Приложение. Комплексная программа по использованию сжиженного углеводородного и сжатого газа в Краснодарском крае на 2002 - 2004 годы

Приложение
к постановлению главы
администрации Краснодарского края
от 20 августа 2002 г. N 966

Комплексная программа
по использованию сжиженного углеводородного и сжатого газа
в Краснодарском крае на 2002 - 2004 годы

        Паспорт Комплексной программы по использованию сжиженного

           углеводородного и сжатого газа в Краснодарском крае

                          на 2002 - 2004 годы"

 Наименование        Комплексная программа по использованию сжиженного

 программы           углеводородного и сжатого газа в Краснодарском крае

                     на 2002 - 2004 годы

 Основание для       Постановление главы администрации Краснодарского

 разработки          края от 27 мая 2002 г. N 555 "О мерах по расширению

 программы           использования компремированного (сжатого) и сжижен-

                     ного газа на территории Краснодарского края"

 Государственный     Администрация Краснодарского края

 заказчик про-

 граммы

 Основной            Департамент по вопросам топливно-энергетического

 разработчик         комплекса Краснодарского края

 программы

 Цель программы      Создание условий для поэтапного перевода автомобиль-

                     ного транспорта на альтернативные виды топлива, раз-

                     вития сети заправок сжатым (комремированным) и сжи-

                     женным (пропан-бутан) газом, снижения вредного влия-

                     ния выхлопных газов автотранспорта на экологическую

                     обстановку на территории края

 Сроки реализации    2002 - 2004 годы

 программы

 Основные            Мероприятия, направленные на использование сжижен-

 мероприятия         ного углеводородного и сжатого газа для перевода

 программы           автотранспорта на эти виды топлива; на развитие сети

                     автомобильных газовых заправочных станций (далее

                     АГЗС) и газонаполнительных станций (далее ГНС);

                     на внедрение новых технологий и создание предприятий

                     по получению экологически чистых видов топлива;

                     на получение дешевой энергии

 Исполнители         Департамент по вопросам топливно-энергетического

 мероприятий         комплекса Краснодарского края и государственное уни-

 программы           тарное предприятие "Кубаньгазификация"; юридические

                     и физические лица, отобранные на основе поданных

                     заявок

 Ожидаемые конеч-    Экономия при потреблении газового топлива составляет

 ные результаты      снижение затрат в два - три раза по сравнению с по-

 реализации про-     треблением бензина или дизтоплива; снижение количе-

 граммы              ства токсичных выхлопов при потреблении газового

                     топлива на автотранспорте в 1,5 - 2 раза, уменьшение

                     уровня шумности автотранспорта на 7 - 9 дБ

 Система контроля    Контроль за реализацией программы осуществляется в

 за исполнением      установленном порядке администрацией Краснодарского

 программы           края

1. Анализ исходного состояния проблемы

Краснодарский край является одним из самых населенных субъектов Российской Федерации, по количеству транспорта (1,2 млн. единиц) край занимает 3-е место в России. Краснодарский край - единственный в России крупный курортно-рекреационный центр на побережье Черного и Азовского морей, имеющий не только общегосударственное, но и международное значение.

Одной из острейших проблем Краснодарского края является загрязнение атмосферного воздуха, особенно в крупных городах и курортных зонах. Общее количество загрязнителей воздушного бассейна в крае достигает 7000 предприятий (стационарные источники). Развитая транспортная инфраструктура имеет свыше 31,7 тыс. км автомобильных дорог. Основным источником загрязнения остается автомобильный транспорт, 1,2 млн. единиц которого выбрасывают свыше 1,2 млн. тонн загрязняющих веществ, что составляет 85% от валовых выбросов по краю, в том числе 99% выбросов соединений свинца (т.е. 165 тонн). Во многих крупных и курортных городах отмечены повышенные уровни загрязнения атмосферного воздуха, от 1,5 до 6 ПДК.

Ежегодно количество транспорта в крае увеличивается на 30 - 40 тыс. единиц. Кроме того, в край на отдых приезжают граждане на сотнях тысяч автомобилей, половина из которых не соответствует экологическим требованиям из-за того, что во многих регионах контроль за токсичностью, дымностью отработавших газов организован слабо. В последние годы значительно возрос поток автотранспорта в морские порты из-за удорожания железнодорожных тарифов и разовых сделок по перевалке грузов.

2. Цели и задачи программы

Основная цель программы - создание условий для поэтапного перевода автомобильного транспорта на альтернативные виды топлива, развития сети заправок сжатым (компремированным) и сжиженным (пропан-бутан) газом, снижения вредного влияния выхлопных газов автотранспорта на экологическую обстановку на территории края.

