Газ (Gas)

Содержание

Понятие природного газа

- химический состав

- физические свойства

- месторождения природного газа

- добыча и транспортировка

- подготовка природного газа к транспортировке

- экология

- основные применяемые и разрабатываемые технологии очистки природного газа от сероводорода

- применение

- Газовые запасы в мире

Залежи черного золота и газа

Природный газ в промышленности

- датчики загазованности

- экологические преимущества природного газа

Роль природных и техногенных эмиссий газов в формировании парникового эффекта.

- глобальная эмиссия парниковых газов

- сценарий эмиссии парниковых газов в газовой промышленности

- потенциал воздействия основных парниковых газов во времени

Газпром

- история

- деятельность

- газпром как орудие внешней политики Российской Федерации

Взрывоопасность газа

Автомобили на газу

Последние новости о газе

 Газ (газообразное состояние) (от греч. χάος — хаос) — агрегатное состояние вещества, характеризующееся очень слабыми связями между составляющими его частицами, (молекулами, атомами или ионами), а также их большой подвижностью. Частицы газа почти свободно и хаотически движутся в промежутках между столкновениями, во время которых происходит резкое изменение характера их движения.

Газообразное состояние вещества в условиях, когда возможно существование устойчивой жидкой или твёрдой фазы этого же вещества, обычно называется паром.

Подобно жидкостям, газы обладают текучестью и сопротивляются деформации. В отличие от жидкостей, газы не имеют фиксированного объёма и не образуют свободной поверхности, а стремятся заполнить весь доступный объём (например, сосуда).

Газообразное состояние — самое распространённое состояние вещества Вселенной (межзвёздное вещество, туманности, звёзды, атмосферы планет и т.д.). По химическим свойствам газы и их смеси весьма разнообразны — от малоактивных инертных газов до взрывчатых газовых смесей. К газам иногда относят не только системы из атомов и молекул, но и системы из других частиц — фотонов, электронов, броуновских частиц, а также плазму.

Слово «газ» (голл. Gas) было придумано в начале XVII века голландским естествоиспытателем Я. Б. ван Гельмонтом (Jean Baptiste van Helmont), для обозначения полученного им «мёртвого воздуха» (углекислого газа). Согласно, Я. И. Перельману, Гельмонт писал: «Такой пар я назвал газ, потому что он почти не отличается от хаоса древних».

Согласно В. Вундту, звуковой строй этого слова целиком определяется смысловыми отголосками тех терминов и выражений, которые для учёного сознания того времени обозначали родственные идеи и образы. По мнению Вундта, прежде всего Гельмонт думал, что открытый им газ напоминает первобытный хаос. Кроме того, на Гельмонта действовало представление слова blas (ср. немецкое blasen), которое он употреблял для обозначения холодного воздуха, исходящего из звёзд. Наконец, сюда же примешивалась мысль о слове Geist, соответствующем латинскому spiritus, так как газ, под которым Гельмонт подразумевал, главным образом, углекислоту, по латыни передавался через spiritus silvestris («лесной дух»). Некоторые подозревают воздействие немецкого gasen — «кипеть».

В Российской Федерации для обозначения газов М. В. Ломоносов употреблял термин «упругие жидкости», но он не прижился.

Газ в ионизированном состоянии способен проводить электрический ток. Основных способа ионизации газа два: термическая ионизация и ионизация электрическим ударом. Кроме того, существует так называемый самостоятельный электрический разряд.

Термическая ионизация - придание атомам достаточной кинетической энергии для отрыва электрона от ядра и последующей ионизации вследствие повышения температуры газа и тепловое движение атомов газа, приводящее ко столкновениям и превращением их в кинетическую энергию. Температуры, необходимые для ионизации газов, очень высоки (например, для водорода этот показатель составляет 6 000° К). Этот тип ионизации газов распространен преимущественно в природе.

При низкой температуре газ также может проводить ток, если мощность его внутреннего электрического поля превышает некоторое пороговое значение. Пороговое значение в данном случае - достижение электроном под действием электрического поля достаточной кинетической энергии, необходимо для ионизации атома. Далее электроны снова разгоняются электрическим полем для ионизации и ионизируют два атома и т. д. - Процесс стает цепным. В конечном итоге все свободные электроны достигнут позитивного электрода, позитивные ионы - негативного электрода. Данный тип ионизации распространен преимущественно в промышленности.

