Двигатели на газомоторном топливе: Газомоторное топливо ГМТ — Что такое Газомоторное топливо ГМТ?

Файлы cookie социальных сетей

Газомоторное топливо

Стратегия

Производство и реализация компримированного и сжиженного природного газа в качестве моторного топлива — одно из приоритетных направлений деятельности ПАО «Газпром». Для системной работы по развитию рынка газомоторного топлива создана специализированная компания — ООО «Газпром газомоторное топливо».

Самое экономичное и экологичное топливо

На сегодняшний день природный газ является наиболее экономичным, экологичным и безопасным топливом. Природный газ — это фактически готовое моторное топливо, поэтому он гораздо дешевле бензина и дизельного топлива. При этом двигатель такого транспортного средства соответствует высочайшим стандартам — Евро-5 и Евро-6. Согласно классификации МЧС, природный газ относится к самому безопасному классу горючих веществ.

Что такое компримированный (сжатый) природный газ

Что такое сжиженный природный газ

В качестве моторного топлива используется природный газ двух видов: компримированный (КПГ) и сжиженный (СПГ).

Целевые сегменты рынка:

• КПГ — пассажирский, легкий грузовой, легковой транспорт и коммунальная техника;
• СПГ — магистральный автомобильный, железнодорожный, водный транспорт, карьерная и сельскохозяйственная техника.

Российский рынок газомоторного топлива

Потребление природного газа в качестве моторного топлива в России стабильно увеличивается.

Значительному потенциалу роста отечественного рынка газомоторного топлива способствуют:

• существенные запасы природного газа и развитая газораспределительная сеть, позволяющие обеспечивать стабильность поставок газомоторного топлива в долгосрочной перспективе;
• внедрение энергоэффективных видов топлива на транспорте, в том числе перевод пассажирского транспорта и коммунальной техники на природный газ в городах с численностью населения более 100 тыс. человек;
• расширение ассортимента техники, работающей на природном газе, и газозаправочной инфраструктуры;
• низкая по сравнению с традиционными видами топлива цена на газомоторное топливо.

На территории Российской Федерации по состоянию на 31 декабря 2020 года действовали 348 автомобильных газонаполнительных компрессорных станции (АГНКС), принадлежащих Группе «Газпром» и ООО «Газпром газомоторное топливо».

Объем реализации КПГ через газозаправочную сеть «Газпрома» в 2020 году составил 842,4 млн куб. м., что на 8,1% превышает этот показатель 2019 года.

Развитие газомоторной инфраструктуры

Стратегический подход к созданию розничной сети на территории России предусматривает развитие газомоторной инфраструктуры в 58 субъектах Российской Федерации.

Совместно с Федеральным дорожным агентством разработана Генеральная схема размещения объектов газозаправочной инфраструктуры на автомобильных дорогах федерального значения, предполагающая строительство до 2030 г. опорной сети из 181 объекта и создание так называемых «газомоторных коридоров» на ключевых действующих и перспективных автомагистралях России.

В 2020 году завершено строительство 30 АГНКС и одной криоАЗС с возможностью реализации СПГ и КПГ. 

Зарубежный рынок газомоторного топлива

Расширением использования природного газа как топлива для автомобильного и водного транспорта «Газпром» занимается и на зарубежных рынках.

В Европе в этом сегменте «Газпром» представлен на рынках Германии и Чехии через компанию Gazprom NGV Europe GmbH, а также через компанию NIS, входящую в Группу «Газпром нефть», которая реализует КПГ на рынке Сербии.

В 2020 году количество АГНКС в странах Европы составило 65. Продажи КПГ и СПГ через собственные станции Группы «Газпром» в Европе в 2020 году составили 13,6 млн куб. м.

Также Группа «Газпром» реализует КПГ через АГНКС в Армении, Белоруссии, Киргизии. В 2020 году объем продаж составил 71,7 млн куб. м.

Ведется совместная работа по развитию рынков газомоторного топлива с партнерами из Венгрии, Вьетнама, Германии, Казахстана, Китая, Республики Корея.

Переоборудование транспорта «на газ»

Именно газовый двигатель был прототипом двигателя внутреннего сгорания, за несколько десятилетий до изобретения Майбаха и Даймлера. В 1860 году, Жан Этьен Ленуар создал первый двухтактный газовый двигатель, работающий на светильном газе, который был запущен в серию. Сегодня моторы, использующие газомоторное топливо, применяются повсеместно, ежегодно его потребление возрастает приблизительно на 30%. По прогнозам специалистов, к 2020 году количество автомобилей, использующих природный газ, достигнет отметки в 50 млн., а к 2030 году это число удвоится. Сегодня США, Германия, Индия, Китай и многие другие страны активно развивают программы внедрения газомоторного топлива.  

Подавляющее большинство современных двигателей внутреннего сгорания работают по циклу Отто, открытому в 1876 году. Такие двигатели более известны как четырехтактные, поскольку их работа осуществляется в четыре фазы. Они всем известны – это фазы впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска. Цикл Отто характеризуется воспламенением смеси от внешнего источника, роль которого выполняют свечи зажигания.

Любой двигатель, работающий на жидком топливе (в том числе дизельный) после определенной переделки может перейти на метан. Однако после перевода транспорта на газ многие отмечают негативные стороны такого перехода:

• потеря мощности до 10%;
• повышенный расход;
• сокращение межремонтных сроков из-за высокой теплонагруженности;
• дестабилизация работы. 

Новый интеллектуальный газовый двигатель

Компания Global Gas Group предлагает решение этих проблем с газовым двигателем Пайер Турбо, созданным на базе серийного двигателя Iveco Cursor 13. Он развивает мощность 410 л.с. при крутящем моменте 2025 Н·м и может устанавливаться на большинство видов грузового и коммерческого транспорта сопоставимой или меньшей мощности.

Двигатель становится газовым благодаря его механической и интеллектуальной доработке. Установленная специальная электронная система управления, диагностики и контроля учитывает все его конструктивные и эксплуатационные особенности, полностью нивелируя недостатки перехода на газомоторное топливо.

Установка электронной системы контроля обеспечивает высокую надежность за счет своевременного выявления ошибок и контроля качество топлива.

Высокая теплонагруженность двигателя является одной из самых серьезных проблем при переходе на метан, которую мы решаем  путем интеллектуального ограничения крутящего момента, при помощи электронной системы. При этом ограничение действует не во всем диапазоне оборотов, как в других конвертированных аналогах, поэтому мощность Пайер Турбо сопоставима с дизельными аналогами.

Чтобы повысить экономичность, была разработана и внедрена система распределенного впрыска топлива с возможностью интеллектуального изменения степени обогащения смеси. Алгоритмы измений зависят от температурно-мощностного режима работы, который постоянно мониторится интеллектуальными электронными системами двигателя.

В цилиндры устанавливаются поршни с особой формой днища и специальные камеры сгорания – при воспламенении топливно-воздушной смеси они обеспечивают оптимальное распространение фронта пламени при минимальной подаче смеси. 

Благодаря выводу двигателя Пайер Турбо в серийное производство, Global Gas Group решает основную задачу – перевод транспорта с дизеля или бензина на экологичное и  экономичное топливо (метан) нивелируя все негативные факторы сохранить все преимущества такого перехода:

• экономическая выгода за счет топливной экономичности;
• сохранение высокой мощности;
• простота обслуживания и эксплуатации, высокая надежность;
• универсальность, позволяющая оборудовать широкий спектр разнообразной техники, в том числе высокой мощности;
• выгодная рыночная стоимость и эксплуатационные затраты. 

Комплексный перевод автотранспорта на газ

Компания Global Gas Group готова наладить серийное производство мощных, надежных и экономичных газовых двигателей, с возможностью установки на различные виды грузовой и специальной техники. Наша компания предлагает комплексные решения по переводу на природный газ целых предприятий, что приносит существенные экономические и эксплуатационные выгоды:

• оптимизация транспортных затрат за счет экономии на топливе и увеличения межремонтных периодов;
• унификация обслуживания двигателей на предприятии;
• переход на современные экологические стандарты Евро-4, Евро-5;
• возможность установки на различные типы техники;
• повышение рентабельности перевозок и выполнения работ;
• проектирование и строительство объектов инфраструктуры для эксплуатации газомоторного транспорта;
• бесперебойное обеспечение газовым топливом коммерческих и государственных  автопарков.

Внимание! Компания Global Gas Group рекомендует производить установку специального газового оборудования только в лицензированной компании. Это станет гарантией безопасности и надежности работы вашего автотранспорта.

После чего необходимо зарегистрировать изменения в конструкции автомобиля, что включает в себя получение сертификата на использование оборудования, регистрация и составление акта в Автоинспекции, замена технического паспорта автомобиля.

Мы индивидуально подходим к разработке каждого проекта, рассчитываем его рентабельность и сроки реализации. Такой подход позволяет быстро и безболезненно переоборудовать транспорт, не снижая темпов производства и эффективности работы предприятия.

Газ на дизельный двигатель — газодизель с ГБО

Газобаллонная система и дизель

Газ устанавливался на дизельные двигатели очень редко в отличии от бензиновых. Бензиновый и дизельный агрегаты очень сильно различаются по принципам воспламенения топлива, а также по степени сжатия.

Бензиновый — поджигает топливо при помощи свечей зажигания. А степень сжатия у него примерно 10:1.

Дизельный — поджигает топливо благодаря большой степени сжатия в цилиндрах, здесь она 18:1 и у него отсутствуют свечи зажигания.

Установка и эксплуатация газобаллонного оборудования в бензиновых агрегатах не вызывает сложностей, так как газ поджигается свечами аналогично бензину, а октановое число газа корректируется ЭБУ (электронным блоком управления). В дизеле смесь загорается от давления. Зажечь газ давлением не получается и такой подход не подходит для ГБО.

Сложности эксплуатации ГБО на дизеле

Причин всего три:

• Температура самовоспламенения дизеля 385 градусов Цельсия, а пропана и метана 700 градусов.
• Соответственно газообразное топливо нужно поджигать. Но в дизеле нет свечей!
• Октановое чисто дизеля 60 против 120 единиц у газа. Чтобы мотор не пошел в «разнос», нужно снизить либо октановое число, либо степень сжатия.

Как видите реализация достаточно сложная, однако найдено два решения использования газа на дизельном агрегате.

Два принципа работы

Полная переделка. Способ спорный и не всегда эффективный как кажется на первый взгляд. Двигатель полностью переделывается с дизеля на газ. Минусом такого переоборудования является невозможность использования дизеля.

Агрегат модернизируют, чтобы он не вышел из строя, степень сжатия снижают до 12:1. Делается это для того, чтобы двигатель смог переварить октановое число в 120 единиц.

Устанавливается система поджога смеси, аналогично бензиновым агрегатам, то есть устанавливаются свечи. Такой мотор уже никогда не вернется к дизельному топливу. Еще одним минусом является цена такой переделки, она действительно велика.

Комбинированный принцип работы Dual Fuel. Легкореализуемый и недорогой вариант. Здесь нет полного отказа от дизельного топлива. В цилиндры подается как дизель так и газ попеременно.

Чтобы газ поджегся используется дизельное топливо. Ведь свечей здесь просто нет.

Принцип работы:

• двигатель запускается на дизельном топливе;
• активируется газовая система, дизель сжимается—воспламеняется и в момент воспламенения в цилиндр подается газ, который загорается от уже воспламененного топлива;
• открываются клапана и сгоревшая смесь отводится;
• цикл повторяется.

установка газодизеля на авто в цена Кирове «АвтоКомфорт»

Компания «АВТОКОМФОРТ» является сертифицированным установщиком газовых систем для транспорта. Мы разрабатываем и внедряем решения по газификации коммерческого транспорта. 

