Что такое СПГ? Как он работает? Всё, что нужно знать о самом модном топливе

Из всех видов топлива, используемых для получения энергии, которая приводит в движение автомобиль, природный газ как моторное топливо — пожалуй, наименее известен, хотя это тот же газ, которым многие испанцы отапливают свои дома и готовят на плите. Чрезвычайно чистый газ, который из всех ископаемых источников энергии создаёт меньше всего проблем для окружающей среды, и в первую очередь для воздуха, которым мы дышим.

Природный газ как моторное топливо, как в газообразной форме (сжатый природный газ, СПГ), так и в сжиженной (сжиженный природный газ — СПГ-Л), — это ископаемое топливо, добываемое из месторождений, которые не обязательно связаны с нефтяными месторождениями. Это ископаемая энергия, которая оказывает наименее негативное воздействие на окружающую среду, и, согласно последним данным, запасов природного газа в мире хватит для покрытия мирового потребления на 537 лет. Только имеющихся в Европе запасов хватило бы на 161 год. И самое лучшее — что многие запасы ещё предстоит открыть, а ещё больше — ввести в эксплуатацию.

По различным прогнозам, в среднесрочной перспективе от 25 до 50 процентов дизельных двигателей будут заменены двигателями, работающими на природном газе. На данный момент из более чем 70 000 городских автобусов, работающих в крупнейших городах Европы, почти 13 процентов (более 9 000) уже используют CNG, а из 20 000 мусоровозов более 15 процентов (около 3 000) также работают на нём. Всё это даёт не только преимущества в снижении выбросов, но и в снижении шумового загрязнения, поскольку автомобили, работающие на природном газе, значительно тише традиционных дизельных двигателей, которые они заменяют. Природный газ как моторное топливо в настоящее время используют более 20 миллионов транспортных средств по всему миру: легковые автомобили, фургоны, грузовики, автобусы, погрузчики, поезда и суда движутся, используя природный газ в качестве источника энергии.

Директивы ЕС на этот счёт однозначны. Во всех документах, касающихся транспортной сферы, государства-члены Союза обязываются к тому, что к 2020 году на основных маршрутах каждой страны должны быть установлены заправочные станции СПГ через каждые 150 километров и СПГ-Л через каждые 400 км. Первые должны обслуживать легковые и лёгкие автомобили, а вторые — в основном более тяжёлый транспорт. В Испании планируется иметь 300 газозаправочных станций, распределяющих СПГ или СПГ-Л, к 2020 году. Согласно последним данным, в нашей стране уже работают 57 газозаправочных станций природного газа моторного назначения, открытых для публики — к концу этого года их должно стать почти 100, — и эксплуатируются 6 100 автомобилей с этой технологией.

Благодаря продвижению альтернативных источников энергии в целом и природного газа как моторного топлива в частности Европейский союз стремится не только снизить высокую зависимость Европы от нефти, но и улучшить воздух, которым мы дышим каждый день в наших городах, а вместе с ним и здоровье граждан, поскольку природный газ как моторное топливо — после электроэнергии — является самым чистым источником энергии, уже доступным на практике.

Различия между СПГ и СУГ

Многие путают природный газ как моторное топливо с СУГ (сжиженными углеводородными газами), хотя они не имеют ничего общего. Природный газ — это метан, тогда как СУГ, или автогаз, как его называют в торговле, представляет собой смесь газов, в основном пропана и бутана. Природный газ как моторное топливо может быть как в газообразном состоянии (СПГ), так и в жидком (СПГ-Л), тогда как СУГ всегда предлагается в жидком виде. И это важное различие как с точки зрения выбросов и расхода, так и с точки зрения безопасности.

Как правило, автомобили, работающие на сжатом природном газе (СПГ), оснащаются двигателями внутреннего сгорания с искровым зажиганием, хотя существуют и модели с двухтопливными двигателями, которые используют дизельные двигатели, различаясь лишь механизмами хранения и подачи топлива.

Из-за особенностей природного газа двигатель выдаёт немного меньшую мощность (на 12,7% меньше, чем бензиновый), но позволяет вносить изменения для оптимизации его работы. Так, чтобы избежать потерь мощности, можно увеличить степень сжатия благодаря отличным антидетонационным свойствам природного газа (130 октановых единиц), в результате чего возрастает эффективное давление и, следовательно, улучшается КПД. Также можно опережать зажигание, что улучшает циклическую стабильность. Кроме того, образование более однородной смеси приводит к работе двигателя с меньшей вибрацией и, соответственно, меньшим шумом и большим ресурсом. Поэтому расход топлива ниже, чем у бензина, при оптимальной работе двигателя на меньших оборотах и с большей нагрузкой. Это снижение оборотов требует использования коробки передач с меньшим понижающим передаточным отношением.