В планетарном масштабе газ в атмосфере удерживается гравитационной силой.

Также газом часто кратко называют природный газ.

Приро́дный газ (Compressed Natural gas) — смесь газов, образовавшаяся в недрах земли при анаэробном разложении органических веществ.

Природный газ относится к полезным ископаемым. Часто является попутным газом при добыче нефти. Природный газ в пластовых условиях (условиях залегания в земных недрах) находится в газообразном состоянии — в виде отдельных скоплений (газовые залежи) или в виде газовой шапки нефтегазовых месторождений, либо в растворённом состоянии в черного золота или воде. В стандартных условиях (101,325 кПа и 20 °С) природный газ находится только в газообразном состоянии.

Также природный газ может находиться в виде естественных газогидратов.

- Химический состав.

Основную часть природного газа составляет метан (CH4) — до 98 %. В состав природного газа могут также входить более тяжёлые углеводороды — гомологи метана:

- Этан (C2H6),

- Пропан (C3H8),

- C4H10 (бутан),

а также другие неуглеводородные вещества:

- Водород (H2),

- Сероводород (H2S),

- диоксид углерода (СО2),

- азот (N2),

- гелий (Не).

Чистый природный газ не имеет цвета и запаха. Чтобы можно было определить утечку по запаху, в газ добавляют небольшое количество веществ, имеющих сильный неприятный запах (т. н. одорантов). Чаще всего в качестве одоранта применяется этилмеркаптан.

Для облегчения транспортировки и хранения природного газа его сжижают, охлаждая при повышенном давлении.

- Физические свойства.

Ориентировочные физические характеристики (зависят от состава):

Плотность: от 0,7 до 1,0 кг/м³ (сухой газообразный, при нормальных условиях) либо 400 кг/м³ (жидкий).

Температура возгорания: t = 650 °C.

Теплота сгорания одного м³ природного газа в газообразном состоянии при н.у.: 28—46 МДж, или 6,7—11,0 Мкал. Сжиженный природный газ имеет теплоту сгорания 92—96 МДж/м³ (22—23 Мкал/м³).

Октановое число при использовании в двигателях внутреннего сгорания: 120—130.

- Месторождения природного газа.

Метан и некоторые другие углеводороды широко распространены в космосе. Метан — третий по распространённости газ вселенной, после водорода и гелия. В виде метанового льда он участвует в строении многих удалённых от солнца планет и астероидов, однако такие скопления, как правило, не относят к залежам природного газа, и они до сих пор не нашли практического применения. Значительное количество углеводородов присутствует в мантии Земли, однако они тоже не представляют интереса.

Огромные залежи природного газа сосредоточены в осадочной оболочке земной коры. Согласно теории биогенного (органического) происхождения черного золота они образуются в результате разложения останков живых организмов. Считается, что природный газ образуется в осадочной оболочке при бо́льших температурах и давлениях, чем нефть. С этим согласуется тот факт, что месторождения газа часто расположены глубже, чем месторождения черного золота.

Огромными газовыми запасами обладает Россия (Уренгойское месторождение), США, Канада. Из других европейских стран стоит отметить Норвегию, но её запасы невелики. Среди бывших республик Союза Советских Социалистических Республик (CCCP) большими запасами природного газа владеет Туркмения, а также Казахстан (Карачаганакское месторождение).

Во второй половине XX века в университете им. И. М. Губкина были открыты природные газогидраты (или гидраты метана). Позже выяснилось, что газовые запасы в данном состоянии огромны. Они располагаются как под землёй, так и на незначительном углублении под морским дном.

Существуют множество способов получения природного газа из других органических веществ, например отходов сельскохозяйственной деятельности, деревообрабатывающей и пищевой промышленности и т. д.

- Добыча и транспортировка.

Природный газ находится в земле на глубине от 1000 метров до нескольких километров. Сверхглубокой скважиной недалеко от города Новый Уренгой получен приток газа с глубины более 6000 метров. В недрах газ находится в микроскопических пустотах, называемых порами. Поры соединены между собой микроскопическими каналами — трещинами, по этим каналам газ поступает из пор с высоким давлением в поры с более низким давлением до тех пор, пока не окажется в скважине. Движение газа в пласте подчиняется определённым законам. Газ добывают из недр земли с помощью скважин. Скважины стараются разместить равномерно по всей территории месторождения. Это делается для равномерного падения пластового давления в залежи. Иначе возможны перетоки газа между областями месторождения, а так же преждевременное обводнение залежи.

