Западные страны объявили войну вредным выбросам. В некоторых городах Европы уже запрещены чадящие дизели! Но это вовсе не значит, что расходы перевозчиков обязательно возрастут: экологичные технологии могут быть экономичными.
Генеральный директор ООО «СиЭнЭйч Индастриал Руссия» и ООО «Ивеко Руссия» Фабрицио Чеполлина рассказывает преимуществах двигателей на природном газе и объясняет, почему они будут выгодны не только бизнесу, но и всей планете в целом.
Для достижения общемировых целей, вне зависимости от предпринятых технических и технологических шагов по «озеленению» экономики, необходимо будет дополнительно сократить выбросы в энергетике, транспорте и строительстве, а также во всем промышленном секторе в целом.
На данный момент не существует единого решения для декарбонизации всего транспортного сектора. Однако компании-лидеры рынка, занимающиеся разработкой экологически чистых визионерских решений для транспортной индустрии, изучают, какой набор технологий может отвечать требованиям различных задач транспортировки. Первое очевидное решение — использование природного газа, который мы изучаем и в который инвестируем уже более 30 лет. По прогнозу Международного энергетического агентства (IEA), потребление природного газа в мире может вырасти до 4 трлн куб. м уже к 2022 году.
Природный газ, основную часть которого составляет метан (92–98%) — ископаемый источник топлива, смесь углеводородных газов, которые встречаются в природе под поверхностью Земли и используются в качестве наиболее перспективного экологически чистого топлива для автомобилей. В качестве топлива используются компримированный (сжатый) природный газ (КПГ), сжиженный природный газ (СПГ) и топливо на основе сжиженных углеводородных газов (СУГ, смесь пропана и бутана, с основой природного газа на метане — «Хайтек») — три разновидности газомоторного топлива. Они обладают разными химическими и физическими свойствами, поэтому в зависимости от применения определенного топлива меняются и технические особенности двигателей и инфраструктурной системы по производству и доставки-хранения газа.
Топливо для двигателя зеленой экономики
Использование природного газа снижает уровень шума двигателей и улучшает качество воздуха на локальном уровне, почти полностью устраняя потенциально вредные загрязнители, минимизируя вред для окружающей среды и значительно сокращая выбросы: более чем на 90% для NO2 (ядовитого газа оксида азота — «Хайтек»), 99% для твердых частиц и 95% для CO2 в случае использования биометана. Образование сажи, свойственное дизельным двигателям, при эксплуатации двигателей на газе отсутствует полностью.
Эксплуатация машин на природном газе — одно из наиболее эффективных решений по борьбе с климатическими изменениями и улучшению качества воздуха как в городах, так и в мире в целом. Сегодня на все виды транспорта приходится до 80% вредных выбросов. Однако существует эффективное и быстродействующее решение для резкого снижения выбросов парниковых газов и твердых частиц в атмосферу Земли — использование СПГ и КПГ. При учете других факторов, помимо сокращения выброса парниковых газов (снижение от 7 до 23% по сравнению с дизелем и бензином), использование автомобиля на метане становится еще более привлекательным.
Сжигание природного газа в двигателе приводит к снижению выбросов твердых частиц на 95% и оксидов азота на 70% по сравнению с дизелем и бензином.
Возможность производить природный газ — в частности, метан — сделала реализуемыми проекты по внедрению экономики замкнутого цикла в сфере пассажирских и грузовых перевозок. Во французском городе Лилль функционирует автобусный парк транспорта IVECO, полностью работающий на метане, произведенном из бытовых отходов города. Такой транспорт в сочетании технологий — топлива на биометане и электротяги — отлично подходит для осуществления функций городского транспорта. Немаловажный фактор в эксплуатации машин — их автономность, обеспечивающая запас хода вплоть до 600 км благодаря резервуарам с газом, встроенным в крышу. Из-за надежности и экономии топлива эти экологические преимущества сочетаются с конкурентоспособной совокупной стоимостью владения.