Реализация этой цели позволит улучшить экологическую ситуацию на территории края, особенно в курортной зоне, будет способствовать сохранению здоровья жителей.

Автомобильный транспорт, из имеющихся в крае видов промышленности, вносит одну из наибольших составляющих в суммарный выброс загрязняющих веществ в окружающую природную среду и является значительным фактором ухудшения и без того неблагоприятной экологической обстановки в Краснодарском крае.

Газ не содержит вредных примесей, и его применение в качестве топлива вносит значительный вклад в решение экологических проблем.

С целью снижения количества вредных выхлопов, без ввода каких-либо ограничений на использование автотранспорта, необходимо активное использование альтернативных видов топлива, в том числе сжиженного углеводородного газа и сжатого (компремированного) природного газа.

3. Перечень мероприятий и работ по реализации программы

Сжиженный углеводородный газ (далее СУГ) и сжатый (компремированый) газ - экологически чистое топливо, признанное во всем мире и отличающееся, кроме того, невысокой стоимостью. Газобаллонное оборудование (ГБО) и газобаллонная аппаратура (ГБА) - это стандартная топливная система, установленная в автомобиле и позволяющая двигателю работать на газовом топливе. При этом автомобиль не утрачивает своих прежних характеристик и без малейших затруднений возвращается к работе на бензине. Преимущества газового топлива перед бензином следующие:

а) уменьшение суммарной токсичности выхлопных газов в 1,5 - 2 раза. Газ не содержит вредных примесей, разрушающих двигатель и каталитический нейтрализатор;

б) невысокая стоимость топлива и, следовательно, быстрая окупаемость установки ГБО;

в) износ двигателя уменьшается на 35 - 40%. Работа двигателя на газе становится мягче, потому что газ сгорает немного медленнее, но равномернее, чем бензин, и потому нет ударной нагрузки на цилиндро-поршневую группу;

д) более высокое содержание водорода в газе обеспечивает более полное его сгорание, что способствует снижению CO;

ж) отсутствие детонации при работе двигателя. Уменьшение уровня шума на 7 - 9 дБ;

з) увеличение пробега до 1000 км на одной заправке за счет использования двухтопливной системы.

С целью снижения количества выбросов вредных веществ необходимо осуществить следующие мероприятия (приложение N 1):

Раздел N 1. Мероприятия по использованию сжиженного углеводородного газа и сжатого газа для перевода автотранспорта на эти виды топлива на 2002 - 2004 гг. ("Сведения о наличии автотранспорта в крае" и "Оценочная стоимость переоборудования" указаны в приложении N 2);

Раздел N 2. Мероприятия по развитию сети автомобильных газовых заправочных станций (АГЗС) и газонаполнительных станций (ГНС) на 2002 - 2004 гг. ("Расчет АГЗС по конкретным населенным пунктам края" указан в приложении N 2);

Раздел N 3. Мероприятия по внедрению новых технологий и созданию предприятий по получению экологически чистых видов топлива ("Установка по сжижению природного газа", в брошюрованном виде можно получить в ГУП "Кубаньгазификация");

Раздел N 4. Источник дешевой энергии ("Биогаз и сжиженный биометан как сырьевой источник дешевой энергии", в брошюрованном виде можно получить в ГУП "Кубаньгазификация").

4. Механизм осуществления программы

Европейская экономическая комиссия Организации Объединенных Наций 12 декабря 2001 г. приняла резолюцию, предусматривающую перевод к 2020 году на газовое топливо 10% парка автотранспортных средств стран Европы (23,5 млн. единиц). Для реализации общегосударственных (региональных) программ в мировой практике существуют следующие механизмы:

- политические решения (законы, указы, определяющие концептуальные основы развития общества по направлениям, представленным в программе);

- экономические решения (правительственные решения, направленные на предоставление льгот населению и хозяйствующим субъектам для стимулирования реализации программы);

- технические решения (исполнение программы за счет бюджетных средств, в т.ч. формирование общественного мнения по данной проблеме через СМИ).

Информация об опыте стимулирования природного газа в качестве моторного топлива и некоторых странах мира (данные 1999 - 2002 гг.).

Аргентина. Количество АГНКС - более 1000 ед., действует государственная программа замещения нефтяных видов топлива альтернативными. С развитием национальной газовой промышленности все больший акцент делается на природный газ.

Япония. Существующая государственная программа "Транспорт на чистых энергоносителях" предусматривает довести количество экологически более чистых транспортных средств к 2010 году до 3,4 млн. единиц. Предоставляются налоговые льготы.