Газ выходит из недр вследствие того, что в пласте находится под давлением, многократно превышающем атмосферное. Таким образом, движущей силой является разность давлений в пласте и системе сбора.

В 2005 году в Российской Федерации объём добычи природного газа составил 548 млрд м³. Внутренним потребителям было поставлено 307 млрд м³ через 220 региональных газораспределительных организаций. На территории Российской Федерации расположено 24 хранилища природного газа. Протяжённость магистральных нефтепроводов Российской Федерации составляет 155тыс. км.

- Подготовка природного газа к транспортировке и его транспортировка.

Газ, поступающий из скважин, необходимо подготовить к транспортировке конечному пользователю — химический завод, котельная, городские газовые сети. Необходимость подготовки газа вызвана присутствием в нём кроме целевых компонентов (целевыми для различных потребителей являются разные компоненты) примесей, вызывающих затруднения при транспортировке либо применении. Так, пары воды, содержащейся в газе, при определённых условиях могут образовывать гидраты или, конденсируясь, скапливаться в различных местах (изгиб газопровода, например), мешая продвижению газа; сероводород вызывает сильную коррозию газового оборудования (трубы, ёмкости теплообменников и т. д.). Помимо подготовки самого газа, необходимо подготовить и газопровод. Широкое применение здесь находят азотные установки, которые применяются для создания инертной среды в газопроводе.

Газ подготавливают по различным схемам. Согласно одной из них, в непосредственной близости от месторождения сооружается установка комплексной подготовки газа (УКПГ), на котором производится очистка и осушка газа. Такая схема реализована на Уренгойском месторождении.

Если газ содержит в большом количестве гелий либо сероводород, то газ обрабатывают на газоперерабатывающем заводе, где выделяют гелий и серу. Эта схема реализована, например, на Оренбургском месторождении.

В настоящее время основным видом транспорта является трубопроводный. Газ под давлением 75 атмосфер движется по трубам диаметром до 1,4 метра. По мере продвижения газа по газопроводу он теряет энергию, преодолевая силы трения как между газом и стенкой трубы, так и между слоями газа. Поэтому через определённые промежутки необходимо сооружать компрессорные станции (КС), на которых газ дожимается до 75 атм. Сооружение и обслуживание нефтепровода весьма дорогостояще, но тем не менее — это наиболее дешёвый способ транспортировки газа и черного золота.

Кроме трубопроводного транспорта используют специальные танкеры — газовозы.

Это специальные корабли, на которых газ перевозится в сжиженном состоянии при определённых термобарических условиях. Таким образом для транспортировки газа этим способом необходимо протянуть нефтепровод до берега моря, построить на берегу сжижающий газ завод, порт для танкеров, и сами танкеры. Такой вид транспорта считается экономически обоснованным при отдалённости приобретателя сжиженного газа более 3000 км.

В 2004 международные поставки газа по газопроводам составили 502 млрд м³, сжиженного газа — 178 млрд м³.

Также есть и другие проекты транспортировки газа, например с помощью дирижаблей, или в газогидратном состоянии, но эти проекты не нашли широкого применения в силу различных причин.

- Экология.

В экологическом отношении природный газ является самым чистым видом минерального топлива. При сгорании его образуется значительно меньшее количество вредных веществ по сравнению с другими видами топлива.

Однако сжигание человечеством огромного количества различных видов топлива, в том числе природного газа, за последние полвека привело к заметному увеличению содержания углекислого газа в атмосфере, который, как и метан, является парниковым газом. Большинство ученых именно это обстоятельство считают причиной наблюдающегося в настоящее время потепления климата. В связи с этим в 1997 г. был подписан Киотский протокол по ограничению парникового эффекта. Ахатов А.Г. разработал для условий Российской Федерации модель гибких механизмов Киотского протокола, задействование которых позволит значительно пополнить доходную часть федерального бюджета.

- Основные применяемые и разрабатываемые технологии очистки природного газа от сероводорода.

