  • резервуаров для хранения;
  • оборудования для загрузки на танкеры;
  • дополнительных служб для обеспечения завода электроэнергией и водой для охлаждения.

Технология сжижения

Процессы сжижения больших заводов СПГ:

  • AP-C3MR — Air Products & Chemicals, Inc.

    Страны-производители

    В 2018 году странами — лидерами по поставкам (чистый экспорт) сжиженного газа были (в млрд м³):

    • Катар — 104,8;
    • Австралия — 91,8;
    • Малайзия — 33,0;
    • Нигерия — 27,8;
    • США — 26,3;
    • Россия — 24,9;
    • Индонезия — 20,8;
    • Тринидад и Тобаго — 16,8;
    • Алжир — 16,6;
    • Оман — 13,6;
    • Папуа-Новая Гвинея — 9,5.

    Производство СПГ в России

    См. также: Добыча полезных ископаемых в России

    На сегодняшний день доля России на мировом рынке СПГ равна 6 % от общего объема. Согласно расчетам Министерства энергетики РФ, к 2025 году доля российского СПГ на мировой арене достигнет 15 %.

    В России первый завод СПГ был построен в 2006 году. Завод, построенный в рамках проекта Сахалин-2 в посёлке Пригородное на юге Сахалина, был запущен 18 февраля 2009 года. Оператор строительства и проекта «Сахалин-2» — «Сахалин Энерджи Инвестмент Компани». По результатам работы в 2010 году завод вышел на проектную производственную мощность — 9,6 млн тонн СПГ (что эквивалентно 13 млрд м³ газообразного природного газа). Пущена уже третья очередь завода.

    Ямал СПГ: компанией «Новатэк» (владелец контрольного пакета акций), совместно с французской «Total» и китайской «CNPC», реализован проект завода по сжижению природного газа на полуострове Ямал.

    Экспорт СПГ в 2018 г. вырос на 70 %, составив почти 26 млрд м³.

    В правительстве рассчитывают, что до 2025 года будут введены в работу еще три среднетоннажных СПГ-производства («Криогаз-Высоцк», «СПГ Горская» и регазификационный терминал в Калининградской области) и два малотоннажных производства (Южно-Сахалинск и в Кемеровская область).

    Проект Акционеры Год запуска Мощность (млн тонн) Сумма инвестиций (млрд долларов)
    Сахалин-2 «Газпром» (51 %), Shell (26,5 %), Mitsui (12,5 %), Mitsubishi (10 %) 2009 10,2 1,5 (первый этап)
    Ямал СПГ «Новатэк» (50,1 %), Total (20 %), CNPC (20 %), Фонд шелкового пути (9,9 %) 2018 16,5 27,0
    Криогаз-Высоцк «Новатэк», Газпромбанк 2019 0,66
    «Балтийский СПГ» «Газпром» 2020 10,0 11,5
    «Владивосток-СПГ» «Газпром» 2020 10,0 15,7
    «Арктик СПГ-2» «Новатэк» 2022 18,0 18,0
    «Дальневосточный СПГ» «Роснефть», ExxonMobil 2024 5,0 13,0

    Планируются к созданию:

    • Проект «Балтийский СПГ» в Ленинградской области. В 2014 году прорабатывалось обоснование инвестиций в проект; начало выпуска продукции запланировано на 2024 год.
    • «Печора СПГ» || «Роснефть» (50,1 %), Alltech: мощность — 4,3 млн т; сумма инвестиций — 4,0 млрд $.

    Также планировались:

    Страны-потребители

    Основными импортёрами СПГ в 2017 году были (в млрд м³/год):

    На 2014 год 29 стран импортировали СПГ.

    За последние десять лет мировой спрос на СПГ увеличился вдвое, составив в 2016 году 258 млн тонн.

    Каталог регазификационных терминалов сжиженного природного газа.

    Импорт СПГ в западную Европу

    На территории Европы расположено около тридцати крупных регазификационных терминалов, суммарная мощность которых по состоянию на конец 2016 г. превышала 218 млрд м³ в эквиваленте природного газа. Однако в число крупнейших потребителей СПГ европейские страны не входят. Общий импорт СПГ в Европу в 2016 г. составил всего лишь 51 млрд м³ в эквиваленте (15,3 % мирового рынка этого продукта). При этом крупные поставки осуществлялись в Испанию (13,2 млрд м³), Великобританию (10,5 млрд м³), Францию (9,7 млрд м³).

    Одна из причин низкой активности европейских стран на рынке СПГ — его высокая стоимость, другая причина — давно отлаженные трубопроводные поставки газа из России. В результате существующие регазификационные мощности не востребованы, терминалы работают с довольно низкой загрузкой. В 2016 г. загрузка мощностей терминалов колебалась от 19 % в Нидерландах и 20 % в Великобритании до 31 % в Бельгии и 37 % в Италии.