Экономичный, безопасный и с низкими выбросами

В отличие от СУГ, СПГ всегда находится в газообразном состоянии, тогда как, как следует из названия, СУГ находится в жидком состоянии — как и СПГ-Л — до тех пор, пока при контакте с атмосферой не превратится снова в газ. Это очень важно. СПГ — очень летучий газ, то есть он очень легко рассеивается в воздухе, поэтому его воспламеняемость гораздо ниже, чем у остальных видов топлива, и фактически она наименьшая среди всех видов топлива, которые сейчас продаются для автомобилей. Это означает, что в случае аварии автомобиль на дизельном топливе, бензине, керосине или СУГ загорится раньше, чем автомобиль на СПГ.

Довольно часто противники СПГ говорят о риске взрыва, связанном с перевозкой газового баллона на борту. Это миф. Как мы уже упоминали, автомобиль на природном газе имеет такой же или даже меньший риск возгорания или взрыва, чем обычный автомобиль. Если бы эта информация была верна, сколько такси или автобусов уже взорвалось или сгорело бы? Такие автомобили ездят уже много лет с двухтопливными двигателями СПГ/бензин, и до сих пор не было зафиксировано инцидентов. Некоторые из них ездят даже с прошлого века.

СПГ находится в газообразном состоянии, и для его хранения в автомобиле он находится под высоким давлением, так как в противном случае количество энергии в баке было бы очень малым. Для наглядности: один кубический метр СПГ энергетически эквивалентен 1,1 литра бензина, тогда как один килограмм СПГ эквивалентен 1,5 литра бензина. В баке СПГ автомобиля может храниться до 15 кг этого газа, однако из соображений безопасности обычно хранят только 11.

СПГ также обладает важными достоинствами в плане выбросов, поскольку это топливо, которое даёт меньше всего вредных выбросов, как видно из прилагаемого графика.

Стоимость топлива

Цена — одно из главных отличий природного газа как моторного топлива от бензина. Одним из факторов, сильнее всего влияющих на цену обоих видов топлива, является акциз на углеводороды, который облагает использование топлива и который для природного газа гораздо более мягок со стороны властей, чем для традиционных видов топлива. Для природного газа этот налог составляет примерно 0,05 евро за килограмм СПГ, тогда как для бензина акциз на углеводороды варьируется от 0,40 евро за литр неэтилированного бензина 95 до 0,43 евро/литр за неэтилированный 98. Природный газ как моторное топливо стоит около 0,93 евро/литр, тогда как литр бензина колеблется от 1,15 до 1,58 евро/литр. Автомобиль среднего класса расходует примерно 3,5 кг СПГ на 100 километров пробега. Поскольку каждый килограмм стоит 0,93 евро, это составляет примерно 3,25 евро за топливо.

За срок службы автомобиля в 200 000 километров экономия на топливе при СПГ составила бы 1 800 евро в год по сравнению с дизелем, 5 560 евро в год по сравнению с бензиновым двигателем и 1 160 евро в год по сравнению с СУГ. Разница получается заметной.

Субсидии при покупке

Экологичность — это плюс. Покупка автомобилей, использующих природный газ как моторное топливо, субсидируется различными видами помощи со стороны различных государственных органов. Так, Институт диверсификации и экономии энергии (IDAE) предусматривает различные виды помощи для транспортного сектора при обновлении автопарка, включая как экономическую помощь пользователям, так и компаниям, заинтересованным в создании зарядных станций. Эта помощь подробно описана в планах MOVEA (План стимулирования мобильности с автомобилями на альтернативных источниках энергии), главная цель которого — стимулировать покупку автомобилей на альтернативном топливе, для чего выделен бюджет в 16,6 миллиона евро.

Таким образом, легковые автомобили на природном газе получали по плану MOVEA 2016 помощь в размере 3 000 евро от правительства, плюс 700 евро, если сдавали старый автомобиль на утилизацию, и ещё 1 000 евро от дилера. Для фургонов и лёгких коммерческих автомобилей помощь составляла от 3 500 до 6 500 евро, а для автобусов и грузовиков — от 11 000 до 21 000 евро.

Эти суммы устанавливал последний план MOVEA, действовавший до исчерпания выделенных на него средств. За MOVEA последовал план MOVALT, специально направленный на стимулирование продаж автомобилей на альтернативных источниках энергии, с аналогичной или даже более высокой помощью, чем в MOVEA, — от 500 до 19 000 евро. Изначально на этот план выделили 35 миллионов евро. Сейчас мы ожидаем одобрения государственного бюджета, чтобы узнать окончательный объём финансирования новых планов на 2018 год, хотя всё указывает на то, что новый MOVALT получит в общей сложности 50 миллионов евро.

Кроме того, эта помощь не исключает получения дополнительных субсидий от региональных и местных властей, которые предоставляются в дополнение к помощи правительства и автопроизводителей. В зависимости от автономного сообщества и муниципалитета предлагаются разные дополнительные скидки на цену, освобождение от платы за парковку на улице или возможность ездить по зонам с ограниченным движением в периоды загрязнения воздуха.

Ещё одно преимущество автомобилей на природном газе — возможность уменьшить на 20 процентов стоимость автомобиля в налоге на доходы физических лиц для коммерческих транспортных средств, которые энергетически эффективны или могут использовать альтернативное топливо, такое как СПГ, и соответствуют ограничениям по выбросам Евро-6.

Наконец, стоит помнить, что, поскольку большинство автомобилей, использующих СПГ в качестве топлива, имеют очень низкие выбросы, те, что не превышают 120 г/км выбросов CO§h267Lanciah268§, освобождаются от уплаты регистрационного налога.

Техническое обслуживание

Сроки технического обслуживания, установленные производителями для правильного обслуживания, очень похожи как для автомобилей с традиционным тепловым двигателем, так и для оснащённых двигателями СПГ, если не сказать, что они полностью совпадают.

Однако европейские нормы, регулирующие эти модели, в правилах ECE R110 требуют ежегодной проверки топливного бака и раз в четыре года проверки газовых магистралей, чтобы убедиться в отсутствии утечек газа и правильной работе предохранительных клапанов. На остальную часть автомобиля такого ограничения не распространяется, но баллоны или накопительные баки газа на борту автомобиля, для которых устанавливается максимальный срок службы 20 лет, после истечения которого их необходимо заменить на новые.

Цена

Автомобили с двигателями, которые могут работать на СПГ, стоят немного дороже своих бензиновых аналогов, хотя ни в коем случае разница не такая большая, как у электромобилей по сравнению с эквивалентными бензиновыми и дизельными версиями. Эта разница составляет примерно 2 000–2 500 евро. Хорошо то, что эту разницу можно компенсировать, по крайней мере частично, благодаря экономической помощи как центральной администрации, так и правительства. Кроме того, рекламные акции, которые некоторые производители проводят для своих моделей с этой технологией, полностью уравнивают их цену с ценой эквивалентных дизельных или бензиновых версий.

В любом случае, чтобы окупить разницу в цене между автомобилем на СПГ и бензиновым автомобилем, достаточно учесть экономию, получаемую за счёт меньшей стоимости килограмма СПГ по сравнению с бензиновым двигателем: водителю автомобиля на газовом топливе потребуется проехать примерно 82 000 км, а при обычной интенсивности эксплуатации на это уйдёт около четырёх лет.

Запас хода и заправка

Среди главных опасений тех, кто интересуется новыми источниками энергии для автомобиля, выделяются два: запас хода модели и её зарядка или заправка. В этом плане автомобили на СПГ выигрывают особенно, поскольку их заправка практически такая же, как у обычного автомобиля, и можно даже сказать, что она безопаснее и занимает столько же времени. Достаточно подсоединить «шланг колонки» к нашему автомобилю, и за всего 2–3 минуты операция завершена. Шланг не включается вручную: для проверки правильности установки и заправки запрошенного количества газа необходимо приложить клиентскую карту.

Поставки гарантированы. Испания — страна с наибольшим опытом перевозки и логистики СПГ в Европе, хотя она и не является крупнейшим потребителем. В настоящее время в стране в распределительной сети работает парк из 240 цистерн, уступающий лишь Китаю — 4 000 — и Японии — 600. Кроме того, несмотря на небольшой парк автомобилей на СПГ в Испании, существующая сеть станций обслуживания, хотя и небольшая, достаточна, чтобы охватить основные направления на наших дорогах.