США. Работают 1200 АГНКС и 50 АГЗС СПГ. В США действуют три закона: "Об альтернативном моторном топливе", "О чистом воздухе", "Об энергетической политике", - которые не только стимулируют, но и регулируют применение более чистых видов моторного топлива, производство АТС на этих топливах. В 2002 году Сенат принял закон о введении налоговых льгот для владельцев автомобилей, работающих на альтернативных видах топлива - природном газе, водороде, метаноле и сжиженном нефтяном газе.

Германия. За счет государственных субсидий через Министерство финансов с 01.08.98 г. осуществляется компенсация затрат на переоборудование автомобилей на газовое топливо или их приобретение у производителей.

В разделе N 5 (приложение N 1) представлен комплекс мер, обеспечивающих исполнение программы по переводу транспортных средств на экологически более чистое газовое топливо.

ГАРАНТ:

См. также действовавшее до 27 ноября 2008 г. распоряжение главы администрации края от 22 декабря 2004 г. N 1481-р "О создании сети АГЗС на Черноморском побережье Краснодарского края"

5. Ресурсное обеспечение программы

Предстоящие финансовые и материальные затраты формируются исходя из потребностей населения, переводящих автотранспорт на газовое топливо. Затраты органов местного самоуправления формируются с учетом принятых на сессиях совета депутатов района или города сметы затрат и предусмотренных в расходной части бюджета.

Источниками финансирования комплексной программы являются:

- собственные средства физических и юридических лиц;

- привлеченные средства (инвестиции, лизинг);

- бюджетные средства муниципальных образований, для перевода муниципального автотранспорта на газовое топливо.

6. Координация выполнения мероприятий, указанных в данной программе

Координация исполнения принятых данной программой мероприятий возлагается на департамент по вопросам топливно-энергетического комплекса Краснодарского края совместно с ГУП "Кубаньгазификация".

7. Оценка эффективности осуществления программы

Окупаемость переоборудования на газовое топливо грузового автотранспорта и автобусов составляет от одного до трех лет, а легкового автотранспорта - от 6 до 12 месяцев. Экономия при потреблении газового топлива, при существующих сегодня ценах, составляет снижение затрат в два - три раза по сравнению с потреблением бензина или дизтоплива. Однако главным эффектом является снижение количества вредных выхлопов, без ввода каких-либо ограничений на использование автотранспорта, в части уменьшения суммарной токсичности выхлопных газов в 1,5 - 2 раза, а также уменьшение уровня шума автотранспорта на 7 - 9 дБ.

8. Организация, формы и методы управления программой

Для реализации данной программы при межведомственной комиссии по размещению производственных сил на территории Краснодарского края (далее - МВК) создана рабочая группа по оперативному рассмотрению вопросов использования альтернативных видов моторного топлива для автомобильного транспорта, проектирования и строительства АГЗС и ГНС (далее - Рабочая группа). Состав Рабочей группы определен постановлением главы администрации края от 27 мая 2002 г. N 555 "О мерах по расширению использования компремированного (сжатого) и сжиженного газа на территории Краснодарского края". ГУП "Кубаньгазификация" собирает предложения от желающих принять участие в реализации данной программы, оформляет их в соответствии с установленными МВК требованиями и направляет эти предложения для рассмотрения в Рабочую группу. Рабочая группа принимает конкретное решение и направляет документы (оформленные предложения) для утверждения в МВК. После принятия решения в МВК участники программы приступают к реализации намеченных задач. Вся информация по реализации программы собирается в департаменте по вопросам ТЭК Краснодарского края.

Генеральный директор

ГУП "Кубаньгазификация"

И.А. Крамаренко

Брошюра
к Комплексной программе по использованию
сжиженного углеводородного и сжатого газа
в Краснодарском крае на 2002 - 2004 годы

Сжиженный биометан - новый экологически чистый и дешевый
вид моторного топлива из местного сырья

Биогаз как сырьевой источник дешевой энергии

В отличие от России, за рубежом проблемы получения и использования биогаза уделяют большое внимание. За короткий срок во многих странах мира создана целая индустрия по производству биогаза. Если в 1980 году в мире насчитывалось около 8 млн. установок для получения биогаза суммарной мощностью 1,7 - 2 млрд. куб.м биогаза в год, то в настоящее время данные показатели соответствуют производительности по биогазу только одной страны - Китая.