    История

    • 1912 год — построен первый экспериментальный завод, не использовался для коммерческих целей.
    • 1941 год — в Кливленде (штат Огайо, США) впервые налажено масштабное производство сжиженного природного газа.
    • 1959 год — осуществлена первая поставка сжиженного природного газа из США в Великобританию на модифицированном танкере времен Второй мировой войны. В этом же году газ был поставлен из США в Японию.
    • 1964 год — построен завод в г. Арзев (Алжир); начались регулярные перевозки танкерами; начал работать первый терминал по регазификации во Франции.
    • 1969 год — начало долгосрочных поставок из США в Японию — соглашения действуют более 40 лет.
    • 1971 год — начались поставки из Ливии, завод в Марса-эль-Брега (сейчас Эль-Бурайка), в Испанию и Италию.
    • 1972 год — производство СПГ началось в Брунее — завод в Лумуте.
    • 1977 год — на рынок сжиженного природного газа вышла Индонезия.
    • 1983 год — начато производство в Малайзии — объём поставок в Японию составил 8 млн тонн.
    • 1989 год — началось производство в Австралии — объём 6 млн тонн в год.
    • 1990-е — Индонезия становится одним из основных производителей и экспортеров СПГ в Азиатско-Тихоокеанском регионе — 22 млн тонн в год.
    • 1997 год — Катар становится одним из экспортеров СПГ.
    • 2009 год — запущен первый в России завод СПГ, порт Пригородное (Корсаков, Сахалинская область, проект «Сахалин-2»), объём резервуаров 200 тыс. м³.

    Ссылки

    Танкер с СПГ прибывает в порт Бостона

    1. (недоступная ссылка с 10-11-2016 )Сжиженный природный газАрхивная копия от 31 августа 2009 на Wayback Machine
    2. http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=6
    3. 12Liquefied Natural Gas: Understanding the Basic Facts (англ.). US Department of Energy (DOE) Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory (August 2005). Дата обращения 10 ноября 2016.
    4. Майорец М., Симонов К., 2013, с. 40.
    5. Природный газ на водном транспорте, 1986.
    6. Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: «Недра», 1986.
    7. Первый лайнер AIDA на сжиженном газе спущен на воду, CruiseRadar (22 августа 2018). Дата обращения 6 сентября 2018.
    8. Локомотив с американским сердцем.
    9. На МЖД испытали тепловоз на сжиженном газеАрхивная копия от 17 мая 2014 на Wayback Machine
    10. Перспективы США: перевод грузового транспорта на природный газ
    11. Сжиженный природный газ (СПГ) как альтернатива нефти в транспортном секторе
    12. (недоступная ссылка с 10-11-2016 )Сахалинский завод СПГАрхивировано 31 октября 2009 года.
    13. Сжиженный природный газ (СПГ), технологии сжижения — Техническая библиотека Neftegaz.RU (неопр.). neftegaz.ru. Дата обращения 5 ноября 2019.
    14. Майорец М., Симонов К., 2013, с. 46.
    15. Evaluation of LNG Technologies, University of Oklahoma 2008Архивировано 29 декабря 2015 года.
    16. Liquefied Natural Gas (LNG) value chain.
    17. http://en.murmanshelf.ru/files/statoil_seminar_2012/1_Overview.pdf#page=4
    18. 12BP Statistical Review of World Energy 2019
    19. ЦДУ ТЭК. Стратегия роста (неопр.). ЦДУ ТЭК. ЦДУ ТЭК (15.05.2019).
    20. 123ТЭК России | Стратегия роста (неопр.). www.cdu.ru. Дата обращения 15 мая 2019.
    21. (недоступная ссылка с 10-11-2016 )Проект «Сахалин-2» — последние достиженияАрхивная копия от 8 марта 2011 на Wayback Machine
    22. России удалось рекордно заработать на экспорте // Взгляд, 18 января 2019
    23. 12Сергей Кудияров. СПГ не пройдёт // Эксперт, № 35 (1041), 28 августа — 3 сентября 2017
    24. Achema и LET покупают СПГ у российской компании «Новатэк» // апр 19
    25. Компания планирует и другие аналогичные проекты — «Арктик-СПГ-1», «Арктик-СПГ-2» и «Арктик-СПГ-3»
    26. «Балтийский СПГ» отправили на доработку (недоступная ссылка) // «Деловой Петербург» (Online) 20 сентября 2007
    27. Gazprom changed site for planned Shtokman LNG plant, BarentsObserver.com, 14 августа 2007
    28. «Газпром СПГ Владивосток» — О компании
    29. — подставить прямую ссылку
    30. Майорец М., Симонов К., 2013.

    СПГ-танкер

    Сжиженный природный газ (СПГ, англ. Liquefied Natural Gas, LNG) – природный газ, искусственно переведенный в жидкое состояние для удобства хранения и транспортировки.