Установка газодизеля – выгодный вариант экономии затрат на топливо, ведь природный газ стоит втрое дешевле дизеля (ДТ). Дооснащенный для работы с газом двигатель работает за счет внутреннего воспламенения газовоздушной смеси путем впрыскивания в цилиндр жидкого топлива. При езде с газодизелем используется 70% природного газа (метана) и лишь 30 % дизтоплива. Чтобы выполнить установку ГБО на дизель качественно и профессионально, достаточно обратиться в наш автосалон в городе Киров.

Как работает газодизель

Сегодня ГБО на дизеле можно двумя основными способами:

Переоснащение на 100% газ

Для перевода автомобиля на полное питание газом необходимо серьезно модернизировать двигатель. Поскольку метан имеет октановое число 120, степень сжатия дизельного двигателя для него является не совсем подходящей. То есть она слишком высока и требуется ее уменьшить до 12:1-14:1 во избежание детонации с последующим разрушением агрегата.

Также следует учесть, что газ самовоспламеняется при 700 °С, а для ДТ достаточно 320-380°С. Сжатие не приводит к самовоспламенению газа, поэтому цилиндры дополнительно оснащают устройством искрового зажигания по аналогии с бензиновыми моторами. Каждому автолюбителю понятно, что переделанный подобным образом двигатель невозможно вернуть в прнежнее состояние для работы на дизтопливе.

Однако существует и более легкий недорогой вариант, основанный на комбинировании режимов питания. Это и есть газодизель.

Газодизель Dual Fuel

Данный принцип использовался самим создателем дизельных моторов Рудольфом Дизелем. Принцип состоит в доминировании дизтоплива, однако частично оно заменяется газом (пропаном или метаном). При этом ДТ  поджигает тепловоздушную смесь, а сама степень замещения главного вида топлива дополнительным зависит непосредственно от нагрузки на двигатель и саму аппаратуру (родную дизельную или новую газовую). На сегодняшний день ведущие мировые производители создают системы, замещающие до 50% ДТ при совмещении с метаном, либо до 30 % при комбинировании с пропаном.

В остальных аспектах газодизели почти не отличаются от ГБО 4 поколения для бензиновых двигателей. Именно это определяет основные преимущества газодизельных систем.

Почему стоит установить газодизель

Газодизель можно устанавливать на грузовики, автобусы и сельхозтехнику. Кроме очевидной экономии затрат на топливо, к числу преимуществ оборудования относятся:

• Сокращение потерь топлива, поскольку газ не сливается с бака.
• Рост мощности и крутящего момента мотора на 20-30%.
• Автоматический возврат к использованию ДТ когда газ закончится.
• Отсутствие необходимости в значительном изменении конструктива двигателя.
• Сохранение гарантии у официальных дилеров.
• Увеличение интервалов для замены масла.
• Более мягкая работа двигателя без лишнего шума.
• Высокая (Евро-5) экологичность двигателя.
• Простота монтажа универсальных комплектов ГБО.
• Ускоренная установка за 1-2 дня.
• Возможность запуска мотора в условиях суровой зимы.

Установка ГБО позволит увеличить ресурс двигателя, поскольку природный газ не содержит вредных примесей. Вероятность накапливания смолянистых отложений в моторе практически нивелирована. Уровень токсичности выхлопа также сведется к минимуму, ведь у природного газа самые низкие показатели вредных выхлопов по сравнению с другими популярными видами топлива.

Цена установки газодизеля формируется в зависимости от типа автомобиля (внедорожника, грузовика, легкового авто). Кроме того может понадобиться монтаж нескольких баллонов. Цены на оборудование разных брендов также отличаются.

Монтаж осуществляется быстро – от 1 рабочего дня. Время установки также определяется типом автомобиля.

Из всего сказанного выше можно сделать вывод о целесообразности установки ГБО на дизель для грузовой автомобильной техники. Легковые машины с их малым расходом топлива и незначительными пробегами данный вариант не актуален. В то же время интенсивно работающие грузовики, ежедневно переезжающие на значительные расстояния, точно стоит перевести на газодизель.

Обратившись в наш центр в Кирове, вы сможете заказать установку газодизеля без лишних трудностей. У нас работает коллектив профессионалов, для которых нет неразрешимых задач. Мы поможем определиться с выбором ГБО и установим систему с соблюдением всех правил. У нас можно проходить техобслуживание и ремонт ГБО. Двухтопливные двигатели делают возможным передвижение автомобилей на соляре почти с полным ее замещением природным газом.

Масла и химия для автомобилей, работающих на газомоторном топливе

Перевод автомобилей с бензина на газ стал популярен еще 30 лет назад и тогда никто не задавался мыслью о том, что нужны специальные масла и дополнительные присадки. Но и автомобили были другими. Сейчас двигатели значительно усложнились и стали более требовательными к качеству бензина и смазочных материалов. Давайте рассмотрим основные особенности работы двигателя на газу, не экологию и не экономику. Бензин – высококалорийное топливо, обеспечивающее максимальную мощность двигателя. У газа теплотворная способность ниже, поэтому мощность двигателя на газу будет меньше, чем на бензине. И температура в камерах сгорания у бензина и газа разная. На бензине меньше, на газе выше. Это приводит к локальному перегреву клапанов, седел, верхней части цилиндров и поршней. Моторное масло также нагревается до более высоких температур именно на газу. Но есть и приятные моменты. Газ содержит значительно меньше, чем бензин, соединений серы и совсем не содержит ароматических углеводородов. То есть кислот от сгорания топлива образуется меньше и не требуется масло с высоким запасом щелочности для нейтрализации кислотных продуктов горения.

Все эти особенности позволяют сформулировать требования к моторному маслу, оптимально подходящему под автомобили, двигатели которых большую часть времени работают на газу.  Масло должно обладать запасом термостойкости, для длительного противостояния повышенным температурам, а также сниженной щелочностью. Высокая щелочность при работе на газу просто не нужна, а высокая зольность щелочных масел, напротив, может привести к повышенному износу двигателя. То есть, для работы на газу нужны малозольные масла с высокой температурой вспышки и хорошей высокотемпературной стабильностью. Ничего не напоминает? Именно такие масла требуются для современных дизельных двигателей с сажевым фильтром.  Таким образом, для современного газового двигателя не нужно разрабатывать какой-то специальный смазочный материал, все уже сделано. Именно поэтому целая линейка малозольных масел, производства Liqui Moly GmbH – линейка Тор Тес, получила рекомендации к использованию в газовых двигателях.  Особенности масел Liqui Moly Top Tec в использовании современной НС-синтетической базовой основы с высокой термической стабильностью и температурой вспышки. Пакеты присадок, примененные в маслах Тор Тес являются малозольными с низкой щелочностью, так называемые Mid SAPS&LowSAPS. Содержание серы, фосфора и цинка в этих маслах ограничено в соответствии с классификацией АСЕА С. Разнообразие сортов масел в линейке Тор Тес позволяет точно подобрать масло под любой современный двигатель.

Правильные моторные масла для газового двигателя, это еще не все, необходимое для их нормальной эксплуатации. Расход бензина на газовых автомобилях ничтожно мал, на бензине осуществляется только запуск и прогрев двигателя. Все остальное время бензин застаивается в закрытых форсунках и топливной рампе при рабочей температуре двигателя и без всякой циркуляции. Это идеальные условия для ускоренного осмоления топлива. Чтобы избежать закупорки смолами и нагарами неработающих форсунок, необходимо при каждой заправке добавлять  очищающие присадки, например: Liqui Moly Injection Reiniger Effectiv. Присадка очищает от нагара, смол и отложений различного характера. Сокращает выбросы вредных веществ, и расход бензина. Для любых конфигураций системы впрыска.

Перечисленные моторные масла и присадки дают возможность без проблем эксплуатировать любой автомобиль, адаптированный под газовое топливо.

ГБО на TSI — Центр ГБО

Перевод двигателя с непосредственным впрыском на газомоторное топливо имеет ряд трудностей и особенностей.

Тут, прежде всего, стоит разобраться с тем, что такое сегодня бензиновый двигатель с непосредственным впрыском. Они имеют, как правило одну из маркировок TSI, TFSI, GDI, FSE он же D4.

Относительно недавно, появились системы с комбинированным впрыском. То есть на одном двигателе сразу две системы с распределенным и непосредственным впрыском.

Основное отличие его от двигателя со, ставшим уже традиционным, распределенным впрыском в том, что бензиновые форсунки впрыскивают бензин непосредственно в камеру сгорания, а не во впускной коллектор.

1. Впрыск происходит под очень высоким давлением. Это связано с тем, что впрыск происходит на такте сжатия, когда в цилиндре уже есть высокое давление воздушной смеси.
2. Часто, впрыск происходит послойно, то есть во время такта сжатия выпрыскивается несколько мелких доз топлива. Это сделано, чтобы снизить вероятность детонации и повысить общий КПД двигателя. Так же, это позволяет работать двигателю на обедненных смесях, что теоретически должно приводить к снижению расхода топлива.
3. Особенностью управления данными форсунками является высокое напряжение до 120 и более вольт. На обычном, распределенном впрыске 12 вольт.

1. Сложность конструкции.
2. Наличие ТНВД и высокого давления, более 20 МПа.
3. Сильное загрязнение впускного коллектора и впускных клапанов масляными отложениями (шламом), что приводит к снижению мощности, и раннему выходу из строя системы в целом.
4. Повышенная степень сжатия очень требовательна к качеству топлива.

При этом НЕ удалось в полной мере получить существенного снижения расхода топлива, относительно распределенного впрыска. Данные двигатели не обладают сколь-нибудь поражающей воображение топливной экономичностью. Поэтому, вопрос о переводе данных двигателей на газомоторное топливо стоит как нельзя актуально.

1. Управление бензиновыми форсунками высоким напряжением вынуждает использовать в системах ГБО ключи высокого напряжения.
2. Послойное смесеобразование усложняет вычисление общего объема количества газа за один такт сжатия.
3. Полностью отключить бензиновые форсунки нельзя, иначе это приведет к их перегреву, загрязнению и выходу из строя. Поэтому, большинство алгоритмов блоков ГБО подразумевают частичный впрыск бензина (в зависимости от режима работы двигателя, в среднем от 5% до 15%)

Именно по этим причинам для двигателей с непосредственным впрыском системы ГБО разрабатываются под конкретную серию двигателя. Либо несколько типовых двигателей, но с разными прошивками ПО.

Всё это, конечно же, относится к поколению ГБО 4+. Более перспективными являются системы 6 и 7 поколений. В этих системах газ впрыскивается в жидком состоянии сразу в камеру сгорания. Она обладает большим количеством преимуществ по сравнению с поколением 4+, как то:

1. Запуск на холодную производится сразу на газе.
2. Отсутствует необходимость довпрыска бензина для очистки и охлаждения бензиновых форсунок.
3. Отсутствует необходимость в заправке бензином в принципе.
4. Существенный рост мощности на «низах».

Но все эти достоинства перечеркиваются пока:

1. Очень высокой ценой установки
2. Низкой надежностью
3. Невозможностью использования метана в качестве топлива.

Тем не менее есть

1. Естественно, это экономия денежных средств, так как стоимость газа в два раза ниже, чем стоимость бензина. И даже, несмотря на то, что частично выпрыскивается бензин, общая экономия превышает 40%.
2. Использование газа существенно повышает детонационную стойкость смеси и исключает полностью детонацию, при высокой степени сжатия на данных двигателях. Даже если вы заправитесь не очень качественным бензином, в газо-бензиновом режиме детонации не будет. Октановое число пропан-бутановой смеси 105, а метана 115.
3. Смесь сгорает плотнее и лучше. Это снижает количество бензина, попадающего в масло и разжижающего его. Существенно продлевает срок службы масла, катализатора и лямбда зондов.
4. Двигатель работает тише и увереннее. Без потери мощности.

Наша компания давно и плодотворно занимается переоборудованием автомобилей с непосредственным впрыском на газомоторное топливо. Масса довольных клиентов экономят существенные средства ежемесячно, при этом наслаждаясь всеми преимуществами таких двигателей.

| Глобальная база знаний NGV

, работающие на природном газе, подходят для широкого спектра применений, включая вилочные погрузчики, седаны, легкие коммерческие автомобили, грузовики большой грузоподъемности, автобусы, морские суда, даже железнодорожные локомотивы и самолеты.

Чистые свойства природного газа и отсутствие твердых частиц часто снижают износ двигателя. Некоторые операторы сообщают о увеличении интервалов обслуживания и замены масла, что еще больше снижает эксплуатационные расходы.

доступны в различных форматах, но обычно относятся к следующим категориям:

Honda Civic GX имеет специальный двигатель, работающий на природном газе

Специальный двигатель использует природный газ в качестве единственного источника топлива.Преимущество специального двигателя заключается в том, что он «оптимизирован» для работы на природном газе, что обеспечивает максимальную эффективность и оптимальные выбросы. Эти двигатели иногда называют двигателями с искровым зажиганием.

Некоторые специализированные автомобили также оснащены резервным баком для бензина, который может использоваться, если в автомобилях заканчивается природный газ. Поскольку автомобиль оптимизирован для работы на природном газе, его следует использовать только для коротких поездок, а не на регулярной основе.

Двухтопливные двигатели работают на природном газе или (или другом искровом топливе, таком как этанол).Двухтопливные двигатели доступны либо в качестве переоборудования для вторичного рынка, либо в качестве оригинального автомобиля в автосалоне.

(Примечание. Биотопливо обычно использует бензин для воспламенения при включении двигателя, поэтому для успешной работы всегда требуется небольшое количество бензина.)

В двухтопливном двигателе используется смесь природного газа и дизельного топлива, при этом смесь природного газа и воздуха воспламеняется «пилотом» дизельного топлива. Дизельное топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания, в то время как газ вводится в воздухозаборник посредством карбюрации или впрыска газа.

Смесь природного газа и дизельного топлива варьируется в зависимости от нагрузки и рабочего цикла двигателя, от 80% до 0% газа. При более низких нагрузках двигателя потребление дизельного топлива обычно выше, тогда как при более высоких нагрузках двигателя можно использовать более высокую долю газа. Двухтопливные двигатели обычно являются результатом преобразования дизельного двигателя и имеют то преимущество, что они не полностью зависят от природного газа в качестве топлива. Таким образом, если у транспортного средства заканчивается природный газ или он находится вдали от доступного источника газомоторного топлива, он может работать только на дизельном топливе.

Относительно недавняя технологическая разработка, трехтопливное транспортное средство сочетает в себе транспортное средство, работающее на «гибком топливе», и транспортное средство, работающее на природном газе. Транспортное средство с гибким топливом использует бензин и этанол либо исключительно, либо в смеси. Таким образом, трехтопливное транспортное средство может работать на бензине, этаноле (или обоих) или природном газе.

Трехтопливные автомобили впервые вышли на рынок в 2005 году в Бразилии, где для транспорта широко используются как этанол, так и природный газ.

Общая топливная система с HPDI (Изображение: Westport)

Запатентованная технология, разработанная Westport Innovations (Канада).Технология HPDI предполагает впрыск дизельного топлива и газа под высоким давлением непосредственно в камеру сгорания в конце такта сжатия. Подобно двухтопливному двигателю, HPDI полагается на дизельное топливо для сгорания. Система отличается от двухтопливной системы тем, как смешиваются виды топлива, и, как сообщается, по сравнению с эквивалентным дизельным двигателем обеспечивает такую ​​же высокую мощность и крутящий момент при таком же или более высоком КПД.

Достигнута степень замещения дизельного топлива более 90%.Два топлива не смешиваются с всасываемым воздухом перед тем, как попасть в камеру сгорания, поэтому нет риска детонации двигателя и, следовательно, нет необходимости снижать степень сжатия и максимальный выходной крутящий момент. По сравнению с дизельным топливом, непосредственно впрыскиваемый природный газ горит с более низкой адиабатической температурой пламени и имеет низкую склонность к образованию углеродных частиц и, следовательно, дает преимущества в отношении выбросов закиси азота (NOx) и твердых частиц (PM), которые обеспечивают более тщательную разработку продукта. гибкость, позволяющая разработчикам силовых агрегатов повысить потенциальную производительность и ценность для потребителей.(Источник: Westport)

Информацию о различных методах сгорания и впрыска можно найти на странице «Технология двигателя».

Автомобиль, работающий на природном газе — обзор

Ниже приводится сводка и сравнение существующих альтернативных автомобилей.

Аккумуляторные электромобили (EV1), гибридные автомобили и автомобили, работающие на природном газе, были недавно представлены публике. В настоящее время для общественности США доступен только электромобиль EV1 (Oldham, 1997). NECAR III — это концептуальный автомобиль, использующий паровой риформинг метанола для подачи водорода в элемент (Anon, 1997).Prius — это параллельный гибридный электромобиль, в котором и мотор, и двигатель могут вращать колеса (Yamaguchi, 1998). P2000 — это концептуальный гибридный электромобиль (Bucholtz, 1997).

В таблице 7.7 показана эффективность автомобиля, скорректированная до миль на галлон (км на литр) эквивалентной энергии бензина. Вышеуказанные показатели HEI, PWR и MPG / kmPL рассчитаны на основе информации, приведенной в источниках. Расстояние между скважинами и колесами MPG рассчитывается путем умножения «MPG транспортного средства / kmPL» в Таблице 7.7 на расчетную эффективность этапа 1.P2000 использует дизельное топливо (эффективность дизельной ступени 1 предполагается равной 0,86 или равной КПД ступени 1 для бензина). Prius использует бензин. NECAR III модернизирует бортовой метанол. В таблице 7.7 предполагается, что метанол производится из природного газа с КПД 65% (Boroni-Bird, 1995). Prius имеет невероятно низкий показатель HEI — 0,216 Вт · ч / (кг · км). Это соответствует эффективности преобразования топлива 46%, если принять значение HEI100, равное 0,10 Вт · ч / (кг · км). В целом, эти автомобили настолько эффективны, насколько предсказывают модели.Резюме сравнительной эффективности различных альтернатив стандартному легковому автомобилю показано в таблице 7.8 (Brekken and Durbin, 1997).

Таблица 7.7. Производительность существующих альтернативных автомобилей и будущих концептуальных автомобилей (SAE 1998)

HEI = энергоемкость перевозки (Вт · ч / кг · км)

PWR = отношение мощности к весу (Вт / кг)

MPG = мили на галлон или kmPL = километры на литр

U.S галон = 3,785 л

Таблица 7.8. Сравнительная эффективность различных альтернативных топливных систем для пятиместного автомобиля с запасом хода 372 мили (600 км) и двухместного автомобиля с запасом хода 93 мили (150 км)

В таблице 7.8 показаны мили (км) на галлон ископаемого топлива в скважине, а не количество галлонов, установленных в транспортном средстве. Это дает реальную меру экономии топлива. Для пятиместного автомобиля с запасом хода 600 км автомобиль на топливных элементах немного более эффективен, чем автомобиль, работающий на природном газе; однако это не жизнеспособная альтернатива. Технология недоступна и вряд ли когда-либо будет полезна для повседневной работы. Страшно рассматривать миллионы автомобилей, перевозящих водородное топливо, которое не только легко воспламеняется, но и при попадании в воздух может взорваться с незначительной энергией воспламенения в чрезвычайно широком диапазоне концентраций.Топливные элементы по своей природе дороги. В 1991 году сметная стоимость топливного элемента мощностью 75 кВт составляла 300 000 долларов. По оптимистическим оценкам стоимость топливной системы мощностью 75 кВт может быть снижена до 5000 долларов. Это можно сравнить со стоимостью обычного бензинового двигателя около 1000 долларов.

В таблице 7.8 рассматриваются альтернативные топливные системы для двухместного автомобиля с запасом хода 150 км. Обратите внимание, что по мере уменьшения дальности действия и полезной нагрузки уменьшаются потери веса тяжелого топлива для электромобиля, а эффективность значительно увеличивается с 11 до 61 миль на галлон (4.От 7 до 25,9 км / л), а бензиновые и гибридные электромобили — от 20 до 32 миль на галлон (от 8,5 до 13,6 км / л). Точно так же автомобиль, работающий на природном газе, с более тяжелыми баками для хранения топлива, разгоняется от 30 до 51 миль на галлон (от 12,8 до 21,7 км / л). В случае использования этилового спирта в качестве автомобильного топлива, называемого «возобновляемым заменителем бензина», на самом деле он тратит нефть. Хорошо известно, что для производства алкоголя из сельскохозяйственных культур, таких как кукуруза, требуется более одной трети нефти, получаемой из растениеводства и переработки, чем спирт может заменить.Цена этилового спирта в насосе должна быть субсидирована (54 цента за галлон) правительством США (Brekken and Durbin, 1997).

Практически не менее эффективен, чем автомобиль на топливных элементах, и имеющийся автомобиль, работающий на природном газе. В мире эксплуатируется около 1,4 миллиона таких автомобилей, из них только ок. 40000 человек в США. Подавляющее преимущество автомобилей, работающих на природном газе, совершенно очевидно. Такой двигатель производит примерно на треть меньше углекислого газа и обеспечивает исключительно чистое сгорание.Компания Honda недавно представила прототип автомобиля, работающего на природном газе, с выхлопными газами, которые в некоторых городах были чище, чем воздух. Природный газ особенно бережно относится к двигателям. Большая часть износа бензиновых двигателей происходит во время запуска и работы в холодном состоянии, когда подается избыточное топливо, чтобы преодолеть плохое испарение холодного бензина. Этот избыток топлива смывает смазку со стенок цилиндров, увеличивая износ двигателя. Газообразное топливо не требует лишнего топлива в холодных условиях. Автомобили, работающие на природном газе, проехали 500000 миль (805.00 км) без заметного износа двигателя. Что наиболее важно, повсеместный переход с бензина на природный газ решит нефтяную проблему и освободит США от оков, связывающих их с нестабильными нефтедобывающими странами. Для химического сырья достаточно отечественной нефти. Внутренние запасы природного газа огромны, дешевы и достаточны для всех транспортных нужд в следующем столетии.

Наши проблемы с загрязнением воздуха и импортом нефти продолжаются, несмотря на сокращение выбросов и повышение эффективности транспортных средств с 1970 года (Brekken and Durbin, 1998).Федеральные стандарты выбросов снизили средние выбросы автомобилей более чем на 90 процентов на милю с 1970 года. Средняя экономия топлива автомобильного парка США увеличилась с 13,5 миль на галлон (5,7 км / л) в 1970 году до 21,5 миль на галлон (9,7 км / л). в 1994 году. С 1970 по 1994 год регистрация автомобилей в США росла в среднем на 2,1 процента в год. Среднее годовое количество миль, пройденных одним транспортным средством, увеличивалось на 0,7 процента в год с 1970 года до в среднем 13 186 миль (21 200 км) в 1994 году. В 1994 году американские автомобили совершали в среднем 13 поездок в неделю и 347 миль (558 км) в неделю — и то и другое. самый высокий в мире.Дешевый бензин — одна из важнейших причин, по которой мы так много ездим на автомобилях. Повышенное налогообложение в Европе и Японии объясняет в три или более раза более высокие цены по сравнению с бензином, продаваемым в Америке (Davis and McFarlin, 1996).

Недорогое топливо также влияет на дизайн автомобиля и предпочтения потребителей. Транспортные средства становятся все больше, а удельная мощность PWR растет. База данных EPA по статистике транспортных средств показывает, что средний PWR новых моделей автомобилей в США.S. увеличился на 30 процентов с 1986 по 1997 год. Быстрый рост внедорожников является ярким примером нынешней популярности больших мощных транспортных средств (Агентство по охране окружающей среды США, Управление мобильных источников).