Первой страной, успешно продемонстрировавшей коммерческие биогазовые заводы по переработке сельскохозяйственных и городских бытовых отходов для получения тепловой и электрической энергии, является Дания. Правительство Дании представляет значительные налоговые льготы для производителей биогаза: около 20% капитальных инвестиций для централизованного биогаза и 30% для индивидуальных станций или установок. В настоящее время в Дании эксплуатируется 18 биогазовых заводов, способных ежегодно обрабатывать 1,2 млн. тонн биомассы (75% отходов животноводства и 25% других органических отходов), давая до 45 млн. куб.м биогаза, что эквивалентно 24 млн. куб.м природного газа. Суммарная годовая энергетическая мощность биогаза Дании, получаемого из всех источников, в настоящее время составляет до 4·10e15 Дж, к 2005 году планируется дальнейшее увеличение его производства до 6·10e15 Дж.

В настоящее время в Китае эксплуатируется более 5 млн. семейных биогазовых реакторов (ферментеров), ежегодно производящих около 1,3 млрд. куб.м биогаза, что позволяет свыше 35 млн. человек использовать его для бытовых нужд. Кроме этих систем, имеется 600 больших и средних биогазовых станций, которые используют органические отходы от животноводства и птицеводства, винных заводов с общим объемом 220 тысяч куб.м, и 24000 биогазовых очистительных реакторов для обработки отходов городов; работает также около 190 биогазовых электростанций с ежегодным производством 3·10e9 Вт·ч. Биогазовая продукция в Китае оценивается в 33·10e15 Дж.

В Индии, как и в Китае, основой упор сделан на семейные и общинные биогазовые установки - в 1993 году их было около 2 млн. Ежегодно в Индии вводятся в эксплуатацию пять - шесть тысяч таких установок, дающих от 2 до 400 куб.м биогаза в день. Основные положения национальной программы Индии по развитию биогазовых технологий включают в себя: снабжение чистой энергией для отопления и приготовления пищи; получение органических удобрений; повышение эффективности сельскохозяйственного производства и многое другое.

В США работает более десяти крупных биогазовых заводов, один из которых (при трех откормочных комплексах на 110 тысяч голов) подает вырабатываемый биогаз в газораспределительную сеть Чикаго. Кроме этого, в США получили широкое распространение установки для использования отходов на небольших скотоводческих фермах с поголовьем до 150 единиц крупного рогатого скота. В фермерских хозяйствах Европы и Канады распространены установки производительностью до 100 - 200 куб.м биогаза, что обеспечивает хозяйство тепловой энергией летом на 100%, зимой - 30 - 50%. Большое количество биогаза производится также и при переработке твердых бытовых отходов городов: в США - 9·10e15 Дж, Германии - 14·10e15 Дж, Японии - 6·10e15 Дж, Швеции - 5·10e15 Дж.

В России до сих пор к биогазу относились как к экзотическому топливу, и о его промышленном использовании никто серьезно не задумывался. Однако социально-экономический кризис, продолжавшийся в России в течение последних десяти лет, а также переход на капиталистический путь хозяйствования и окончание эры дешевой нефти заставляет существенным образом пересмотреть отношение к биогазу как к ценному сырью для получения дешевой энергии и серьезно заняться разработкой технологий его широкого применения в промышленности, коммунальном хозяйстве и на транспорте.

Одной из новейших технологий является технология производства из биогаза нового экологически чистого и дешевого вида моторного топлива - сжиженного биометана (СБМ), разработанная в Военном инженерно-космическом университете.

Биогаз - сырье для получения биометана

Биогаз может быть получен или естественным путем, например, аэрационный газ городской канализации, или за счет сбраживания в специальных емкостях (метантенках) отходов жизнедеятельности домашних животных и птиц, отходов пищевой промышленности, биомассы водорослей, канализационного ила очистных сооружений, бытовых отходов городских свалок и так далее.

В настоящее время разработано и применяется достаточно большое количество технологий получения биогаза, основанных на использовании различных вариаций температурного режима, влажности, концентраций бактериальной массы, длительности протекания биореакций и так далее, при этом содержание метана в биогазе варьируется в зависимости от химического состава сырья и может составлять от 50 до 90%.

Канализационные (аэрационные) газы - это продукт брожения сточных вод городской канализации, представляющие собой разновидность биогаза. Как показывает практика, выход канализационных газов со станции переработки, питаемой канализационной сетью, обслуживающей населенный пункт с численностью жителей 100 тысяч человек, достигает в сутки более 2500 куб.м, что эквивалентно 2000 литрам бензина.

Учитывая, что население наиболее крупных городов России, как правило, превышает 500 тысяч человек, канализационные газы становятся реальным источником местного альтернативного моторного топлива в этих городах. Так, коммунальное и автотранспортное хозяйство Москвы ежедневно может получать до 200 тысяч куб.м биогаза, что позволяет перевести значительную часть муниципального и городского автотранспорта на альтернативный вид моторного топлива, экономя тем самым более 150 тысяч литров нефтепродуктов (бензина и дизельного топлива) в сутки. Для Санкт-Петербурга эта экономия составляет более 80 тысяч литров нефтяного моторного топлива, для крупных областных городов, например Владимира, Тулы и других - около 10 тыс. литр/сутки.