В настоящее время для очистки природного газа от H2S и СО2 используют следующие процессы:

- хемосорбционные процессы, основанные на химическом взаимодействии H2S и СО2 с активной частью абсорбента;

- Процессы физической абсорбции, в которых извлечение кислых компонентов происходит за счет их растворимости в органических поглотителях;

- комбинированные процессы, использующие одновременно химические и физические поглотители;

- окислительные процессы, основанные на необратимом превращении поглощенного сероводорода в серу;

- адcорбционные процессы, основанные на извлечении компонентов газа твердыми поглотителями — адсорбентами.

Выбор процесса очистки природного газа от сернистых соединений зависит от многих факторов, основными из которых являются: состав и параметры сырьевого газа, требуемая степень очистки и область использования товарного газа, наличие и параметры энергоресурсов, отходы производства и др.

Анализ мировой практики, накопленной в области очистки природных газов, показывает, что основными процессами для обработки больших потоков газа являются абсорбционные с использованием химических и физических абсорбентов и их комбинации.

Окислительные и адсорбционные процессы применяют, как правило, для очистки небольших потоков газа, либо для тонкой очистки газа.

- Применение.

Природный газ широко применяется в качестве горючего, для отопления жилых домов, как топливо для машин, электростанций и др. Сейчас он используется в химической промышленности как исходное сырьё для получения различных органических веществ, например пластмасс. В XIX в. природный газ использовался в первых светофорах и для освещения (применялись газовые лампы).

- Запасы природного газа в мире

Доказанные запасы природного газа в мире составляют около 173 триллионов кубических метров, если к ним прибавить ещё и неоткрытые запасы, которые по предварительным расчётам составляют около 120 триллионов кубических метров в сумме получается около 300 триллионов кубических метров. Такого количества газа Землянам хватит примерно на 65 лет.

Основные доказанные запасы газа Земли (101 трлн.куб.м.) сосредоточены в трёх странах: Российской Федерации - около 50 трлн.куб.м. (что составляет около 28% всех доказанных запасов в мире), Иране - 28 трлн.куб.м. (16%) и Катаре 26 трлн.куб.м. (15%)

Разведанных 50 триллионов кубометров газовых запасов в Российской Федерации, таких запасов с учётом еще неразведанных запасов, может хватит стране ещё на 100 лет. (по словам заместителя председателя Государственной думы Российской Федерации Валерия Язева). А если учесть, что примерно 25% всего газа сжигается впустую, то при рациональном использовании голубого топлива, можно "прожить" ещё дольше. Запасов для внутреннего использования Ирану хватит на 227 лет, а Катару даже на все 680 лет!

Конечно, эти показатели весьма оптимистичны. Ежегодно использование природного газа в качестве топлива в мире растёт на 2,4%, а к 2030 году объёмы его потребления удвоятся и около 26% всего <сжигаемого> углеводородного сырья будет приходиться именно на газ. Крупнейшим приобретателем газа является промышленность (45%) и электроэнергетика (33%).

 Залежи черного золота и газа

Вопрос о том, в каких породах залегает нефть и газ в природе, решили довольно быстро. Значительно позже были выявлены условия, необходимые для образования залежей черного золота или газа.

Наиболее правильно понятие о залежи черного золота и газа было определено Д. И. Менделеевым: «Представим себе, — писал Д. И. Дмитрий Иванович Менделеев, — слой песчаника, подобный губке, напитанной водой, вообразим, что такая губка окружена непроницаемыми стенками, и представим себе затем, что в этом замкнутом пространстве имеются возвышения и углубления. Далее вообразим, что в этом замкнутом слое находятся нефть и сжатый газ. Газ должен скопляться в верхних частях такого пространства, нефть ниже, а еще ниже вода».

Таким образом, Д. И. Менделеев Дмитрий Иванович считал, что в пласте должно быть замкнутое водой пространство — ловушка, в которой могли бы скопиться нефть и газ. В ловушке вода, нефть и газ должны размещаться так же, как в стакане или бутылке. Самая тяжелая — вода ограничивает скопление черного золота снизу. Нефть легче воды, она всплывает над водой. Газ как самый легкий размещается в самой приподнятой части ловушки.