    Преобразование СПГ обратно в газообразную фазу для потребительских нужд осуществляется на специальных регазификационных терминалах.

    Использование природного газа в сжиженной форме позволяет оптимизировать хранение и предоставляет широкие возможности его транспортировки в труднодоступные районы, находящиеся вдали от основных артерий магистральных газопроводов. Многие страны, среди которых США, Франция, Бельгия, Южная Корея и другие, рассматривают сжиженный природный газ как перспективную технологию расширения импорта полезных ископаемых.

    На 2018 год 42 государства импортируют СПГ. Основным импортером сжиженного природного газа является Япония – около 100% всего ввозимого в страну газа поставляется в сжиженном виде. На втором месте с небольшим отставанием расположился Китай. В Европе основные объемы закупают Испания, Турция, Франция, Италия, Бельгия.

    СПГ – перспективный и развивающийся рынок. По данным специального отчета аналитиков Royal Dutch Shell (2018 год) на СПГ приходится около 40% мирового экспорта газа. В 2018 году экспортом природного газа в сжиженном состоянии занимаются 18 стран, в том числе и Россия. По оценкам Международного Энергетического Агентства к 2040 году поставки природного газа в сжижженой форме превзойдут объемы поставки газа традиционным трубопроводным транспортом.

    Рукводствуясь такими многообещающими прогнозами, многие страны инвестируют в проекты по производству сжиженного природного газа и развивают соответствующую инфраструктуру. Лидером по производству СПГ является Катар — 77 млн тонн за 2018 год. Кроме него в тройку лидеров входят Австралия и Малайзия.

    В России на конец 2018 года функционируют два СПГ проекта: «Сахалин-2» и «Ямал СПГ», на очереди еще как минимум 5 крупных проектов.

    >Метод производства СПГ

    Сжиженный природный газ производят путем проведения нескольких последовательных операций сжатия-охлаждения на специальных ожижительных установках (заводах).

    Хранение СПГ

    Для хранения природного газа в сжиженном состоянии используются специальные резервуары, которые могут быть как надземного, так и подземного типа. Резервуары подземного типа имеют цилиндрическую форму и выпуклую крышу. Надземные могут быть как цилиндрической, так и шарообразной формы.

    СПГ резервуары имеют двойные стенки, между которыми размещается система изоляции, содержащая криогенную жидкость. Емкости изготавливаются из металлов и сплавов с низким коэффициентом теплового расширения.

    Вокруг резервуаров сооружаются насыпи и обвалования для сдерживания возможных утечек при хранении. В случае подземного резервуара предусматриваются специальные стенки-замки в грунте и непроницаемый пропласток.

    Считается, что подземные резервуары для хранения сжиженного газа более безопасны. Особенно это касается сейсмоактивных районов. Однако затраты на сооружения подземных резервуаров выше, чем для аналогичных надземных емкостей. Поэтому большинство емкостей для хранения сжиженного природного газа делают надземного типа, строго соблюдая при этом регламент безопасности.

    СПГ-терминал

    Транспортировка СПГ

    Сжиженный попутный газ транспортируется в специальных изотермических емкостях, устанавливаемых на суда и наземный транспорт.

    Для транспортировки по воде используются специальные газовозы рефрижераторного типа – СПГ-танкеры. Это суда, оборудованные несколькими независимыми криогенными резервуарами, разделенными жесткой тепловой пеноизоляцией, предназначенные для транспортировки сжиженного природного газа при атмосферном давлении и температуре -162,5 С.
    Природный газ в сжиженном состоянии перевозится также и наземными видами транспорта – в специальных цистернах по железной дороге и на автомобилях.

    В сжиженном состоянии газ доставляется в пункты регазификации. До конечного потребителя регазифицированный СПГ транспортируется по трубопроводу.

    Первые попытки сжижения природного газа были предприняты в начале 20-го века и увенчались успехом в США в 1917 году. Однако примерно в это же время промышленники переключили внимание на транспортировку газообразных продуктов по трубопроводам, и развитие технологий сжижения было заморожено.

    Следующая попытка производства СПГ была совершена в 1941 году также в США (Кливленд, штат Огайо), но промышленное производство сжиженного природного газа началось только с середины 1960-х годов. Первая трансконтинентальная транспортировка природного газа в сжиженном состоянии была осуществлена в 1959 году в рамках поставки продукта из США в Великобританию на модернизированном танкере времен Второй мировой войны.

    Стремительное развитие рынка СПГ началось в 1990-х годах. А в период 2000 – 2018 гг. экспорт-импорт этого продукта вырос более чем в два раза.

    В России первый завод по производству СПГ был заложен в 2006 году в рамках проекта «Сахалин-2». Ввод завода в эксплуатацию состоялся зимой 2009 года.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *