«Основные преимущества газообразного топлива: низкая стоимость добычи, большие запасы природных месторождений, возможность транспортирования на большие расстояния по трубопроводам, возможность полного сгорания с небольшим избытком воздуха, ничтожное содержание токсичных и коррозионно-активных веществ в продуктах сгорания»
Старшее поколение наших читателей наверняка догадывается, что продолжением эпиграфа будут слова: «Решения Партии и Правительства предусматривают...» И эти предположения абсолютно верны. В начале 80-х годов прошлого века идея масштабного перевода автопарка Советского Союза на газовое топливо уже не витала в воздухе, а начала воплощаться в жизнь. А сегодня... Сегодня уже нет ни той партии, ни того правительства, неизменным остался только российский газ. Как же сейчас обстоят дела с массовой газификацией, и почему в советские времена «голубое топливо» не прижилось в двигателях отечественных автомобилей?
И, пожалуй, начнем мы с истории.
Почему ЗИЛ, ГАЗ и ВАЗ не перешли на газ?
Как говорилось ранее, восьмидесятые годы стали отправной точкой во внедрении газобаллонного оборудования (ГБО) в СССР. Тогда на дорогах страны стали появляться грузовики ГАЗ-5207/5307 и ЗИЛ-138, развозные фургоны типа «Мебель», «Хлеб», «Почта» на их базе, а также автомобили коммунальных служб с двигателями, работавшими на газу. Чуть позже на улицах крупных городов можно было увидеть маршрутные автобусы со связками газовых баллонов на крыше и надписью по бортам «Метан — топливо будущего». Стоит отметить, что газовые модификации бензиновых двигателей удалось внедрить в производство быстро и с небольшими затратами. В 1985 году доля автомобилей, работающих на газу, составила — 2,8% (сжиженный нефтяной), 3,7% (сжатый природный).
Однако в масштабах огромной страны подобное можно считать чуть ли не единичным случаем, не имеющим ничего общего с глобальным планом по повсеместному внедрению нового вида топлива.
О НЕЧЕСТНОЙ КРИТИКЕ И БОЛЬШОЙ ПОЛИТИКЕ
Часто диалог между «низами» и «верхами» приводит к тому, что у первых создается впечатление полного отсутствия слуха у вторых. Но попытка перевести на газ советский автотранспорт наглядно показала, что уши у тех, кто «сверху», все же есть.
Как только директива о переводе подвижного состава автопредприятий страны достигла конечных адресатов, началось что-то невообразимое. Труженики хозяйств от рядовых водителей до директоров автобаз встали единым фронтом на защиту бензина.
Критических отзывов было множество, например: у водителей от газа развивались известные и неизвестные науке заболевания, завгары регулярно рапортовали о мифических пожарах, после чего механики «под шумок» списывали в брак исправное оборудование, руководители баз, таксопарков и прочих автотранспортных предприятий писали в министерства о «невозможности выполнения пятилетнего плана в сложившейся ситуации». Поразительная согласованность действий, не так ли?
Казалось бы, технически доказанная, экономически обоснованная и, что немаловажно, экологически правильная идея по внедрению газового топлива оказалась полностью несостоятельной.
Но не будем делать поспешных выводов, а заглянем чуть глубже. И тут окажется, что вся «несостоятельность» газа как топлива прямо пропорциональна «левому» бензину. Ведь именно он являлся основным источником нетрудовых доходов лиц, имевших доступ к государственным топливным ресурсам.
Вот тут-то и всплывает главный недостаток «голубого топлива» — поразительная устойчивость к хищениям.
Судите сами — умыкнуть казенный бензин можно зная пару параграфов школьного учебника по физике, да-да именно тех, в которых говорится о перетекании жидкости в сообщающихся сосудах.
А чтобы уворовать газ, нужно быть кандидатом наук как минимум. Как вы понимаете, наличием работников с учеными степенями автобазы похвастать не могут. Поэтому переход на газ полностью лишил бы незаконного приработка нечистых на руку работников.
В итоге темпы газификации государственного транспорта заметно снизились, а что же происходило в частном секторе?
Замечательная фраза Ю. Яковлева: «Каждый, у кого нет машины, мечтает ее купить, и каждый, у кого есть машина, мечтает ее продать» из фильма «Берегись автомобиля» как нельзя лучше описывает ситуацию с частниками. В те времена позволить себе эксплуатировать машину изо дня в день могли только немногие наши сограждане. Недостаток запчастей, очереди на СТО, нехватка бензина и прочие неприятности вынуждали многих автомобилистов пользоваться личными транспортными средствами «от случая к случаю». Тут уж не до экономии, можешь раз в неделю выкатить свой «Москвич» или «жигуленок» из гаража для поездки на дачу — и слава богу! Единственное, что позволяли себе некоторые «Кулибины», — перевод авто на более дешевое и распространенное топливо (с 92-го на 76-й бензин), но и таких энтузиастов было немного.