Биогаз из отходов жизнедеятельности домашних животных и птиц

Одним из источников получения биогаза является птицеводство. В настоящее время в России птицеводство развивается на промышленной основе путем создания крупных птицеводческих фабрик и агрофирм с внедрением прогрессивной технологии, механизации и автоматизации основных технологических процессов. Для таких крупных птицеводческих предприятий перспективно получение биогаза с применением анаэробного сбраживания органических отходов в метантанках. Для определения выхода биогаза можно принимать, что в одном типовом птичнике содержится 25 тысяч кур, дающих в день до 5 тонн помета, из которого выходит 5000 куб.нм биогаза. Таким образом, с 1 тонны куриного помета можно получить моторное топливо, эквивалентное 800 литрам бензина. На крупных птицефабриках, при среднем поголовье птицы 600 - 650 тысяч штук, выход биогаза от сбраживания всего помета может составить до 120 тысяч куб.м в сутки, что вполне достаточно для питания газовой электростанции мощностью свыше 6 МВт или получения моторного топлива, эквивалентного 96 тысячам литров бензина.

Не менее значимым источником получения биогаза является животноводство. Те факты, что домашние животные (коровы, лошади, овцы, свиньи и другие) плохо усваивают энергию растительных кормов и что более половины солнечной энергии, аккумулированной фотосинтезом в этих кормах, используется непроизводительно - уходит в навоз, позволяют рассматривать навоз не только как ценное сырье для органических удобрений, но и как мощный возобновляемый источник энергии.

Из одной тонны сухого вещества навоза в результате анаэробного сбраживания при оптимальных условиях можно получить 350 куб.м биогаза, или в пересчете на одну голову крупного рогатого скота в сутки 2,5 куб.м, а в течение года - примерно 900 куб.м. Рассчитав эквивалент получаемого по данной технологии биогаза к традиционному моторному топливу, можно констатировать достаточно парадоксальный на первый взгляд факт, что одна корова в год, кроме молока, дает еще около 600 - 700 литров бензина.

Для пересчета количества биогаза с птицеводческого комплекса на животноводческий можно пользоваться следующими условными единицами: 1 корова = 4 свиньи = 250 кур.

Биогаз, как правило, содержит 60 - 70% метана, 30 - 35% углекислого газа, 2 - 3% азота, 1 - 2% водорода и до 1% кислорода, при этом имеет теплоту сгорания не более 20 - 22 МДж/куб.м. Создание ДВС, работающих на газе с такой низкой теплотой сгорания, как у биогаза, представляет определенные трудности, обусловленные необходимостью сохранения мощности и экономичности работы базового двигателя на эксплуатационных режимах, сохранения надежности двигателя, обеспечения устойчивости на всех режимах, минимальных конструктивных доработок базового двигателя и так далее.

Поэтому биогаз непосредственно может быть использован в качестве топлива только для систем теплоснабжения, а в качестве моторного топлива для ДВС целесообразнее использовать не биогаз, а получаемый из него биометан. Для этого из биогаза удаляют CO_2 и другие примеси, после чего получаемый газ имеет практически однородный состав, содержащий до 96 - 98% CH_4.

Очистка биогаза от двуокиси углерода может производиться различными способами, выбор которых зависит от производительности биоэнергетической установки, месторасположения установки и тому подобное. К наиболее распространенным методам относятся: промывка газа через жидкие поглотители (например, воду), вымораживание, адсорбция при низких температурах, абсорбция с использованием композитных абсорбентов и другое.

Биометан во многом соответствует природному газу (ПГ), и прежде всего по процентному содержанию метана, количество которого в нем колеблется от 95 до 98% от общего объема. Биометан как моторное топливо имеет высокую теплоту сгорания - 50 - 55 МДж/кг и октановое число 110, что превышает аналогичные характеристики бензина, которые, соответственно, равны 44 МДж/кг и 72 - 85.

Однако принципиальным различием между биометаном и природным газом являются сырьевые источники, из которых они могут быть получены. Как известно, ПГ добывают, в основном, в Сибири, оттуда он транспортируется в европейскую часть России по магистральным трубопроводам. В то время как сырьевым источником для производства биометана является биогаз (смесь метана и углекислого газа) - продукт метанового брожения органических веществ растительного и животного происхождения, осуществляемого специфическим природным биоценозом анаэробных бактерий различных физиологических групп.