Чтобы соответствовать стандартам Euro VI, регулирующим содержание вредных веществ в выхлопных газах, компании разрабатывают двигатели на природном газе, не нуждающиеся в сложной дополнительной очистке выхлопов. Метан при использовании в автомобилях нетоксичен и неопасен для здоровья человека. При этом природный газ безопасен как моторное топливо: его пределы воспламенения значительно выше, чем у бензина и дизеля. Объясняется это тем, что метан в два раза легче воздуха и при утечке быстро растворяется в атмосфере, не воспламеняясь и не детонируя. Государственными регуляторами такое топливо, как правило, относится к наиболее безопасным типам топлива.
Автомобили на газе: преимущества и недостатки
Главное преимущество природного газа в том, что он экологичен. Однако в сегодняшней парадигме развития бизнеса этого мало — предприятиям и компаниям нужна реальная экономическая польза. Природный газ — наиболее коммерчески выгодное решение для транспортного сектора. Поэтому тут необходимо отметить, что цена газомоторного топлива в 1,5-2 раза дешевле бензина: сегодня, согласно данным поставщиков, средняя розничная цена кубического метра метана (который по своим энергетическим свойствам равен одному литру бензина) — 13 рублей. Это в два-три раза дешевле бензина или дизельного топлива, а расходуется биотопливо не в таком большом количестве и хватает его на расстояние в два и полтора раза большее, чем можно проехать на бензине или дизельном топливе соответственно. Но между видами газа есть разница: при одинаковой вместимости топливных резервуаров автомобиль на СПГ проедет расстояние почти в три раза больше, чем автомобиль на КПГ. К тому же, использование природного газа в качестве моторного топлива позволяет увеличить срок службы двигателя в полтора-два раза за счет отсутствия трения топлива с компонентами двигательной системы. Таким образом выявляется прямая связь, когда устойчивое развитие бизнеса напрямую способствует его эффективности.
Срок службы двигателей, работающих на природном газе, в полтора-два раза выше, чем у бензиновых
Среди недостатков — сложное хранение метана. Но современные технологии позволяют изготавливать емкости для его хранения из композитных материалов. Это снижает вес баллонов и интегрировать их в конструктивное устройство тех же автомобилей. Не стоит забывать и о том, что есть и серьезная инфраструктурная проблема — количество заправок. Сеть автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) для автомобилей на газе хотя все же активно и развивается в Европе, но этот рост не столь интенсивен в России. Также не хватает бункеровочных баз в морских портах, где будет храниться такое топливо, экипировочных пунктов железных дорог, через которые в основном идет логистика газа по регионам. Что же касается самого машиностроения и реальной работающей на газе техники, то еще одной проблемой являются малые по сравнению с бензиновыми и дизельными автомобилями объемы производства как транспортных средств с двигателями на газе, так и карьерной и сельхозтехники, ограниченные возможности перевода существующего парка транспортных средств на газомоторное топливо.
Настоящее автомобилей на газе
Природный газ распространен в автомобильном и коммерческом транспорте — в сжатой или сжиженной форме. Но благодаря прорывам в производстве биометана, сельскохозяйственные фермы, например, превращаются сами по себе в собственные источники энергии, перерабатывая свои же отходы в биометан «на месте».
Существуют и другие возможности получения природного газа неестественным путем: на мусорных полигонах, из канализационных отходов. Существует целый ряд технологий искусственного синтеза природного газа. Инвестиции в них позволят таким проблемным местам человеческой жизнедеятельности самостоятельно получать прибыль и стать полноценной частью циркулярной экономики.
Благодаря технологиям компании-производители уже внедряют двигатели на природном газе в свой ассортимент тяжелых и средних грузовых коммерческих автомобилей, легких фургонов и автобусов.
Двигатели на природном газе подтверждают надежность биотоплива и становятся основой для будущих разработок, например, в области работающих исключительно на водороде силовых агрегатов с нулевым уровнем выбросов.
Расцвет технологий поддерживается сегодня разработкой двигателей на природном газе для концептуальных машин, которые представляются на важных международных отраслевых мероприятиях: например, уже есть сельскохозяйственный трактор New Holland с двигателем на биометане и проект концептуального колесного погрузчика Tetra на метане для сферы строительства.
Колесный погрузчик на метане
В числе последних инноваций — концепт многозадачного модульного двигателя Cursor X с несколькими источниками энергии. Разработка сочетает в себе производство электроэнергии на водородном синтезе, аккумулирование энергии и внутреннее сгорание природного газа. Это позволяет использовать различные комбинации получения энергии: от электрического взаимодействия до гибридных процессов. Так, передача энергии на шасси изменится от механической трансмиссии до электрических приводов. Электрическая конфигурация двигателя в силу своей экологичности подходит для городского транспорта: выбросы CO₂ сокращаются до 30%, а автономность работы может быть обеспечена на расстоянии до 200 км. В целом производители также отмечают, что водородные топливные элементы могут стать первой полностью электрической технологией, подходящей для длительной и тяжелой эксплуатации с автономией до 800 км.
Перспективы альтернативного топлива
Преимущества природного газа уже убедили многих операторов парка коммерческого транспорта по всей Европе осуществить переход на экологические двигатели. Двигатель, работающий на природном газе, более экономичен, чем двигатель на дизельном топливе, что обеспечивает снижение расходов на топливо до 40%. Это является наиболее важным фактором при оценке совокупной стоимости владения автомобилем. Например, правительство Германии объявило налоговые льготы на использование автомобилей на природном газе до конца 2026 года. В России стандарт топлива Евро-6, который был внедрен в Европе еще в 2015 году, пока так и не принят на законодательном уровне несмотря на то, что его промышленное производство уже ведется.
К тому же, нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут становится все жестче и регулироваться контролирующими органами более тщательно. Уже к 2020 году на территории ЕС новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО₂ на километр. Вероятно и вполне логично, что к 2025 году этот допустимый предел могут еще понизить в целях экополитики. Двигатели на метане способны удовлетворить и эти нормы токсичности не только благодаря меньшему выбросу СО₂. Дополнительное преимущество в том, что показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях ниже, чем в бензиновых или дизельных аналогах. Сегодняшние вызовы экологии с помощью прорыва технологий дают результат в пользу окружающей среде и людям и помогают найти компромисс с бизнесом.
Обусловлено это еще и видимым спросом: парк метановых автомобилей сегодня — 26 млн единиц (глобально он вырос более чем в шесть раз за последнее десятилетие).
С точки зрения экономических процессов, в связи с растущей доступностью в Европе bioCNG и bioLNG — систем производства биотоплива, все перевозчики теперь могут обеспечить транспорт, работающий без выбросов CO2, и внести свой вклад в энергетическую независимость Европы. Природный газ ускоряет развитие циркулярной экономики, при которой устойчивая биомасса перерабатывается и превращается в чистое топливо для транспорта, то есть биометан, который производится с использованием циклической системы, обеспечивающей значительное — если не полное — сокращение вредных выбросов.
В России внедрение транспорта на природном газе только начинается
В России в этом направлении тоже есть прогресс. В 2018 году участниками транспортного и газового рынков было подписано соглашение о долгосрочном сотрудничестве по вопросам развития рынка СПГ в России. Например, среди планов есть строительство комплексов по сжижению природного газа и сопутствующей технологической инфраструктуры; вывод на рынок и усовершенствование инновационных технологий производства СПГ и его использования на транспорте; популяризация экологических и экономических преимуществ технологий СПГ. К числу реальных эксплуатантов, которые уже используют парк на газе, можно отнести российский агропромышленный холдинг «Мираторг», объявивший о получении первой в России партии грузовиков тягачей на биометане. Поведение игроков рынка свидетельствует об оценке экономической эффективности таких автомобилей и их перспективах.
Объединение усилий бизнеса и научного сообщества в области природного газа может принести еще более существенные выгоды как мировой, так и российской экономике, способствуя процветанию и устойчивому развитию планеты. А главное — поможет решить глобальные экологические проблемы.