Какие же ловушки для черного золота и газа могут образоваться в природе? Мы знаем, что пласты пород залегают неровно. Они смяты в складки, образуют выпуклости и впадины. Представим себе проницаемый пласт, насыщенный водой, сильно изогнутый в виде свода и обращенный выпуклостью кверху. Если сверху и снизу пласт ограничен плохо проницаемыми породами, то нефть и газ, всплывая над водой, попадут в выпуклый сводовый изгиб и окажутся в ловушке, запертыми со всех сторон. Всплыть еще выше нефть и газ не могут, так как этому мешают плохо проницаемые породы, покрывающие проницаемый пласт сверху. Вниз по проницаемому пласту они также не могут двигаться, так как они легче воды, заполняющей весь пласт под ними. Так происходит образование сводовой залежи черного золота или газа. Залежь может образоваться и другим путем.

Так, если нефть и газ, двигаясь вверх по хорошо проницаемому пласту, встретят препятствие — экран, то они будут скапливаться вдоль этого экрана. Залежь образуется в тех случаях, когда вода подпирает газ и нефть к экрану — не дает им возможности уйти куда-либо в сторону, вдоль экрана. Как же происходит образование таких экранированных залежей в природе? Обязательно ли надо для образования ловушки, чтобы проницаемый пласт был изогнут в виде свода? Вовсе нет. Очень часто хорошо проницаемый пласт в своей верхней части становится все тоньше и тоньше и сходит, наконец, на нет. Его верхняя часть становится похожей на клин, обращенный острием кверху. Пласт, как говорят геологи, выклинивается вверх по его наклону. В выклинивающихся проницаемых пластах образуются очень хорошие ловушки, называемые литологически (литое — порода) экранированными. Бывает и так, что пласт вместе с толщей заключающих его пород оторван и перемещен силами, вызывающими изгибание слоев, слагающих земную кору. Если по месту разрыва проницаемый пласт будет приведен в соприкосновение с плохо проницаемыми породами, покрывающими сверху место среза, то опять могут образоваться ловушки, называемые тектонически экранированными.

Пласты могут быть срезаны не только разрывом. Выведенные на поверхность земли пласты срезаются силами, действующими на поверхности земли. Смерч, вода стремятся, как мы говорили выше, выровнять, земную поверхность, срезая при этом изгибы пластов. Если этот участок земной поверхности окажется погруженным вновь ниже уровня моря, сверху отлажатся несогласно с подстилающими слоями новые отложения. Если проницаемые пласты окажутся покрытыми сверху глинами, эти глины будут служить экраном для черного золота и газа, всплывающих над водой, насыщающей пласты. При этом опять могут возникнуть залежи черного золота и газа, называемые стратиграфически экранированными. Таким образом, в пластовых природных резервуарах возникают сводовые и различные по типу экранированные залежи черного золота и газа.

Иначе происходит образование залежей в массивных природных резервуарах, сложенных многими пластами проницаемых пород, не отделенных один от другого слабо проницаемыми породами. В возвышающихся выступах этих пород, перекрытых плохо проницаемыми слоями, также могут возникнуть разнообразные по форме ловушки. При благоприятных условиях в каждой природной ловушке может образоваться скопление, называемое геологами залежью черного золота и газа.

 Природный газ в промышленности.

В последнее десятилетие 20 века в всемирной экономике начала набирать силу 3-я волна популярности природного газа, как моторного топлива. По прогнозам специалистов эта волна достигнет своего высшего уровня к концу первой четверти 21 века. Первое же применение природного газа в качестве моторного топлива относится к середине 19 века, когда во Франции инженером Ленуаром был создан первый двигатель внутреннего сгорания. Топливом для этого двигателя был природный газ.

Применение газового топлива в моторах с «колыбели» двигателестроения и неоднократное возвращение к применению этого вида топлива не случайно. По своим свойствам оно более всего приближается к представлениям об идеальном моторном топливе.

 Природный газ по своим энергетическим, физико-химическим и экологическим показателям является очень перспективным топливом и его применение должно дать положительный эффект во многих аспектах, главными из них являются:

- Экономика газового моторного топлива

- Энергетика природного газа

- Топливная экономичность газового двигателя

- Износостойкость газового двигателя

- Экологическая безопасность газовых двигателей

Экономика газового моторного топлива есть следствие издержек на его производство. Особо важно, что всеми положительными качествами обладает газ, извлекаемый из недр, без всякой последующей переработки. Это в конечном итоге гарантирует его более низкую стоимость по сравнению с продуктами нефтепереработки, независимо от особенностей законодательства. Несмотря на это в целях стимулирования производства этого топлива Правительством установлены предельные значения его продажной цены, которая не должна превышать 50% от местной цены бензина А-76. Тем не менее практика показывает, что в случаях, когда потребность в газовом топливе существенно возрастает, продажная цена может быть значительно ниже установленного предела. Это важно для потребителей, поскольку другие случаи возможного уступки в цене на моторное топливо практически отсутствуют.