В настоящее время открыто 34 станции обслуживания для широкой публики (есть и больше, но они предназначены для использования отдельными компаниями) для 4 400 легковых и лёгких коммерческих автомобилей, работающих на этом топливе в Испании, и предполагается, что к 2020 году, когда парк автомобилей на СПГ достигнет 17 200 единиц, будет 85 станций. Из них 20 уже строятся, и ещё 31 находится на стадии проекта. Как видно, на этот раз и компании, и государственные органы хорошо подготовились и совместно работают над развитием и внедрением этого топлива в нашей стране, которое, несомненно, будет иметь ещё более быстрое внедрение, чем бессвинцовый бензин, который застал многие регионы страны врасплох.

Сейчас поставщики природного газа работают над получением разрешений и сертификатов, которые позволят установить точки заправки в самом доме пользователя с помощью устройства размером с котёл, подключённого к сети природного газа. Таким образом, гаражи, как жилых комплексов, так и частные, могли бы иметь точки зарядки, где их пользователи могли бы легко заправлять свои автомобили.

Преимущества СПГ

• Значительное снижение выбросов, особенно самых вредных (CO2, NOx, CO, HC, SO2), и практически нулевые выбросы вредных частиц (PM10).
• Значительная экономия энергии и, следовательно, меньший расход топлива.
• Поскольку он работает на меньшем числе оборотов, чем бензиновый двигатель, и создаёт меньше вибраций и отходов, двигатели СПГ служат дольше.
• Благодаря меньшим вредным выбросам техническое обслуживание также обходится дешевле. Замена масла проводится реже, а вся система выпуска и отвода газов меньше изнашивается.
• На природный газ распространяется на 50% меньший налог на углеводороды. Его низкая цена обеспечивает быструю окупаемость возможной разницы в стоимости автомобиля при покупке (особенно у автопарков, где эксплуатация более интенсивна).
• Помимо возможной государственной помощи при покупке нового автомобиля (план PIVE), автомобили на СПГ получают дополнительные налоговые льготы и помощь, например предусмотренные планом MOVEA (до 3 700 евро для легкового автомобиля), 20% налогового вычета из доходов в натуральной форме по НДФЛ и т. д.
• Автомобили на СПГ даже безопаснее обычных, поскольку при контакте с атмосферой сжатый природный газ имеет меньшую вероятность воспламенения и детонации, чем бензин.
• Двигатели СПГ издают меньше шума и вибраций при работе, чем бензиновые и особенно дизельные.
• Система заправки СПГ более эффективна, чем у традиционных видов топлива. Устраняются потери от испарения топлива, которые происходят в шлангах, поскольку они полностью герметичны.
• Запасы природного газа более значительны, чем запасы нефти (гарантированных поставок хватит примерно на 160 лет в Европе). Двигатели могут работать как на биогазе, так и на биометане, а также, благодаря двухтопливной системе, использовать СПГ в бензиновых двигателях. Этот последний вариант в настоящее время наиболее популярен в Европе.

Недостатки СПГ

• Хранение в газообразном состоянии требует контейнеров большего объёма, что вынуждает, особенно в переоборудованных автомобилях, использовать часть места, предназначенного для багажника. При выборе хранения в жидком виде снизится запас хода автомобиля.
• Из-за высокого давления в баллонах хранения баки и их трубопроводы должны ежегодно проходить специальные испытания для проверки их состояния. Эти испытания обязательны для автомобилей, переоборудованных для работы на природном газе. Если автомобиль изначально является автомобилем на СПГ, то есть выходит с завода именно таким, осмотры проводятся согласно плану, рекомендованному производителем, и в соответствии с графиком техосмотра, таким же, как у обычного автомобиля.
• Использование СПГ может создавать проблемы с трёхкомпонентным катализатором. Более низкая температура выхлопных газов при использовании природного газа по сравнению с бензином может привести к тому, что рабочая температура трёхкомпонентного катализатора окажется недостаточной, что ускорит его старение.
• Инфраструктура заправки этими видами топлива в Испании по-прежнему недостаточна. На всю страну приходится всего 42 точки заправки СПГ.
• Цена автомобиля немного выше (+-2500 евро), чем у эквивалентного автомобиля на бензине или дизеле

Легковые автомобили на СПГ уже в продаже