В 1997 модельном году автомобили США в среднем расходовали 24,3 миль на галлон (10,3 км / л). Эти же автомобили в среднем увеличили бы 28,3 миль на галлон (12 км / л), на 4,3 миль на галлон (1,8 км / л) или на 18%, если бы они весили и имели PWR, равный среднему значению автомобиля 1986 модельного года. Те же данные также показывают, что уменьшение веса на 100 кг автомобиля 1997 года выпуска увеличивает эффективность на 1.7 миль на галлон (0,7 км / л) Повышение экономии топлива на 7,1% для автомобиля с постоянной мощностью PWR. Уменьшение PWR для транспортных средств в 1997 году на 10% увеличивает эффективность в среднем на 0,5 миль на галлон (0,2 км / л), улучшение экономии топлива на 2,2% (Агентство по охране окружающей среды США, Управление мобильных источников). Потребители требуют и покупают более крупные и мощные автомобили, и эта тенденция вряд ли изменится когда-либо в ближайшем будущем, если бензин будет дешевым. Увеличенный вес и мощность транспортного средства будут по-прежнему препятствовать тому, чтобы повышенная эффективность двигателя трансформировалась в повышенное потребление топлива транспортным средством.Выбросы от транспортных средств продолжают снижаться, но увеличенный пробег транспортных средств и небольшая доля используемых транспортных средств с неисправным оборудованием для борьбы с загрязнением продолжает приводить к загрязнению воздуха (Calvert et al., 1963). Таким образом, стремление к созданию еще более чистых и эффективных альтернативных транспортных средств продолжается. Этот толчок необходимо будет усилить в будущем, поскольку альтернативные автомобили в настоящее время занимают лишь 0,2% рынка США (US DOE, 1995).

Плюсы и минусы двигателей, работающих на природном газе

Автомобили, работающие на природном газе, меняют транспортную отрасль, особенно для транспортных средств.Сегодня на дорогах находится более 175 000 автомобилей, работающих на природном газе, и более 23 миллионов автомобилей по всему миру. Подавляющее большинство этих транспортных средств — это автомобили большой грузоподъемности с большим пробегом, предназначенные для дальних поездок и перевозки.

, работающие на газомоторном топливе, обладают рядом преимуществ, которые делают их привлекательными, особенно в качестве транспортных средств для автопарка. Вот некоторые из этих преимуществ:

• Использование природного газа в топливе больше и эффективнее: США — производитель природного газа номер один в мире.Наши поставки составляют более 90 лет, что обеспечивает большую стабильность цен на природный газ, чем на бензин или дизельное топливо. Природный газ также более экономичен, чем бензин. Он содержит меньше углеводородов и имеет октановое число 130, что способствует увеличению сгорания и эффективности двигателя. В двигателе, работающем на природном газе, он может использоваться в двух формах: сжатый природный газ (КПГ) или сжиженный природный газ (СПГ).
• Транспортные средства на газомоторном топливе лучше для окружающей среды : На автомобили большой грузоподъемности приходится 50% всех выбросов смога и 20% всех парниковых газов, связанных с транспортом, несмотря на то, что они составляют всего 7% от общего дорожного движения.Это много. Недавнее исследование инженерного колледжа Калифорнийского университета в Риверсайде показало, что дизельные двигатели выделяют в пять раз больше выбросов NOx (диоксида азота и оксида азота), чем газомоторные автомобили.
• Газомоторных автомобилей больше, чем вы думаете. Хотя найти на рынке потребительский автомобиль на газомоторном топливе может быть непросто, другие отрасли промышленности начали использовать газомоторные автомобили. Грузовики с большим пробегом, транзитные автомобили, мусоровозы и школьные автобусы — вот некоторые из транспортных средств, которые теперь используют двигатели, работающие на природном газе.Индустрия тяжелых грузовиков особенно полюбила газомоторные двигатели из-за их более низких затрат на топливо, улучшенной топливной эффективности и меньшего количества поломок. Заправочные станции расширились по всей стране, что позволяет крупным перевозчикам использовать экономию и эффективность транспортных средств на газомоторном топливе. Кроме того, теперь еще более доступно, чем когда-либо, найти подходящие газомоторные автомобили для вашего автопарка. Пятьдесят различных производителей в США производят 100 различных моделей автомобилей легкой, средней и большой грузоподъемности.

Преимущества природного газа как источника топлива и транспортного средства говорят сами за себя.А как насчет двигателей? Как двигатели, работающие на природном газе, обеспечивают такую ​​высокую топливную экономичность и экономию? Вот небольшая поломка двигателей, работающих на природном газе.

Двигатели, работающие на природном газе, работают аналогично дизельным и бензиновым двигателям, в которых используется двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием. Топливо хранится в баке, а затем впрыскивается в двигатель, где оно воспламеняется системой свечей зажигания, которая заставляет двигатель работать. Также существует три различных типа газомоторных двигателей:

• Выделено: Двигатели, полностью работающие на природном газе
• Двухтопливное топливо: Двигатели, которые могут работать на природном газе или бензине с раздельными топливными системами
• Двухтопливное топливо: Двигатели, работающие на природном газе, но использующие дизельное топливо для зажигания, обычно используются в транспортных средствах большой грузоподъемности

Газомоторные двигатели, работающие на КПГ, как правило, реже выходят из строя и со временем снижают затраты на техническое обслуживание.Топливные системы КПГ герметичны, поэтому вероятность потери или загрязнения топлива меньше. В случае разлива природный газ с меньшей вероятностью воспламеняется и легко смешивается с воздухом, поэтому он быстро рассеивается в окружающей среде. В сочетании с топливной экономичностью и экономией, присущими газомоторным двигателям, неудивительно, что многие автопарки начинают осваивать эту технологию.

Однако, как и у любой новой разработки, есть недостатки. Некоторые из проблем, с которыми все еще сталкивается широкое использование транспортных средств на газомоторном топливе, включают:

• Доступ для заправки: По сравнению с традиционными заправочными центрами по всей стране, заправочным станциям КПГ и СПГ еще предстоит пройти долгий путь.В настоящее время насчитывается 1680 станций СПГ, из которых запланировано еще 50, и 144 станции СПГ, из них 38 запланировано. Вот отличная карта распределения станций, на которой четко показаны большие территории, где может быть трудно заправиться.
• Хранение топлива: Транспортным средствам, работающим на газомоторном топливе, требуется больше места для хранения топлива, чем автомобилям с бензиновым или дизельным двигателем, особенно при использовании топлива КПГ. Цилиндры для хранения топлива могут сократить пространство для хранения в автомобиле. Однако баки для хранения топлива более долговечны, чтобы предотвратить разливы и разрывы.
• Это все еще развивающаяся технология. Несмотря на то, что популярность газомоторных транспортных средств растет, особенно в тяжелой транспортной отрасли, они все еще остаются относительно неизвестными. Пока не получат широкое распространение, разработка новых двигателей и инфраструктуры для поддержки газомоторных двигателей займет больше времени.
• Природный газ не является возобновляемым топливом. Несмотря на изобилие запасов в стране и сокращение выбросов, связанных с использованием природного газа, он по-прежнему является невозобновляемым источником топлива.В настоящее время в США есть запасы природного газа более 90 лет, если предположить, что потребление останется прежним. Если это число увеличится, предложение сократится быстрее, а цены могут вырасти. Влияние добычи природного газа на окружающую среду также велико и может сдерживать более широкое использование природного газа в качестве источника топлива.

Газомоторные двигатели представляют собой значительные изменения в транспортной отрасли. Хотя газомоторные двигатели не получили широкого распространения на уровне потребителей, отрасли тяжелого транспорта и транспорта с большим пробегом в восторге от этой технологии и ее возможностей.Чем больше мы узнаем о газомоторных двигателях и разработаем технологии и инфраструктуру для поддержки отрасли, тем крупнее она будет расти. Кто знает, сколько автомобилей будет работать на природном газе в ближайшие несколько лет? Это, безусловно, захватывающая перспектива, которая может помочь сократить выбросы и защитить нашу окружающую среду. Как ваш поставщик топлива и смазочных материалов, мы здесь, чтобы помочь, поскольку постоянно развиваются новые технологии, чтобы лучше соответствовать потребностям вашей отрасли.

Часто задаваемые вопросы об автомобилях, работающих на природном газе — Easton Utilities

Q.Что такое автомобиль, работающий на природном газе?
A. Автомобиль, работающий на природном газе (NGV) — это автомобиль, грузовик, фургон или автобус, в котором в качестве топлива используется сжатый природный газ (CNG). Поскольку это не жидкое топливо, природный газ сжимается до 3000 или 3600 фунтов на квадратный дюйм, поэтому его можно хранить в стальных, алюминиевых, стекловолоконных или углеродных баллонах.

В. Как работают газомоторные автомобили?
A. Газомоторные автомобили работают как обычные автомобили с бензиновым или дизельным двигателем. Они сжигают в двигателе газообразную смесь топлива и воздуха; однако преимущество природного газа в том, что он уже является газом, что помогает двигателю работать чище.

В. Безопасны ли газомоторные автомобили?
A. Совершенно верно! Баллоны, в которых находится сжатый природный газ, значительно прочнее, чем бензиновые. Они выдержали испытания на удары и костры и соответствуют стандартам безопасности Министерства транспорта США или даже превосходят их. Даже в случае маловероятной утечки КПГ не будет образовывать горючие лужи на земле, как это делает другое топливо. Поскольку природный газ легче воздуха, в случае выброса он будет подниматься и рассеиваться.

В. Являются ли газомоторные автомобили более чистыми, чем автомобили с бензиновым или дизельным двигателем?
А.Сегодня газомоторные автомобили являются самыми чистыми из всех автомобилей, производимых в коммерческих целях. Фактически, газовые двигатели производят от 5 до 10 процентов выбросов, допустимых самыми строгими стандартами на сегодняшний день. Специальные газомоторные автомобили могут снизить выбросы окиси углерода (CO) в выхлопных газах на 70 процентов; оксидов азота (NOx) на 87 процентов и углекислого газа (CO2) на 20 процентов ниже, чем у автомобилей с бензиновым двигателем.

В. Как вы заправляете газомоторный двигатель?
A. Газомоторные автомобили заправляются либо в местах заправки, либо с помощью бытовых заправочных устройств:

• Места заправки топливом: Природный газ сжимается и подается в автомобили почти так же, как бензин.В этих местах будет предложен метод заправки «быстрой заправкой» или «заправкой по времени». Заправка с быстрой заправкой занимает от трех до семи минут. Заправка по времени обычно выполняется в течение ночи примерно за пять-восемь часов. Газомоторные автомобили удобны для автопарков, поскольку автомобили обычно возвращаются в одно и то же место каждую ночь для дозаправки. Список заправочных станций в США можно найти на сайте: www.eere.energy.gov/afdc/fuels/natural_gas_stations.html (сайт американских заправок, поддерживаемый Министерством энергетики США)
• Бытовые заправочные устройства: Предоставьте потребителям возможность заправки в ночное время.Эти устройства требуют подключения к электросети 240 В переменного тока / 60 Гц наряду со стандартным питанием природного газа, доступным в большинстве домов. Другие компрессоры немного большего размера, которые работают от 220 вольт, идеально подходят для предприятий с небольшим парком машин.

В. Сжатый природный газ дешевле?
A. В среднем стоимость природного газа составляет примерно одну треть от цены бензина на заправке. Природный газ продается в GGE или эквивалентах бензина в галлонах. GGE имеет такое же энергосодержание (124 800 БТЕ), что и галлон бензина.