Поэтому биометан, в отличие от бензина, дизельного топлива, природного газа, водорода и пропан-бутановой смеси (попутный нефтяной газ), является одним из немногих видов моторных топлив, который может быть произведен из местного сырья (органических отходов) в каждом городе, селе или фермерском хозяйстве.

Сжиженный биометан - новый вид моторного топлива

Биометан, как и другие газовые топлива, имеет низкую объемную концентрацию энергии. При нормальных условиях (нормальном атмосферном давлении и температуре окружающей среды 20°C) теплота сгорания одного литра биометана составляет 33 - 36 КДж, в то время как теплота сгорания одного литра бензина составляет 31400 КДж, то есть в 1000 раз больше, чем у биометана. Поэтому биометан как моторное топливо может применяться в двигателях транспортных средств либо в компремированном (сжатом от 20 до 40 МПа), либо в криогенном (сжиженном) состоянии.

О практике применения сжатого биометана в качестве моторного топлива для автомобилей известно достаточно давно. Впервые канализационный биометан в качестве моторного топлива был применен осенью 1946 года при испытательном пробеге 18 газобаллонных автомобилей по маршруту Берлин - Киев - Москва. Из 18 газовых автомашин 13 работали на сжиженном пропан-бутане и 5 автомобилей - на сжатом биометане, полученном путем очистки канализационного газа от CO_2 и компремированием до 20 МПа. Биометан содержал до 90% метана, с теплотой сгорания 31425 кДж/куб.м и октановым числом 100. Впоследствии в ЧССР, США, Румынии и ряде других стран были проведены испытания автомобилей, переоборудованных для работы на сжатый канализационный биометан, которые подтвердили целесообразность его использования в качестве моторного топлива.

Биометан как моторное топливо, по сравнению с нефтяными моторными топливами, имеет более высокую детонационную стойкость, что позволяет в двигателях внутреннего сгорания снижать концентрацию вредных веществ в отработанных газах и уменьшать количество отложений в двигателе. Ввиду отсутствия жидкой фазы масляная пленка с цилиндров двигателя не смывается, износ деталей цилиндро-поршневой группы уменьшается в два раза и, соответственно, возрастает надежность и долговечность двигателя. Анализ результатов исследований токсичности газобаллонных автомобилей, проведенных за рубежом, показывает, что при замене бензина на биометан выброс токсических составляющих (г/км) в атмосферу города снизился: по оксиду углерода в 5 - 10 раз, углеводородам - в 3 раза, окислам азота - в 1,5 - 2,5 раза, ПАУ - в 10 раз, дымности - в 8 - 10 раз, в зависимости от типа автомобиля.

Основным сдерживающим фактором широкого применения сжатого биометана в качестве моторного топлива, как и в случае с компремированным природным газом, является транспортировка значительной массы топливных баллонов. Из общего веса заполненных биометаном газовых баллонов с давлением до 200 кг/кв.см на долю тары (толстостенные металлические баллоны) приходится до 94%, вес самого же топлива (газа) составляет не более 6%. В среднем для обеспечения среднесуточного пробега грузовой машины грузоподъемностью 4,5 тонны на автомобиле должно быть установлено не менее 8 штук 40-литровых баллонов, общий вес которых достигает 700 кг.

Значительная часть затруднений отпадает с переходом на сжиженный биометан - СБМ. Сжиженный биометан, как и сжиженный природный газ (СПГ), является криогенной жидкостью с температурой кипения минус 162°C. Сжижение уменьшает объем газа, занимаемый в обычных условиях, почти в 600 раз и обеспечивает его хранение практически при атмосферном давлении, что позволяет, по сравнению со сжатием газа, уменьшить массу топливной системы на автомобиле в три - четыре раза и объем в два - три раза, по сравнению со сжатым биометаном.

Говоря о перспективах производства СБМ, можно выделить два основных направления решения этой проблемы, одно из которых - создание централизованных производств на основе биогенераторных заводов и крупных ожижительных комплексов, другое - создание небольших по мощности производств на основе биогенераторных и криогенных установок. Первое направление, в силу тяжелого финансового состояния экономики России, в ближайшем будущем развить довольно проблематично. Его решение возможно лишь в рамках взаимосвязанных долгосрочных государственных и отраслевых программ, на разработку которых понадобится достаточно много времени. Учитывая данные обстоятельства, в короткие сроки производство СБМ в России может быть налажено только в рамках региональных программ или локальных проектов, основанных на использовании канализационного газа, отходов животноводства и птицеводства. Использование сжиженного биометана, в первую очередь, для собственного автотранспорта животноводческих и птицеводческих предприятий, фермерских хозяйств и сельскохозяйственных кооперативов, а также общественного и грузового городского транспорта позволит решить вопросы обеспечения этого транспорта местным моторным топливом с более высокими экологическими характеристиками, замещающим значительную часть традиционного топлива, и должно дать существенный экономический эффект.