 Энергетика природного газа определяется метаном, который составляет в зависимости от месторождения 85 – 99% общей массы газа. Физико-химические свойства метана существенно отличаются от других углеводородов, из которых состоят наиболее распространенные моторные топлива (бензин, керосин, дизтопливо и др.). Молекула метана самая «короткая» из всех известных углеводородов, содержит 1 атом углерода и 4 атома водорода, которые соединены друг с другом не только благодаря обычным внутримолекулярным силам, но и с помощью специфической водородной связи. Это делает метан одним из самых стойких природных соединений и тем самым придает качества, особо ценные при использовании газа, как моторного топлива.

 Теплота сгорания метана составляет 49,4 МДж/кг. У автомобильного бензина этот показатель равен 45,2 МДж/кг, что на 9% меньше. По сравнению с авиационным керосином преимущества метана еще выше – 11%. Это дает перспективу применения метана в качестве авиационного моторного топлива, поскольку весовые показатели в этом виде транспорта являются решающими.

 Топливная экономичность газового двигателя– наиболее важный показатель автомобильного мотора – определяется октановым числом топлива и пределом воспламенения топливовоздушной смеси.

 Октановое число является показателем детонационной стойкости топлива, которая ограничивает возможность применения топлива в мощных и экономичных двигателях с высокой степенью сжатия. В современной технике октановое число является главным показателем сортности топлива: чем оно выше, тем качественнее и дороже топливо. Благодаря высокой стойкости молекулы метана природный газ имеет наиболее высокое значение октанового числа из всех углеводородных топлив от 105 до 120 единиц, то есть имеет детонационную стойкость выше, чем у эталона этого показателя – изооктана. Наиболее распространенные в Российской Федерации бензины имеют октановые числа: 76 (А –76), 86 (АИ-92), 95 (АИ-98 или «Экстра-95»). Это качество позволяет применять природный газ не только для всех видов находящихся в эксплуатации двигателей с искровым зажиганием, но и форсировать эти двигатели по степени сжатия, улучшая мощностные и экономические показатели.

 Из теории следует и практикой подтверждено, что удельные расходы топлива двигателем тем меньше, чем беднее топливовоздушная смесь, на которой работает двигатель, то есть чем меньше топлива приходится на 1 кг воздуха, поступающего в двигатель. Однако очень бедные смеси, где топлива слишком мало просто не воспламеняются от искры. Это и ставит предел повышению топливной экономичности. В смесях бензина с воздухом предельное содержание топлива в 1 кг воздуха, при котором воспламенение возможно, составляет 54 г. В предельно бедной метановоздушной смеси это содержание составляет только 40 г. Поэтому на режимах, когда от двигателя не требуется развивать максимальную мощность (городское движение) автомобиль, работающий на природном газе значительно экономичнее, чем бензиновый. Специально поставленные ВНИИГАЗом опыты показали, что затрата топлива на 100 км при движении автомобиля ЗИЛ 130, работающего на газе, со скоростями в пределах от 25 до 50 км/час в 2 раза меньше чем у того же автомобиля в тех же условиях, работающего на бензине.

 Износостойкость газового двигателя вплотную связана с взаимодействием топлива и моторного масла. Одним из неприятных явлений в бензиновых двигателях является смывание бензином масляной пленки с внутренней поверхности цилиндров двигателя при холодном запуске, когда топливо поступает в цилиндры не испарившись. В этом же случае бензин в жидком виде попадает в масло, растворяется в нем и разжижает его, ухудшая смазочные свойства. Оба эффекта ускоряют износ двигателя. Природный газ независимо от температуры двигателя всегда остается в газовой фазе, что полностью исключает отмеченные факторы. Именно поэтому долговечность двигателя при работе оказывается в 1,4 – 1,6 раза выше, чем у бензинового.

 Экологическая безопасность газовых двигателей начале 21 века стала главным фактором, делающим преимущества газового моторного топлива неоспоримыми. Эта безопасность определяется тремя факторами:

- сокращение затраты быстро истощающихся ресурсов;

- значительно меньшими выбросами в воздух загрязняющих веществ двигателями, работающими на газе, чем использующими нефтяные топлива;

- снижением выброса тепличных газов.