В. Является ли природный газ топливом, производимым внутри страны?
A. Хотя в 2005 году Соединенные Штаты импортировали более 65 процентов используемой нефти, 97 процентов природного газа в США было добыто в Северной Америке (85 процентов из США и 12 процентов из Канады).

В. Сколько газомоторных автомобилей сегодня находится в пути?
A. В США около 140 000 газомоторных автомобилей, но во всем мире их более 8 миллионов.

В. Где я могу купить газомоторный автомобиль?
А.В настоящее время Honda, General Motors, Ford и Dodge имеют продукцию производителей оригинального оборудования (OEM), доступную в США

В. Существуют ли какие-либо государственные льготы или скидки?
A. Да.

В. Существуют ли какие-либо федеральные льготы или скидки?
A. Да, доступны определенные федеральные налоговые льготы и скидки. Узнайте больше о государственных и федеральных льготах здесь:

• www.afdc.energy.gov/laws
• https: // ngvamerica.org / grants-and-стимулы

В. Кому я могу позвонить для получения дополнительной информации?
A. Позвоните в Easton Utilities по телефону 410-822-6110.

NGV | Okaloosa Gas

Экологические преимущества транспортных средств, работающих на природном газе

Энергетическая безопасность, разнообразие видов топлива, сокращение выбросов и более низкие долгосрочные затраты — причины, по которым стимулирование более широкого использования природного газа в качестве транспортного топлива является разумным выбором для автопарков и потребителей . U.S. является крупнейшим производителем природного газа в мире, и, учитывая это изобилие, он скоро станет чистым экспортером, помогая другим странам повысить свою энергетическую безопасность. Имеет смысл использовать многие преимущества этого внутреннего ресурса за счет расширения его использования на транспорте. Транспортный сектор в значительной степени зависит от нефтяного топлива, и что касается тяжелых условий эксплуатации, существует несколько жизнеспособных альтернатив энергетическим паркам, кроме природного газа.

Факты о выбросах природного газа включают:

• Природный газ снижает выбросы углекислого газа (CO2) из ​​выхлопной трубы по сравнению с бензином и дизельным топливом на 26–27% соответственно просто потому, что он менее углеродоемкий, чем бензин и дизельное топливо.Природный газ состоит в основном из метана (Ch5) с химическим составом 4: 1 водорода по отношению к углероду (бензин имеет 8 атомов углерода, а дизельное топливо — 16).

• В пересчете от скважины к колесам (WTW) природный газ снижает общие выбросы парниковых газов на 11–17% по сравнению с дизельным топливом или бензином (см. Ниже).

• Современные газовые двигатели выделяют значительно меньше твердых частиц и оксидов азота (NOx), чем двигатели, произведенные всего несколько лет назад. Новые двигатели, работающие на природном газе с низким уровнем выбросов NOx, сокращают выбросы NOx, образующие озон, на 90% ниже, чем действующий стандарт EPA.

• Возобновляемый природный газ (RNG) все чаще используется автопарками, которые хотят еще больше сократить свои выбросы. ГСЧ производится на свалках, на очистных сооружениях, а также в системах удаления отходов животноводства и сельскохозяйственных культур. RNG классифицируется EPA как передовое биотопливо и целлюлозное биотопливо в соответствии со стандартом возобновляемого топлива. RNG может снизить выбросы парниковых газов WTW на 80–115% в зависимости от источника по сравнению с нефтяным топливом.

Обсуждение:

Сравнение выбросов, связанных с природным газом, с бензиновыми и дизельными автомобилями может дать разные результаты с учетом множества сложных факторов, включая предположения, касающиеся выбросов метана выше по течению и топливной эффективности конкретных рассматриваемых транспортных средств.Анализ WTW показывает, что газомоторные автомобили, работающие на обычном сжатом природном газе, обеспечивают снижение выбросов парниковых газов на 17% по сравнению с автомобилями, работающими на дизельном топливе (предполагается, что коэффициент GWP 25 для метана, 100-летний период времени, 7% -ный штраф за экономию топлива для природного газа. ).

Недавние исследования и анализ показывают, что дополнительные сокращения от системы природного газа могут быть реализованы рентабельно и что большая часть происходящих выбросов является результатом супер-эмиттеров или резко выделяющихся источников.EPA имеет ряд новых нормативных требований, которые также позволят дополнительно сократить выбросы природного газа в процессе добычи.

Новые технологии и инновации также способствуют развитию двигателей, работающих на природном газе. Cummins Westport устанавливает закрытые картеры на двигателях нового модельного года, что еще больше снизит выбросы метана от транспортных средств на 70%. Газомоторные автомобили, эксплуатируемые в Европе, уже используют эту технологию, и ожидается, что в ближайшем будущем она будет адаптирована для большинства тяжелых двигателей, работающих на природном газе.Производители малотоннажных автомобилей, работающих на природном газе, могут еще больше сократить выбросы парниковых газов, воспользовавшись октановым числом природного газа, близким к 130, и оптимизируя двигатели, чтобы в полной мере воспользоваться этими свойствами. Оптимизированные двигатели, работающие на природном газе, могут обеспечить повышение эффективности, которое превосходит бензиновые и даже дизельные двигатели в будущем
.

Как упоминалось ранее, возобновляемый природный газ (ГСЧ) растет на рынке газомоторного топлива. Сегодня, по оценкам, 20% всего природного газа, используемого для автомобильного транспорта, составляет ГСЧ.Исходя из этой оценки, природный газ, используемый на транспорте, уже обеспечивает общее сокращение выбросов парниковых газов примерно на 30% (с учетом показателей CI LFG CA LCFS, штрафа за 7% экономии топлива и 100-летнего периода GWP).

Транспортные средства, работающие на природном газе, снижают уровень выбросов для автопарков и потребителей

• Современные автомобили, работающие на природном газе, работающие на обычном природном газе, обеспечивают на 11-17% меньше выбросов парниковых газов, чем аналогичные автомобили с дизельным и бензиновым двигателем.

• Учитывая, что 20% топлива, используемого в транспортных средствах, работающих на природном газе, составляет возобновляемый природный газ, это преимущество возрастает до 30%.

• Будущие усилия по оптимизации двигателей и транспортных средств, работающих на природном газе, повысят эффективность и обеспечат дополнительное сокращение выбросов за счет использования преимуществ природного газа.

• Автомобили, работающие на природном газе средней и большой грузоподъемности, обеспечат наиболее значительные преимущества, поскольку сегодня доступны решения для снижения выбросов парниковых газов в рыночном сегменте, где других вариантов мало.

• Увеличение использования транспортных средств, работающих на природном газе, поможет США выполнить свои обязательства в рамках COP21, в том числе добиться сокращения выбросов парниковых газов на 26-28% по сравнению с уровнем 2005 года в 2025 году.

• Возобновляемый природный газ открывает путь к значительному сокращению выбросов. Сегодня у автопарков уже есть возможность заключить контракт на замену части обычного природного газа, который они используют, или они могут перейти на 100-процентный возобновляемый природный газ.Автопарки, использующие 100% ГСЧ, могут компенсировать выбросы парниковых газов на 80–115%.

Преимущества и возможности автомобилей, работающих на природном газе

Будучи крупнейшим производителем природного газа в мире, Соединенные Штаты сегодня имеют огромную возможность использовать этот ключевой внутренний источник энергии в качестве транспортного топлива. Природный газ по своей природе является экологически чистым топливом, которое помогает флотам по всей стране снизить чистую прибыль и достичь целей в области устойчивого развития.Недавние объявления в секторах морского, железнодорожного и тяжелого машиностроения указывают на то, что они теперь также переходят на природный газ. Расширение использования природного газа в качестве транспортного топлива также имеет ряд важных политических преимуществ. Поскольку 33 штата Америки производят в изобилии природный газ, расширение использования этого ключевого источника энергии важно для экономики каждого штата, качества воздуха и энергетической безопасности. Государства могут сыграть важную роль в продвижении использования природного газа для транспортировки и в расширении рынка транспортных средств, работающих на природном газе (NGV).

Opportunity
Расход топлива на транспорте в США составляет 66 млрд куб. Футов в день, что представляет собой огромную возможность для природного газа заменить определенную долю дизельного топлива и бензина. Текущие области роста для газомоторных автомобилей включают в себя региональные перевозки тяжелых грузов, мусор, транзит, доставку грузов и услуг средней грузоподъемности, а также нефтегазовые операции. Тяжелые грузовые перевозки на дальние расстояния, морская, железнодорожная и тяжелая техника начинают набирать обороты и представляют еще большие возможности для снижения затрат и выбросов.

Изобилие
Сланцевая революция в сфере природного газа резко изменила положение США в мире и позволила США стать крупнейшим производителем природного газа в мире. Поставки природного газа находятся на рекордно высоком уровне, и Комитет по потенциальному газу (PGC) недавно оценил поставки в 2 853 триллиона кубических футов. Это означает, что запасы природного газа на 90 с лишним лет продолжают расти. Более двух третей штатов США обеспечивают это изобилие.

Преимущества
Природный газ — это бесцветный, нетоксичный и не вызывающий коррозии источник энергии без запаха, который имеется в изобилии и производится в США.S. При использовании в качестве топлива для транспортных средств он является экономичным, чистым и бесшумным, являясь отличной альтернативой бензину и дизельному топливу. Природный газ используется в качестве автомобильного топлива в двух формах: сжатый природный газ (КПГ) и сжиженный природный газ (СПГ). Увеличение использования внутреннего природного газа для транспортировки обеспечивает экономические выгоды и повышает нашу энергетическую безопасность за счет сокращения спроса на импортируемую нефть.

Рентабельность

• Природный газ не привязан к мировым ценам на нефть, что дает преимущество низкой стоимости, которое сохранится на десятилетия вперед.

• В последнее время КПГ и СПГ стоят примерно на 1,50–2,00 доллара меньше бензина и дизельного топлива, хотя в настоящее время эта разница в среднем на 0,40–0,75 доллара меньше, чем дизельное топливо.

• Товарная стоимость природного газа в процентах от общей стоимости поставленного топлива намного меньше, чем для бензина или дизельного топлива, что обеспечивает стабильность общей стоимости топлива для КПГ и СПГ.

• Дополнительные цены на газомоторные автомобили и конверсии снижаются, а инновации в топливных баках для КПГ и СПГ помогут снизить эти затраты.

• Природный газ состоит в основном из метана (CH₄) и почти полностью сгорает.

• Газомоторные автомобили обычно выбрасывают на 11–17 процентов меньше выбросов парниковых газов (ПГ), чем сопоставимые автомобили с бензиновым и дизельным двигателем на основе безвозвратного использования.

• При замене старых грузовиков и большегрузных автомобилей:

• Выбросы оксидов азота (NOx) снижаются на 75–95 процентов; и

• Содержание твердых частиц (PM10) в двигателях до 2007 года снижено на 95 процентов.

• Природный газ легче воздуха, поэтому быстро поднимается и рассеивается и не повреждает окружающие экосистемы и водные системы при сбросе.

• Новые двигатели, работающие на природном газе, производят выбросы NOx на уровне, приближающемся к выбросам транспортных средств с нулевым уровнем выбросов.

• Газомоторные автомобили

  на 80–90 процентов тише, чем аналогичные автомобили с дизельным двигателем.

• NGV соответствуют или превосходят стандарты EPA по парниковым газам и качеству воздуха.

Факторы успеха для роста рынка газомоторного топлива
Многие факторы влияют на рост рынка газомоторного топлива, но ключевыми компонентами являются наличие транспортных средств, заправочные станции и государственные программы стимулирования.На рынке транспортных средств средней и большой грузоподъемности есть много вариантов для автомобилей, работающих на КПГ и СПГ, но каждый из них сопряжен с дополнительными затратами, которые необходимо преодолеть.

За последние два года количество АЗС для КПГ и СПГ выросло на 17%. Рост станции продолжается в связи с ростом спроса на газомоторное топливо. Однако для активного рынка газомоторного топлива необходимо больше станций и транспортных средств на каждую станцию.