Технология производства СБМ

В современных экономических условиях только появление сравнительно дешевого способа производства сжиженного биометана может сделать этот вид топлива конкурентоспособным на отечественном рынке моторных топлив. Однако до настоящего времени не существовало простой и экономически эффективной технологии сжижения газообразного биометана, в результате чего сжиженный биометан в двигателях внутреннего сгорания ранее не применялся.

Результаты ряда теоретико-экспериментальных работ, выполненных специалистами ВИКУ при разработке Концепции производства сжиженного природного газа для автомобильного транспорта РФ, позволили создать новую технологию производства СБМ на основе использования криогенных газовых машин (КГМ), работающих по циклу Стирлинга. Криогенные газовые машины Стирлинга отечественных и зарубежных фирм являются криогенераторами, основанными на принципе только внешнего охлаждения, и предназначены для сжижения газов, температура конденсации которых не ниже -200 градусов по Цельсию. В России серийно производится несколько модификаций КГМ Стирлинга.

Для привода КГМ Стирлинга возможно использование как штатных электродвигателей, так и газовых двигателей (ДВС или двигателей Стирлинга), работающих на биогазе или биометане. Последнее позволит обеспечить полную автономность криогенных установок по сжижению биометана от внешнего электроснабжения.

На основе КГМ Стирлинга могут быть созданы малогабаритные комплексы по производству СБМ непосредственно в автохозяйстве любого предприятия, имеющего возможность получения биогаза. В качестве комплектующих для создания данных комплексов предполагается использовать только оборудование, серийно производимое отечественной промышленностью. Криогенные машины Стирлинга выпускаются ОАО "Машиностроительный завод "Арсенал" и НПО "Гелиймаш", а соответствующие для них биогенераторные установки "КОБОС-1" (для крупного рогатого скота) и "БИОГАЗ-301С" (для свиноводческой фермы в 3000 свиней) - Шумихинским машиностроительным заводом. Малогабаритный комплекс СБМ на основе данного оборудования позволяет получать до 700 л/сутки сжиженного биометана, обеспечивая тем самым заправку шести автомашин типа "ЗИЛ-130" или 15 легковых автомашин. При необходимости производительность комплекса может быть увеличена за счет присоединения дополнительных модулей. В качестве биогенераторных установок могут быть использованы более мощные установки других производителей, например, опытного завода ВНИИГАЗ. Биогенераторная установка этого предприятия, производительностью по биогазу 1000 куб.м/сутки из куриного помета, в настоящее время эксплуатируется на Октябрьской птицефабрике Глебовского птицеводческого объединения.

Предварительные технико-экономические расчеты показывают, что стоимость нового топлива - сжиженного биометана, полученного на основе стирлинг-технологии из местного сырья, будет в пределах 1 - 1,5 рубля за литр СБМ.

Таким образом, сжиженный биометан, получаемый из местного сырья (канализационного газа, бытовых отходов, навоза, куриного помета и тому подобного), является самым дешевым и экологически чистым моторным топливом с быстроокупающимися затратами, которое можно использовать в ДВС вместо бензина и дизельного топлива. Применение КГМ Стирлинга позволяет создавать высокоэффективные комплексы по производству сжиженного биометана необходимой производительности, доступные по своей стоимости значительной части автохозяйств России, и сделать применение СБМ в качестве моторного топлива таким же простым и легким, как и традиционные нефтяные виды топлива.

Необходимо отметить, что газобаллонное оборудование автомобиля, работающего на сжиженном биометане, полностью соответствует оборудованию автомобиля, работающего на сжиженном природном газе. Данное обстоятельство позволяет, в случае необходимости, производить равноправную замену СБМ на СПГ и наоборот, что обеспечивает создание в короткие сроки единой ифраструктуры производства и заправки автотракторной техники РФ альтернативными моторными топливами - сжиженным природным газом и сжиженным биометаном.

Сжижение природного газа

В настоящее время широко обсуждаются перспективы использования сжиженного природного газа (СПГ), применение которого ранее сдерживалось отсутствием достаточно простых и экономичных технологий его получения. Сегодня ученые и специалисты г. Санкт-Петербурга обладают мощным научно-техническим и производственным потенциалом в области создания и реализации технологий СПГ. Условно эти технологии можно разделить на два вида: получение СПГ на ГРС; получение СПГ на АГНКС.

Одним из существенных преимуществ разработанной в Санкт-Петербурге технологии сжижения природного газа для условий ГРС является отсутствие необходимости потребления электроэнергии.