Шли годы. Перестроечные 80-е сменились демократическими 90-ми, распался Союз, сменилось руководство страны, в том числе и люди, руководящие топливно-энергетическим комплексом. На рынке появился недорогой бензин, а газу была уготована участь «экспортного продукта» и долгие путешествия по трубопроводам в дружественные страны. О программе перехода на альтернативное топливо быстро забыли, да и переводить на газ стало нечего — большая часть государственного автопарка перешла в частные руки.
Вот так большая политика забила «последний гвоздь» в дело газификации транспорта страны.
ПЛЮСЫ
Все мы прекрасно понимаем, что установка ГБО преследует исключительно меркантильные интересы. Вряд ли кто-то из водителей задумывается об экологической стороне вопроса, всем гораздо милее сторона экономическая. Снизить расходы на топливо в 2-3 раза — это хорошо, но и на этом «плюсы» не заканчиваются.
• Благодаря тому, что и сжатый и сжиженный газ обладает высоким октановым числом (110 единиц) фактически исключается детонация, соответственно снижается нагрузка на детали цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма.
• Сгорание газа не носит взрывного характера и происходит немного медленнее, чем у бензина, к тому же газ не смывает масляную пленку с поверхности цилиндров, что позволяет увеличить моторесурс в среднем на 40%.
• За счет минимального содержания примесей и окисляющих веществ в продуктах сгорания на 50% увеличивается срок службы моторного масла, не образуется нагар на свечах, стенках камер сгорания и клапанах.
• Установив ГБО, мы получаем многотопливный автомобиль с двумя независимыми системами подачи топлива, другими словами, повышаем надежность транспортного средства за счет дублирующей системы питания. Суммарный пробег на одной заправке возрастает вдвое (обычно на автомобиль устанавливается баллон с емкостью не меньше, чем емкость бензинового бака). Это преимущество особенно полезно для тех, кто совершает поездки на дальние расстояния и не уверен в качестве провинциального бензина.
Не стоит забывать и о противоугонных возможностях газовой аппаратуры, устанавливаемой на автомобили с впрыском топлива: отсоединив легкосъемный коммутатор, можно надежно заблокировать подачу обоих видов топлива при попытке несанкционированного пуска двигателя.
Положительно оценят ГБО владельцы дорогих иномарок, оснащенных впрыском топлива и каталитическим нейтрализатором. Помимо существенной экономии на высокооктановом бензине (литр АИ-98 стоит в 3-4 раза больше литра газа) использование газа бережет дорогую в ремонте систему впрыска и существенно продлевает срок службы каталитического нейтрализатора.
Еще одним аргументом в пользу ГБО можно считать минимальную амортизацию. При правильной эксплуатации оборудования межремонтный период до замены резинотехнических изделий составит не менее 5 лет.
МИНУСЫ
• Потеря разгонной динамики и снижение максимальной скорости в среднем на 5-8%.
• Уменьшение полезного объема багажника, где разместится газовый баллон.
Причем если последний факт очевиден и не обсуждается, то потеря мощности сильно зависит от степени сжатия, рабочего объема двигателя и от алгоритма зажигания. Чем выше степень сжатия, тем меньше потеря мощности. Например, у мотора, потребляющего 95-й бензин, при корректной регулировке теряется всего 2% мощности.
• АГНКС (автомобильные газонаполнительные компрессорные станции) расположены по периметру МКАД, в черте города нет ни одной. Поэтому ездить за метаном придется «за город». Спасает то, что заправок 12 штук. А по всей стране их чуть больше 250.
А КАК У НАС С ГАЗОМ СЕЙЧАС?
Большая часть «старой гвардии» ЗИЛов и ГАЗов с ГБО уже давно пошла под пресс. Те, что еще остались, докатывают последние тысячи километров, чтобы обрасти забвение на автосвалках.
Говорить сегодня о качестве газового оборудования, выпускаемого в прошлом, смысла нет. Можно лишь отметить, что производство его было освоено при непосредственном участии крупнейших заводов, разрабатывающих силовые агрегаты. Этот факт говорит сам за себя: такой серьезной испытательной базы и опыта в строительстве многотопливных двигателей не было в СССР ни у каких других организаций. Но раз уж мы условились говорить о днях сегодняшних, то...