Что государства могут сделать для расширения рынка газомоторного топлива
Хотя природный газ более рентабелен, чем большинство других видов топлива для транспорта, дополнительные затраты на автомобили и строительство станций значительны, что оправдывает необходимость стимулов.К сожалению, на федеральном уровне налоговые льготы получают только электромобили. Во многих случаях государства прилагают все усилия, чтобы поддержать возможности для газомоторного транспорта, предоставляя стимулы. Необходимые политики, которые могут предоставить штаты, включают:

• гранты на газомоторное топливо и / или налоговые льготы;

• Акцизный налог и метод продажи на основе единиц в галлонном эквиваленте бензина и дизельного топлива (GGE и DGE);

• Освобождение от дополнительного налога с продаж — автопаркам не нужно платить больше налогов, чтобы купить автомобиль, который лучше для окружающей среды, чем автомобили с бензиновым или дизельным двигателем; и

• Дополнительное освобождение от веса тяжелых газомоторных транспортных средств (добавьте 2000 фунтов.до допустимого предела).

Заключение
США и их штатам повезло, что они обладают огромными ресурсами природного газа. Отрасль природного газа обеспечивает рабочие места, доходы землевладельцам и правительствам, широкие экономические выгоды для сообществ и инвестиции работников отрасли в государство и их сообщества. Расширенное использование этого внутреннего ресурса будет еще больше помогать государствам за счет снижения затрат на топливо и выбросов вредных загрязнителей, а также за счет обеспечения большей энергетической безопасности.

За дополнительной информацией обращайтесь:

Сделайте решительное влияние на качество воздуха сегодня

Выделение средств на развертывание транспортных средств, работающих на природном газе с низким уровнем выбросов NOx, — лучший способ обеспечить немедленное и рентабельное сокращение выбросов NOx и улучшение качества воздуха. Около 40% американцев подвергаются вредному воздействию озона и твердых частиц. Целевой фонд по смягчению воздействия на окружающую среду Volkswagen в размере 2,9 миллиарда долларов предоставляет каждому штату невероятную возможность оказать немедленное и ощутимое влияние на качество воздуха, нацелившись на автомобили средней и большой грузоподъемности, являющиеся основным источником этих токсичных загрязнителей воздуха почти в каждом мегаполисе.

Устойчивое развитие:

NVG предлагают самые экологически чистые двигатели для тяжелых грузовиков в мире

Двигатели средней и большой мощности, работающие на природном газе, обеспечивают непревзойденное сокращение выбросов оксидов азота (NOx), образующих смог. В 2015 году революционный двигатель, работающий на природном газе, был сертифицирован Агентством по охране окружающей среды США и Калифорнийским советом по воздушным ресурсам на 90% ниже действующего стандарта по выхлопу EPA и на 90% ниже самого чистого дизельного двигателя. Грузовик с этим двигателем имеет профиль выбросов, эквивалентный профилю выбросов тяжелого аккумуляторного электрического грузовика.

Ответственный:

Доллар за доллар, газомоторные автомобили обеспечивают наиболее экономичное сокращение выбросов NOx

Приведенные ниже расчеты предполагают развертывание самой чистой коммерчески доступной модели для каждого приложения. Финансирование транспортных средств, работающих на природном газе, приведет к наибольшему общему сокращению выбросов NOx.

В наличии

NGV коммерчески доступны сегодня для всех приложений, отвечающих требованиям для финансирования

NGV коммерчески доступны от традиционных производителей грузовиков и автобусов с налаженной сетью продаж и обслуживания.Варианты модернизации и ремонта также доступны от множества производителей.

Приложения включают:
• Бетономешалка
• Городской грузовик для доставки
• Обычный фургон
• Самосвал
• Топливный грузовик
• Тяжелый полуприцеп
• Большой грузовой фургон
• Автобус
• Тележка
• Рефрижератор
• Мусоровоз
• Одноосный фургон
• Школьный автобус
• Маршрутный автобус
• Транзитный автобус
• Эвакуатор
• Коммунальный грузовик

Природный газ — это чистое, дешевое и широко распространенное транспортное топливо.

В настоящее время цены на природный газ могут быть на 0,75–1 доллар или более ниже, чем на дизельное топливо на заправке, при этом устойчивое ценовое преимущество, как ожидается, сохранится в течение десятилетий, как показано на диаграмме выше.

Помимо разницы в цене на топливо, цена на природный газ остается относительно стабильной по двум причинам. Во-первых, это отечественное сырье. Во-вторых, себестоимость природного газа составляет всего 23% от стоимости насоса, поэтому колебания цен оказывают минимальное влияние.

Напротив, примерно 60% стоимости дизельного топлива зависит от рыночной стоимости сырой нефти, которая в основном поступает из политически нестабильных регионов с высоким уровнем конфликтов.Когда цены на сырую нефть растут, цены на дизельное топливо повторяются, что может привести к значительным колебаниям затрат на топливо для автопарка.

Рекомендации по финансированию Volkswagen EMT

• Финансирование проектов транспортных средств, работающих на альтернативном топливе, которые позволяют максимально эффективно сократить выбросы NOx как для государственных, так и для частных автопарков

• Обеспечение более высоких уровней финансирования для двигателей средней и большой мощности, обеспечивающих снижение выбросов NOx выше, чем действующие стандарты EPA

• Целевое финансирование технологий, продемонстрировавших более низкие выбросы при использовании

• Определить приоритетность финансирования коммерчески доступных продуктов и проектов, которые готовы к запуску

• Сохраняйте гибкость в планах и используйте частные инвестиции, чтобы сэкономить деньги и получить больше альтернативных транспортных средств на дорогах

Автомобили, работающие на природном газе, уже сегодня могут выполнить все эти рекомендации!

Для получения дополнительной информации посетите: www.ngvamerica.org/vwsettlement

Выбросы метана от транспортных средств, работающих на природном газе в Китае

На дорогах CH

CH ₄ Выбросы от выхлопных газов и утечки из автобусов и такси на природном газе в Баодине и Шицзячжуане были измерены в нашей мобильной лаборатории, оснащенной датчиками с быстрым откликом. Мы измерили 26 часов в пути, пройдя около 600 км в этих двух городах в июне 2014 года (подробные сведения об инструментах и ​​пространственном охвате можно найти в дополнительной таблице 3 и дополнительном рис.3). Датчики с быстрым откликом (10 Гц) позволили использовать метод поиска шлейфа для измерения выбросов от транспортных средств на дороге. Несколько критериев, включая достаточные улучшения CO ₂ и CH ₄ , корреляции между CH ₄ и CO ₂ и видеозаписи, записанные на дороге, были разработаны для определения шлейфов от газомоторных транспортных средств. В дополнительном фильме 1 приведен пример дорожных измерений. Модель затяжки по Гауссу использовалась для исследования эффективности нашего метода по минимизации влияния выхлопа ближайших транспортных средств, и результаты показывают, что наш метод может значительно снизить помехи, вызванные выбросами от других транспортных средств ²⁸ .Используя метод «погони за шлейфом», нам удалось уловить выбросы от 73 автобусов на природном газе и 63 такси на природном газе во время полевой кампании. Наблюдаемые соотношения смешивания CH ₄ и CO ₂ использовали для получения отношений усиления и выбросов CH ₄ : CO ₂ . Затем коэффициенты выбросов были преобразованы в коэффициенты выбросов CH ₄ для конкретных видов топлива. Аналогичные методы использовались для оценки выбросов NH ₃ от транспортных средств ^29,30 . Более подробную информацию и обсуждение неопределенности метода можно найти в разделе «Метод» и Дополнительном обсуждении.На рисунке 2 показаны коэффициенты выбросов CH ₄ для дорожного топлива (представленные в процентах от потребленного природного газа), полученные на основе коэффициентов выбросов CH ₄ : CO ₂ , измеренных в Китае, а также ранее сообщенных коэффициентов выбросов.

Прямоугольники и усы для наших наблюдений показывают 5-й, 25-й, 50-й, 75-й и 95-й процентили наблюдаемых КВ.Черные точки и столбцы показывают средние значения и стандартные ошибки соответствующих EF, измеренных в Китае. Черные точки и столбцы показывают средние значения и стандартное отклонение (S.D.) соответствующих EF, измеренных в Китае. На этикетках указаны номера независимых образцов (транспортных средств), использованных для получения EF, и стандартные ошибки. Красные точки и столбцы показывают значения соответствующих КВ с поправкой на выбросы и сезонность для Китая. Серые точки и столбцы показывают средние значения и стандартные ошибки соответствующих EF, измеренных в других регионах.Звездочка и соответствующая полоса показывают расчетный EF и его неопределенность для тяжелых грузовиков, работающих на природном газе, оснащенных двигателем с обедненным горением и катализатором окисления (определение неопределенности можно найти в разделе о методах). Xie et al. и Guo et al. измеренные общие выбросы углеводородов (THC) вместо CH ₄ ^23,52 . Мы преобразовали их результаты в выбросы CH ₄ , предполагая, что 90% THC составляет CH ₄ , как было предложено Xie et al. и Hu et al. ^23,52 . Наблюдаемый EF для большегрузных автомобилей на 85% выше текущего стандарта (Китай V).«LB + OC», «SM + TWC», «SM + TWC w. CC »,« HPDI »и« HPDI w. DV »обозначает двигатель с обедненным горением с катализатором окисления, стехиометрический двигатель с трехкомпонентным катализатором, стехиометрический двигатель с трехкомпонентным катализатором с выбросами из картера, прямым впрыском высокого давления (HPDI) и HPDI с динамической вентиляцией выбросов. Исходные данные представлены в виде файла исходных данных.

Шестьдесят три такси NG с четкими обозначениями NGV были отобраны для представления легковых автомобилей NGV в Китае, у которых средний EF равнялся 1.7 ± 0,5%. EF в 16 раз выше, чем значения, указанные для легких газомоторных транспортных средств в США и ЕС (0,10 ± 0,3%), но EF согласуется с EF выхлопной трубы CH ₄ , измеренным в выхлопных газах такси с природным газом Hu et al. . ²³ (1,7 ± 0,8%). CH ₄ EF, измеренный для 73 автобусов NG в Китае, составляет 2,9 ± 0,5%, что на 90% выше предела CH ₄ китайского стандарта V для большегрузных автомобилей ³¹ . Мы смогли различить автобусы, работающие на сжиженном природном газе (СПГ) и сжатом природном газе (КПГ), проверив этикетку автобусов.Статистически значимой разницы между КЭ автобусов СПГ (39 автобусов, 2,8 ± 0,4%) и автобусов, работающих на КПГ (34 автобуса, 3,1 ± 0,5%), обнаружено не было. Автобусы NG в этих двух городах были оснащены двигателем LB и OC, и они были сертифицированы по стандартам China VI и China V. соответственно. Мы также наблюдали низкие выбросы NH ₃ от автобусов, работающих на природном газе (дополнительный рис. 4), что согласуется с описанной картиной для газомоторных транспортных средств с двигателем LB с OC ^32,33 . Наблюдаемый EF автобусов NG больше согласуется с общим EF на дороге CH ₄ , измеренным Hu et al. ²³ (3,0 ± 0,5%), чем наблюдаемый EF легких газомоторных транспортных средств. Чтобы проверить наш метод, мы провели дополнительные измерения, следя за автобусами NG в Атлантик-Сити, США, весной 2015 года. Наблюдаемый EF согласуется с ранее сообщенными выбросами выхлопной трубы CH ₄ для автобусов NG в США, а также CH ₄ выбросов, используемых в модели GREET ¹⁸ .