В настоящее время создано и успешно эксплуатируются несколько типов установок по сжижению природного газа на ГРС:

1. Установка сжижения УСВ 00.000 (установка сжижения вихревая).

Установка состоит из теплообменников, блока сжижения и контура предварительного охлаждения и отогрева на базе вихревой трубы. Рабочее давление установки 7,5 МПа. Установка позволяет производить от 100 до 250 кг/час СПГ при расходе природного газа до 8000 куб.нм.

Установка такого типа работает с 1996 года.

2. Установка сжижения УБСМ 00.000 (установка сжижения базовая модернизированная).

По принципу построения установка аналогична установке УСВ 00.000, но отличается большей производительностью при большом расходе природного газа. Рабочее давление установки 6,3 МПа.

Установка позволяет производить от 200 до 400 кг/час СПГ при расходе природного газа до 15000 куб.нм.

3. Установка сжижения УСНП 00.000 (установка сжижения вихревая нового поколения).

Установка специально оптимизирована для работы в условиях ГРС, учитывает весь опыт, полученный за время эксплуатации ЭК СПГ ГРС "Никольская", имеет два теплообменника-вымораживателя, рекуперативный теплообменник, сборник-сепаратор и средства обеспечения требуемого качества СПГ. Рабочее давление установки 7,5 МПа.

Установка обеспечивает производство до 700 кг/час СПГ при расходе природного газа до 20000 куб.нм.

Помимо этой технологии, разработана и выполнена схема сжижения природного газа на АГНКС, которая позволяет не только производить и отгружать СПГ, но и заправлять автотранспорт сжатым и сжиженным природным газом.

4. Опытно-промышленный комплекс по производству СПГ на АГНКС.

Установка специально сконструирована для работы на АГНКС, состоит из теплообменников, блока сжижения, теплообменника-испарителя, холодильной машины, блока компрессора, блока очистки и осушки. Установка позволяет производить от 800 до 1000 кг/час. Установки такого типа работают с 2001 года.

Особенностью установок на АГНКС является наличие холодильной машины и возможность 100% сжижения подаваемого газа, в отличие от дроссельных циклов и вихревых труб, использующих высокое давление газа на входе ГРС и имеющие коэффициент сжижения от 2 до 15%.

Обе технологии получения СПГ отработаны, проведены экспериментальные исследования и созданы первые промышленные установки. Однако строительство таких установок привязано к существующим ГРС и АГНКС, что приводит, если использовать СПГ в качестве моторного топлив, к ряду негативных моментов, к которым, в частности относятся:

- неравномерность и рассредоточенность станций получения СПГ на базе действующих АГНКС и ГРС по огромной территории региона;

- необходимость организации производства и сервисного обслуживания криогенных газозаправщиков;

- перерасход топлива в связи со значительной удаленностью таких станций от гаражей и автомобильных предприятий.

Решить проблему позволит создание наряду с промежуточными заправочными станциями малогабаритных гаражных пунктов получения СПГ. Основные требования, предъявляемые к гаражным пунктам, заключаются в следующем: производительность до 200 - 300 кг/час СПГ, простота конструкции, высокая степень автоматизации. Однако низкое давление городских сетей не позволяет эффективно применять традиционные циклы сжижения природного газа. С учетом этого разработаны стирлинг-технологии получения СПГ, в их основе лежит создание установок по сжижению природного газа с применением криогенных газовых машин (КГМ), работающих по циклу Стирлинга, эта машина сочетает в себе компрессор, детандер и теплообменные устройства: конденсатор, регенератор и холодильник. В качестве рабочего тела используется гелий.

Данные машины выпускаются серийно как зарубежными, так и российскими фирмами.

Сегодня на основе полученного опыта эксплуатации оборудования по получению СПГ и экономических расчетов разрабатывается программа газификации отдельных объектов СПб и Ленинградской области с использованием сжиженного природного газа.

Программой предусмотрено создание автономных производств СПГ на 5 - 6 автогазонаполнительных и 8 - 10 газораспределительных станциях области с общей мощностью производства 80 - 1000 тыс. тонн в год, а также гаражных пунктов получения СПГ. Это позволит перевести на газ до 40 угольных котельных с установленной мощностью порядка 200 Гкал/час и полностью газифицировать 10 - 12 населенных пунктов с общим числом жителей 20 - 30 тыс. человек, а также обеспечить заправку СПГ промышленного и общественного автотранспорта.

Помимо коммерческого эффекта, реализация программы обеспечит заметное снижение техногенной нагрузки на окружающую среду, измеряемую величиной 25 - 30 тыс. тонн вредных выбросов в год.

Генеральный директор

ГУП "Кубаньгазификация"

И.А. Крамаренко