На данный момент сложилась следующая ситуация. Многотонные грузовики прекратили оснащать ГБО, да и бензиновыми моторами тоже. Их удел — дизельные, а в большинстве случаев турбодизельные силовые агрегаты.
В наши дни бензиновые двигатели устанавливают лишь на легковушки и автомобили малой грузоподъемности, яркий пример — внушительное поголовье российских «Газелей». Поэтому современное ГБО ориентировано сегодня именно на эти классы.
Вопрос о переводе автомобилей на газовое топливо будоражит умы многих автомобилистов. Крупнейшие автофорумы Рунета пестрят ветками обсуждения целесообразности перехода на газ. Кто-то с пеной у рта доказывает, что овчинка выделки не стоит, и приводит несметное количество доводов «против», кто-то аргументировано отстаивает противоположную точку зрения. Цель этой статьи — дать некоторую «вводную» для размышлений, а уже следующий материал будет посвящен рассказу о конкретных системах, нюансах эксплуатации и установки.
МИФЫ О ГАЗЕ
Миф первый: о «прогарах»
Точные координаты места «прогара» удается услышать редко. Но знающие люди могут его назвать и даже озвучить причину. Речь идет о том, что в момент открытия выпускных клапанов рабочая смесь еще продолжает гореть, и как следствие должен происходить перегрев выпускных клапанов.
Но стоит вспомнить, что подобное явление происходит и в бензиновых двигателях из-за неправильно выбранного угла опережения зажигания. С двигателем, работающим на газу, ситуация идентичная — правильно выставленный момент подачи искры или использование октан корректора навсегда закроет этот вопрос.
Миф второй: о «пожарах»
Бытует мнение, что установка ГБО ведет к увеличению риска возгорания автомобиля. Теоретически установка второй топливной системы на автомобиле усложняет конструкцию и требует более тщательного наблюдения за состоянием дополнительных патрубков и шлангов (но это входит в регламент работ и по ТО бензиновой системы).
Потенциальным источником опасности считают почему-то газовый баллон, устанавливаемый в багажнике. И вот что странно: емкость из 3,5-4 миллиметровой стали, размещаемая обычно у дальней стенки багажного отделения, считается бомбой замедленного действия, а топливный бак, по толщине не сильно отличающийся от консервной банки, расположенный в арке заднего правого крыла у ВАЗов 01-07, — это нормально. Газовый баллон, оснащенный запорной арматурой с предохранительными клапанами, способен выдержать сильнейший удар, и даже обрыв магистральных трубок не вызовет сколь-нибудь значительной и пожароопасной утечки. Беды как раз таки надо ждать не сзади, а спереди. Безалаберное отношение к ГБО приводит к тому, что в один прекрасный день под капотом машины действительно может вспыхнуть пожар.
Миф третий: «запах в салоне»
Если в салоне пахнет газом, то первое, что предписывает инструкция, — закрыть вентили баллона и продолжить движение на бензине, до выяснения причин. А причины может быть две. Первая — утечка и попадание в салон несгоревшего одоранта из системы выпуска отработавших газов. Вторая — неисправность запорной арматуры (что случается крайне редко). При исправной системе в салоне газом не пахнет!
ДЛИННЫЙ РАССКАЗ О ТОМ, КАКОЙ БЫВАЕТ ГАЗ
То, что по типу газ может быть природным и искусственным, нас интересует мало. Мы заострим внимание на видах: сжатом и сжиженном. Так как именно их и используют в качестве автомобильного топлива. Но для начала обмолвимся о нужном нам термине.
Критическая температура — температура, при которой плотность и давление насыщенного пара становятся максимальными, а плотность жидкости, находящейся в динамическом равновесии с паром, становится минимальной.
При температуре газа выше критической его невозможно сконденсировать ни при каком давлении.
Поэтому газ с высокой критической температурой удается сжижать, а газ с низкой критической температурой можно только сжимать.
Сжиженный нефтяной газ
Имеет высокую критическую температуру, что помогает сжижать его и поставлять потребителю в «новом» агрегатном состоянии под невысоким давлением до 1,6 МПа. Основные компоненты смеси — пропан и бутан.
ГОСТ предусматривает производство двух марок пропан-бутановых смесей: летняя (до 55% пропана от общего объема) и зимняя (до 95% пропана от общего разъема). Смысл вот в чем: давление газа зависит от температуры окружающей среды и варьируется в пределах от 0,04 до 1,6 МПа. Смесь хранится в баллоне в жидком состоянии, которое поддерживается при определенном соотношении давления и температуры. Давление на жидкую фазу создается насыщенными парами, интенсивность испарения которых зависит от процентного соотношения пропана и бутана в смеси. Пропан начинает испаряться при –40 °С, бутан только при 0 °С. Поэтому при низких температурах преобладание бутана в смеси не позволит развить в системе рабочее давление, а самотеком газ в двигатель не пойдет.