Оценка выбросов CH

Идентификация грузовиков NG в Китае была более сложной задачей, чем автобусы NG, поскольку они не имели такой четкой маркировки, как автобусы NG.Следовательно, мы не смогли вывести CH ₄ EF для тяжелых грузовиков NG, используя наши наблюдения. Наше исследование показывает, что грузовики NG, сертифицированные для Китая IV и V от основных производителей в Китае, оснащены аналогичными двигателями LB и OC, но с немного большим рабочим объемом, чем двигатели автобусов NG (дополнительная таблица 4). Этот тип двигателя редко используется на грузовиках в других странах, и поэтому о грузовых автомобилях NG, оборудованных двигателями LB, не сообщалось о CH ₄ EF. Предыдущие исследования показали, что условия вождения транспортных средств могут иметь большее влияние на выбросы CH ₄ , чем шасси ^2,19 .Сравнивая EF CH ₄ , сообщенные для автобусов и грузовиков NG, оснащенных аналогичными двигателями SM и TWC, мы не обнаружили существенной разницы как для выхлопной трубы, так и для картера. Выбросы CH ₄ (рис. 2 и дополнительная таблица 2) ^{33 , 34,35,36,37,38} . Таким образом, измеренные значения CH ₄ EF автобусов на природном газе используются для оценки выбросов CH ₄ от тяжелых грузовиков, работающих на природном газе. Так как грузовики NG могут ездить по шоссе чаще, чем автобусы NG, мы приписали большую ошибку нижней границе неопределенности EF грузовиков NG, которая равна неопределенности нижней границы ранее сообщенных CH ₄ EF LB двигатели с OC (рис.2 и Дополнительная таблица 2).

Вентиляционные выбросы и корректировка сезонности

Поскольку низкий уровень CO ₂ улучшения и корреляции между CH ₄ и CO ₂ улучшения соотношения смешивания используются для устранения ударов от других источников CH ₄ , наш метод может улавливать операции связанные с выбросами CH ₄ из выхлопных труб и картеров, но могут пропускаться спорадические события вентиляции непосредственно из бортовых топливных баков, которые не поступают в двигатель.Кларк и др. ¹⁹ обнаружили, что эти выбросы трудно охарактеризовать полевыми наблюдениями из-за большого объема метана, выбрасываемого в единичные события, и их прерывистого характера. Используя разницу в давлении в баке и уровне жидкого топлива (%) до и после вентиляции, они оценили, что удельный уровень выбросов в результате этих вентиляционных мероприятий составляет 0,1% от ПГ, потребляемого в США (около 8,4% от общего количества выбросов от насоса к колесам CH ₄ для газомоторных транспортных средств в США) ¹⁹ . Такой же уровень выбросов принят в нашем исследовании для учета выбросов в атмосферу.Наши наблюдения проводились в июне при средней температуре окружающей среды 30 ° C, что может недооценивать выбросы CH ₄ в холодное время года, особенно выбросы при холодном запуске. Среди рассмотренных исследований только в двух исследованиях сообщалось о выбросах CH ₄ при холодном запуске тяжелых газомоторных транспортных средств при низких температурах. Соотношение холодного и горячего запуска для EF CH ₄ при температуре около 0 ° C колеблется от 1,08 для автомобилей с EF для конкретного топлива 11,2% до 2,69 для автомобилей с EF для топлива 0.2% (дополнительная таблица 5) ^37,39 . Чтобы учесть потенциальное влияние выбросов при холодном запуске при низкой температуре, мы скорректировали наблюдаемые EF, используя соотношение выбросов при холодном / горячем запуске 1,5 и весовой коэффициент 14% для выбросов при холодном запуске, как указано в испытаниях. процедура для китайского стандарта VI (подробности см. в разделе «Метод»). Скорректированные EF составляют 1,9 [-0,7, +0,9]%, 3,2 [-0,8, +1,0]% и 3,2 [-1,7, +1,0]% для такси NG, тяжелых автобусов NG и тяжелых грузовиков NG. как показано красными точками и полосами на рис.2.

Технологические пути для китайского стандарта VI

На рисунке 2 также показаны EF для двигателей SM, оснащенных TWC и двигателями с прямым впрыском высокого давления (HPDI). Оба имеют потенциал соответствовать пределу CH ₄ китайского стандарта VI. Однако наблюдались высокие выбросы CH ₄ из картеров двигателей SM, поскольку NG мог проходить через зазоры между поршневыми кольцами и цилиндрами ¹⁹ . Если учесть выбросы картера CH ₄ , двигателям SM будет сложно соответствовать стандарту China VI, если не будет установлена ​​сложная закрытая система вентиляции картера (CCV) ² .Не сообщалось о выбросах картера CH ₄ для двигателей HPDI, но двигатели HPDI требуют сброса топлива под высоким давлением для уравновешивания давления природного газа и дизельного топлива, что приводит к динамическому сбросу выбросов CH ₄ ¹⁹ . Выбросы CH ₄ при динамической вентиляции могут намного превышать выбросы выхлопных газов CH ₄ при эксплуатации в городских условиях и могут быть эквивалентны выбросам из выхлопных труб при эксплуатации на шоссе ¹⁹ .

Выбросы парниковых газов от скважин к колесам газомоторных транспортных средств в Китае

Предыдущие исследования оценили выбросы парниковых газов WTW для газомоторных транспортных средств в Китае с ограниченным учетом выбросов CH ₄ от газомоторных транспортных средств (см. Дополнительную таблицу 6 для рассмотренных исследований) ^{14, 16,22} .Ou et al. ²² исследовали множественные пути СПГ и СПГ в Китае и сообщили об уровне утечки WTP около 0,6% потребляемого природного газа в модели анализа жизненного цикла Цинхуа. Huo et al. предположили, что технологии в Китае для производства и распределения КПГ и СПГ аналогичны технологиям, используемым в других регионах, и приняли нормы 1,93% природного газа, потребляемого для добычи и производства, и 0,007% газа, транспортируемого на км по трубопроводу из модели GREET ^16,18 . Разница в выбросах парниковых газов WTP между КПГ и СПГ (1%) ниже, чем разница, вызванная утечкой CH ₄ из трубопровода (стандартное отклонение 7%), поскольку расстояние транспортировки колеблется от 200 до 4400 км для разных провинций. .Таким образом, один и тот же коэффициент выбросов парниковых газов WTP (28 ± 6 CO _2экв. МДж ^-1 ) и одинаковый уровень утечки WTP CH ₄ (1,65 ± 1,05% потребляемого природного газа) используются как для СПГ, так и для КПГ. Общая скорость утечки WTP примерно такая же, как у CH ₄ EF маломощных NGV и на 40% ниже, чем CH ₄ EF тяжелых NGV (рис. 2).

Зависящие от расстояния КВ WTW GHG для газомоторных транспортных средств получены в этом исследовании путем объединения ранее сообщенных значений EF GHG выше по течению, расхода топлива, зависящего от расстояния, и скорректированных EF CH ₄ для газомоторных транспортных средств (показаны на рис.3). Неопределенность национального уровня WTW GHG EF для газомоторного топлива в Китае велика из-за различий в расстоянии транспортировки природного газа по трубопроводу (от 200 км до 4400 км). Для провинциального анализа, как показано Huo et al. ¹⁶ , погрешность можно уменьшить. При наблюдаемых выбросах CH ₄ маловероятно, что легковые газомоторные автомобили и автобусы, работающие на природном газе, сократят выбросы парниковых газов по сравнению с их аналогами. Для автобусов, работающих на природном газе, выбросы парниковых газов WTW, вероятно, будут выше, чем для автобусов с дизельным двигателем, даже если они удовлетворяют ограничению китайского стандарта VI CH ₄ из-за повышенного расхода топлива (дополнительная таблица 7).Переход с дизельных грузовиков на грузовики NG текущего поколения, оснащенные двигателями LB и OC, поскольку измеренные автобусы NG, вероятно, увеличит выбросы парниковых газов на 160 [−200, +180] г CO _2экв. км ⁻¹ . Только те, которые работают в основном на автомагистралях в регионах, близких к источникам, могут иметь более низкий WTW GHG EF по сравнению с дизельными грузовиками.

Панели a и b показывают выбросы парниковых газов между колесами для легких и тяжелых транспортных средств, соответственно, в Китае.Синие столбцы показывают выбросы парниковых газов WTW без учета CH ₄ . Зеленые и оранжевые полосы — эквиваленты CO ₂ для выбросов WTP CH ₄ и выбросов CH ₄ от газомоторных транспортных средств (для CH ₄ из потребления ископаемого топлива используется GWP 30 за период времени 100 лет. согласно IPCC AR5) ¹² . Что касается автомобилей и автобусов, то использование газомоторного топлива может не способствовать снижению выбросов парниковых газов. Грузовики, работающие на природном газе, соответствующие стандарту China VI, имеют более низкие выбросы парниковых газов по сравнению с грузовиками с дизельным двигателем.Черные полосы ошибок показывают высокие и низкие оценки, полученные с использованием распространения ошибок неопределенностей нескольких входных параметров (например, выбросы парниковых газов в течение жизненного цикла, коэффициенты выбросов CH ₄ и потребление топлива). Оценки неопределенности (стандартное отклонение, стандартное отклонение) отдельных параметров перечислены в дополнительных таблицах 1, 6, 7 и 11. Исходные данные представлены в виде файла исходных данных.

Для грузовиков, оснащенных двигателями SM и TWC или HPDI, выбросы парниковых газов WTW аналогичны выбросам дизельных грузовиков.Следует отметить, что расход топлива грузовиков с двигателями SM и TWC предполагается таким же, как у грузовиков с двигателями LB. Работа в обедненных условиях является эффективным способом повышения топливной экономичности по сравнению с чистой стехиометрической работой ⁴⁰ . Однако экономия топлива двигателей SM может быть значительно улучшена за счет работы двигателя с разбавленными смесями через системы рециркуляции выхлопных газов (EGR), которые также могут значительно снизить выбросы NO _x ^35,40 .Hajbabaei et al. ³⁵ сравнил расход топлива двигателя SM с системой EGR и двумя двигателями LB. Они обнаружили, что двигатель SM с системой рециркуляции отработавших газов имел очень похожий расход топлива по сравнению с двигателями LB. Для грузовиков NG, которые будут сертифицированы по стандарту China VI, двигатели SM, вероятно, будут использоваться с системой EGR, чтобы быть конкурентоспособными на рынке с точки зрения экономии топлива и соответствовать требованиям China VI NO _x лимит выбросов и лимиты расхода топлива China Stage 3 ⁴¹ .Тот же расход топлива был масштабирован на 0,95, чтобы приблизиться к расходу топлива двигателей HPDI, поскольку Thiruvengadam et al. ³² сообщил, что расход топлива двигателей HPDI был на 4% ниже, чем у двигателей SM с системами рециркуляции отработавших газов.

Если стандарт China VI строго соблюдается с реальными выбросами, такими же, как лимит выбросов CH ₄ , переход с дизельных грузовиков на грузовики с газом приведет к сокращению выбросов парниковых газов на 100 ± 150 г CO _2экв. км ⁻¹ и выше по течению CH ₄ утечки станут ограничивающим фактором для снижения выбросов парниковых газов WTW от газомоторных транспортных средств в Китае.Хотя обеспечение реальных выбросов в соответствии с сертифицированными пределами выбросов является сложной задачей, было показано, что технически это достижимо, по крайней мере, для выбросов NO _x от грузовиков Euro VI, которым стандарт Китая VI эквивалентен ²⁶ .

CH

Потребление природного газа в секторе транспорта, хранения и почты, о котором сообщается в Статистическом ежегоднике Китая (CSYB), не содержит подробной категориальной информации для оценки выбросов CH ₄ от газомоторных транспортных средств в Китае. Китай ⁴² .Таким образом, мы оценили потребление природного газа в такси, легких грузовых автомобилях (кроме такси), автобусах и грузовиках на природном газе в Китае как произведение количества транспортных средств (дополнительная таблица 1) и расхода топлива в зависимости от расстояния (дополнительная таблица 7). , и годовой пробег (дополнительная таблица 8). Четыре категории определяются на основе характеристик расхода топлива и выбросов, а также наличия данных о населении. На рисунке 4a показано расчетное потребление природного газа и зарегистрированное потребление природного газа в CSYB ⁴² .Личные малотоннажные газомоторные автомобили (малотоннажные легковые автомобили, за исключением такси, работающих на природном газе) должны быть исключены при сравнении расчетного потребления природного газа и заявленных значений CSYB, поскольку топливо, потребляемое личными транспортными средствами, не включается в сектор транспорта, хранения и почты в CSYB. ⁴³ . Сумма потребления природного газа такси, автобусами и грузовиками немного ниже, чем потребление, указанное в CSYB, поскольку потребление природного газа грузовыми судами включено в CSYB, но не включено в наши оценки. На 2017 год наша оценка ближе к заявленному потреблению CSYB, вероятно, из-за нехватки природного газа в Китае зимой 2017 года.В 2017 году автобусы и грузовики на природном газе потребляли около 70% от общего потребления природного газа на газомоторном топливе.

Расчетное (столбики или сплошные линии) и прогнозируемое (пунктирные линии) потребление ПГ ( a ), общие выбросы CH ₄ от газомоторных транспортных средств ( b ) и изменения выбросов парниковых газов WTW при переходе на газомоторные автомобили ( c ) в Китае с 2000 по 2030 год.Серая линия в точках и показывает потребление природного газа в секторе транспорта, хранения и почты, указанное в Статистическом ежегоднике Китая (CSYB). При сравнении расчетного потребления ПГ и потребления ПГ от CSYB следует исключить легковые автомобили (без такси) (голубая полоса в a ). Столбики ошибок в a и b и серая область в c указывают высокие и низкие оценки, полученные с использованием распространения ошибок неопределенностей нескольких входных параметров.Оценки неопределенности (стандартное отклонение, стандартное отклонение) отдельных параметров перечислены в дополнительных таблицах 1, 6, 7, 8 и 11. Исходные данные представлены в виде файла исходных данных.

Общие выбросы CH ₄ и изменения в выбросах парниковых газов WTW рассчитываются путем умножения соответствующих коэффициентов выбросов (выбросы вентиляции и сезонные колебания) на потребление ПГ (более подробную информацию см. В разделе «Метод»). На рис. 4b, c показаны оценочные и прогнозируемые общие выбросы CH ₄ от газомоторных транспортных средств в Китае и изменения в выбросах парниковых газов WTW при переходе на газомоторные автомобили от бензиновых и дизельных аналогов в период 2000–2030 годов.Годовые выбросы CH ₄ от газомоторных транспортных средств в Китае увеличились с 0,0014 [−0,0004, +0,0004] млн тонн в 2000 году до 0,77 [−0,28, +0,22] млн тонн в 2017 году. Переход на газовые двигатели увеличил выбросы парниковых газов на 83 млн тонн CO _{2 экв.} на 2000–2017 гг. Более 80% выбросов CH ₄ от газомоторных транспортных средств выбрасывается автобусами и грузовиками, работающими на природном газе, в 2017 году из-за их высокого расхода топлива и высоких коэффициентов выбросов. Следовательно, реализация ограничения CH ₄ китайского стандарта VI для большегрузных транспортных средств имеет решающее значение для снижения будущих выбросов CH ₄ от газомоторных транспортных средств.

Будущие сценарии

Три сценария были разработаны для оценки различных путей внедрения китайского стандарта VI. В таблице 1 перечислены основные особенности этих сценариев. Оценки численности населения адаптированы из прогноза Wu et al. ⁶ , где рассматривалась агрессивная электрификация для соответствующих парков (см. Дополнительную таблицу 9 для прогнозируемого количества транспортных средств для трех сценариев). Потребление топлива большегрузными автомобилями (как газомоторными автомобилями, так и обычными бензиновыми или дизельными автомобилями), приобретенными после 2021 года, снижается на 15% при условии успешного выполнения Китайского стандарта расхода топлива (Stage 3) ⁴¹ .

Сценарий с высоким уровнем выбросов представляет собой путь, по которому разрешается дооснащение легковых автомобилей. Кроме того, в этом сценарии предполагается, что ограничение CH ₄ стандарта China VI применяется слабо, что имело место для предыдущих стандартов, как показано здесь. Хотя двигатели LB с OC считаются технологией последнего поколения, они могут соответствовать ограничению NO _x китайского стандарта VI, если используется SCR ¹¹ .Если ограничение CH ₄ китайского стандарта VI реализуется слабо, двигатели LB могут доминировать на рынке тяжелых транспортных средств из-за их преимуществ с точки зрения первоначальной стоимости, поскольку двигатели SM требуют точных стратегий управления соотношением воздух-топливо и выхлопных газов. система рециркуляции газа ⁴⁰ . В соответствии с этим сценарием ежегодные выбросы CH ₄ от газомоторных транспортных средств в Китае увеличатся до 3,3 Мт, что эквивалентно 8% расчетных общих антропогенных выбросов CH ₄ и 17% выбросов CH ₄ , связанных с производством и потреблением ископаемого топлива. в Китае в 2010 году ¹³ .В совокупности переход на газомоторный транспорт от аналогов приведет к увеличению выбросов парниковых газов WTW на 432 млн т CO _2eq с 2020 по 2030 год в рамках этого сценария (интегрированная площадь под оранжевой кривой на рис. 4b с 2020 по 2030 год).

Сценарий со средним уровнем выбросов представляет собой вариант, при котором модернизация запрещена, а тяжелые газомоторные автомобили, проданные после 2019 года, оснащены двигателями SM или HPDI. Из-за увеличения стоимости скорость проникновения газомоторного топлива ниже, чем в сценарии с высоким уровнем выбросов.Согласно этому сценарию, выбросы CH ₄ от газомоторных транспортных средств в Китае будут увеличиваться более медленными темпами, достигнув 1,3 Мт в 2030 году, а совокупные изменения в выбросах парниковых газов WTW с 2020 по 2030 годы увеличатся на 117 Мт CO _2экв. .

Сценарий с низким уровнем выбросов предполагает, что EF тяжелых газомоторных автомобилей, приобретенных после 2019 года, совпадает с лимитом CH ₄ стандарта China VI. Предполагается, что рост газомоторного топлива локализован в регионах-источниках, где цена на газ низка, а утечки выбросов CH ₄ , связанные с распределением природного газа, ниже, чем в сценариях со средним и высоким уровнем выбросов.В соответствии с этим сценарием годовые выбросы CH ₄ от газомоторных транспортных средств в Китае постепенно снизятся до 0,7 Мт в 2030 году и сократят выбросы парниковых газов WTW на 77 Мт CO _2eq кумулятивно с 2020 по 2030 год в соответствии с этим сценарием. Сравнивая кумулятивные изменения WTW GHG между сценариями с высоким и низким уровнем выбросов, мы обнаруживаем, что строгое соблюдение стандарта China VI для большегрузных автомобилей может привести к сокращению выбросов парниковых газов на 509 Mt CO _2eq в период с 2020 по 2030 год, что эквивалентно устранение выбросов парниковых газов 12 млн легковых автомобилей при текущем уровне выбросов парниковых газов.

Основы транспортных средств, работающих на природном газе

Интерес к автомобилям, работающим на природном газе, значительно вырос в последние годы, поскольку люди ищут более дешевые альтернативы бензину и дизельному топливу. В настоящее время на природном газе работает около 112 000 автомобилей в США и примерно 14,8 миллиона автомобилей по всему миру.

Преимущества автомобилей, работающих на природном газе

• Более низкие цены на заправку.
• На 20-30% меньше выбросов парниковых газов и на 95% меньше выхлопных газов по сравнению с бензином.
• Увеличенный срок службы двигателя.
• Энергия, произведенная внутри страны.
• Опыт вождения такой же, как у обычных автомобилей.

Проблемы, связанные с автомобилями, работающими на природном газе

• Значительные первоначальные затраты на автомобили.
• Места для дозаправки ограничены.
• Выбор автомобилей ограничен.
• Более длительное время дозаправки.
• Меньший запас хода по сравнению с бензином или дизелем.

Типы транспортных средств, работающих на природном газе

Существует три основных типа транспортных средств, работающих на природном газе (ГАЗ), каждый со своими уникальными приложениями:

Выделенный

Эти автомобили предназначены для работы только на природном газе.Специализированные газомоторные автомобили могут демонстрировать лучшие характеристики и иметь меньшие выбросы, чем двухтопливные автомобили. Поскольку у специализированных газомоторных автомобилей есть только один топливный бак, они не такие тяжелые, как двухтопливные газомоторы, и могут предложить большую грузоподъемность. Одним из примеров легкового потребительского автомобиля со специальной системой CNG является Honda CNG Civic.

Би-топливо

Эти автомобили имеют две отдельные топливные системы, которые позволяют им работать на природном газе или бензине. Основное преимущество двухтопливного транспортного средства заключается в том, что он может полностью использовать более дешевый КПГ, но при этом сохраняет гибкость бензиновой системы, если КПГ недоступен в определенном месте.В нынешних легких грузовиках на КПГ серии 2500 от Chevrolet, Dodge и Ford, а также почти во всех модификациях КПГ (как заводских, так и послепродажных) используются двухтопливные системы.

Двухтопливный

Эти автомобили оснащены топливными системами, работающими на смеси природного газа и дизельного топлива. Обычно эти автомобили запускаются на дизельном топливе, а затем переключаются на дозированную смесь природного газа и дизельного топлива. Двухтопливные транспортные средства традиционно используются для тяжелых условий эксплуатации, например, для грузовых автомобилей и внедорожных дизельных двигателей.

Независимо от системы заправки (специализированная, двухтопливная, двухтопливная), большинство газомоторных автомобилей предлагают такие же уровни производительности двигателя и топливной эффективности, как и их аналог, работающий на традиционном топливе. Запас хода у газомоторных транспортных средств обычно меньше, чем у сопоставимых обычных транспортных средств из-за более низкой плотности энергии природного газа. Дополнительные резервуары для хранения могут увеличить дальность полета, но дополнительный вес может снизить производительность транспортного средства и снизить грузоподъемность. Дополнительные баки также могут значительно увеличить затраты на транспорт.

Компоненты транспортного средства, работающего на КПГ

Как показано на рисунке выше, транспортное средство, работающее на КПГ, состоит из семи основных компонентов. Резервуар для хранения СПГ обычно располагается в багажнике легкового автомобиля или в кузове легкового пикапа. Топливопроводы высокого давления (3600 фунтов на квадратный дюйм) подают природный газ из бака КПГ через топливные фильтры к регулятору давления. Оттуда по линиям низкого давления (150-700 фунтов на кв. Дюйм) к двигателю подается природный газ. Затем в топливных магистралях и форсунках в моторном отсеке производится дозирование и впрыск газа в цилиндры, как в обычном бензиновом двигателе.Электронный модуль управления управляет системой и оптимизирует работу автомобиля.

Рис. 1. Компоненты автомобилей, работающих на КПГ.

1. Емкость для заправки СПГ (3600 фунтов на кв. Дюйм)
2. Бак для хранения СПГ
3. Переключатель топлива, установленный на приборной панели
4. Топливные фильтры высокого давления
5. Регулятор давления
6. Топливная рампа и форсунки СПГ
7. Электронный модуль управления

Дополнительные затраты на покупку нового автомобиля, работающего на природном газе, или на модернизацию существующего автомобиля могут составлять от 10 000 до 20 000 долларов для легких легковых и грузовых автомобилей.Для грузовиков большой грузоподъемности стоимость может начинаться с 50 000 долларов и легко может превышать 100 000 долларов.