Введение двух марок смесей позволило учесть свойства СНГ в зависимости от окружающей температуры, что позволяет круглый год эксплуатировать автомобили на газе.
В целях безопасности топливный баллон нельзя заполнить на 100%, это сделано для того, чтобы в емкости не возникло избыточное давление при экстремальных температурных условиях (например, при +45 °С). Поэтому, как только объем заправленного топлива составит 80-90% от общего, сработает ограничитель и прекратит подачу смеси в баллон.
Но даже если баллон заправить «под завязку» и выставить на солнцепек, то вряд ли что-нибудь произойдет. Во-первых, баллон спроектирован с 3-4-кратным запасом прочности и выдерживает давление до 6-8 МПа (а даже в таких условиях давление не превысит 2,5 МПа). Во-вторых, современная баллонная арматура автоматически сбросит избыточное давление.
Пропан-бутан учитывается в литрах (1 литр СНГ стоит сегодня в 2 раза дешевле бензина АИ-92). При равных условиях расход топлива двигателя, потребляющего сжиженный газ, выше, чем у идентичного бензинового мотора на 10-15%, что объясняется меньшей объемной теплотворностью. Учитывая, что полезный объем баллона составляет 80% от полного, одной заправки стандартной 50-литровой емкости легковой машине хватит на 450-550 км.
Сжатый (компримированный) природный газ
Имеет низкую критическую температуру, поэтому для его сжижения необходимо применять специальные криогенные установки. Подобная процедура приводит к удорожанию топлива и ставит под сомнение целесообразность установки ГБО. Поэтому природный газ, основой которого является метан, сжимают до 20 МПа, что примерно и равно рабочему давлению системы, и закачивают в баллон. К достоинствам метана можно отнести: высокое октановое число, крупные мировые запасы, максимальную полноту сгорания и, конечно же, низкую цену.
Но есть и недостатки. Например высокое рабочее давление предъявляет серьезные требования к оборудованию (и в первую очередь к емкостям), что увеличивает затраты по переводу автомобиля на «голубое топливо» в 3-4 раза, по сравнению с пропан-бутановыми системами. Так как метан заправляется в газообразном состоянии, то учитывается он в кубических метрах. Проведя нехитрые математические расчеты, приходим к выводу, что в 50-литровую емкость можно закачать около 11 кубометров метана (50 л х 22 МПа = 11 000 л).
Расход 1 кубометра метана приблизительно равен расходу 1 литра бензина. Для двигателей, рассчитанных на применение 92-95 бензина, эквивалентный расход будет чуть меньше одного куба. Другими словами, на одной заправке (те же 50 литров) можно проехать всего 110-150 км, т.е. в 3,5 раза меньше, чем на пропан-бутане при том же объеме газового баллона. Однако, учитывая, что стоимость 1 кубометра природного газа составляет всего 30% от цены 1 литра 92-го бензина, можно смириться с небольшим пробегом на одной заправке (или с увеличенной топливной емкостью на борту).
ИТОГ
Владельцу личного легкового автомобиля есть смысл задуматься о сжиженном нефтяном газе. Оборудование дешевле (и быстрее окупится), АГНС попадаются чаще, внушительный пробег на одной заправке.
Для предпринимателей и компаний, активно занимающихся перевозками мелких грузов, разумным выбором будет метан. Несмотря на дорогое оборудование, установку, экономия на топливе будет намного выше, главное прокладывать маршруты неподалеку от АГНКС.
ОБОРУДОВАНИЕ
На сегодняшний день в России можно встретить ГБО со всего мира, в продаже оборудование из Италии, Голландии, Польши, Болгарии, Австралии, Литвы, Латвии, Бельгии. Причем зачастую одну страну представляют несколько марок. Родоначальниками европейской газификации по праву можно назвать итальянцев, перечислять всех производителей мы не будем, а затронем лишь самых именитых: Lovato, Landi Renzo, Stefanelli, Bedini, BRC. Далее идут голландцы, их продукция всегда считалась элитарной и сравнительно дорогой: Necam&Koltec, Landi Hartog, GMS, AMG — вот лишь некоторые бренды из предлагаемых у нас в стране. Но не стоит забывать и о российских системах: САГА, ГИГ, Новогрудок, Рязань, Компрессор, Автосистема. Отечественные производители завоевывают рынок благодаря низкими ценами на оборудование, но достичь уровня мировых стандартов им пока не удалось.