 Природные ресурсы метана порядок превышают запасы нефтепродуктов. При этом в случае применения природного газа в качестве моторного топлива практически все добытое из недр может быть использовано по квалифицированному назначению. Нефтяные же топлива получаются после переработки, при этом доля светлых нефтепродуктов далека от 100%. То есть применение нефтяного топлива требует большего истощения природных ресурсов, чем потребляется топлива. Расчеты показывают, что в случае перевода транспортных средств на газовое топливо, топливная безопасность человечества составит не меньше 200 лет. В то время, как ресурсы черного золота могут истощится за 30 – 50 лет, то есть за очень короткий срок для перестройки энерго ресурсной политики.

 Снижение выброса загрязняющих веществ в атмосферу при применении газового топлива определяется теми же свойствами природного газа, что обеспечивают высокую топливную экономичность двигателей. Бензиновые двигатели в силу высокого значения предела обеднения (54 г топлива на 1 кг воздуха) вынужденно регулируются на богатые смеси, что приводит к недостатку кислорода в смеси и неполному сгоранию топлива. В результате в выхлопе такого двигателя может содержаться значительное количество угарного газа (СО), который всегда образуется при недостатке кислорода. В случае же, когда кислорода достаточно, в двигателе при сгорании развивается высокая темпера-тура (более 1800о С), при которой происходит окисление азота воздуха избыточным кислородом с образованием окислов азота, токсичность которых в 41 раз превосходит токсичность СО – боевого отравляющего вещества. Кроме этих компонентов, в выхлопе бензиновых двигателей содержаться углеводороды и продукты их неполного окисления, которые образуются в пристеночном слое камеры сгорания, где охлаждаемые водой стенки не позволяют жидкому топливу испариться за короткое время рабочего цикла двигателя и ограничивают доступ кислорода к топливу. В случае применения газового топлива все указанные факторы действуют значительно слабее, в основном вследствие более бедных смесей. Продукты неполного сгорания практически не образуются, так как всегда есть избыток кислорода. Окислы азота образуются в меньшем количестве, так как при бедных смесях температура сгорания значительно ниже. Пристеночный слой камеры сгорания содержит меньше топлива при бедных газовоздушных смесях, чем при более богатых бензиновоздушных. Таким образом, при правильно отрегулированном газовом двигателе выбросы в атмосферу угарного газ оказываются в 5-10 раз меньше, чем у бензинового, окислов азота в 1,5 – 2,0 раза меньше и углеводородов в 2 –3 раза меньше. Это позволяет соблюдать перспективные нормы токсичности автомобилей («евро-2» и возможно и «евро-3») при надлежащей отработке двигателей.

Тепличный газ – двуокись углерода– образуется при сгорании углерода, входящего в состав топлива. Содержание углерода в составе метана 75% по весу, в составе бензина 85%. Поэтому при полном сгорании метана образуется двуокиси углерода (СО2) на 13% меньше, чем бензина. То есть применение природного газа в качестве автомобильного топлива вместо бензина приведет и к снижению выделения парниковых газов, что в последнее время становится одной из главных экологических проблем Земли.

- Датчики загазованности

Используемые в промышленности датчики загазованности и газосигнализаторы подразделяются на следующие категории:

- Термохимические датчики, основанные на измерении теплового эффекта реакции каталитического окисления газа, применяют для определения концентраций горючих газов. Они состоят из миниатюрного чувствительного элемента, иногда называемого также "шариком", "пеллистором" (Pellistor) или "сигистором" (Siegistor). Последние два являются зарегистрированными товарными (торговыми) марками серийных устройств. Они изготовлены из электроподогреваемой катушки с платиновой проволокой, на которую сначала нанесена керамическая подложка, например, оксид алюминия, а затем кроющая наружная оболочка из палладиевого или родиевого катализатора, распыленного на подложку из окиси тория.

Действие этого типа датчика основано на том, что при прохождении газо-воздушной смеси на поверхности катализатора возникает горение и выделяющееся тепло повышает температуру шарика. Вызванное этим увеличение сопротивления платиновой катушки регистрируется мостовой схемой, второе плечо которой не имеет оболочки - катализатора. При малых концентрациях изменение сопротивления находится в прямой зависимости от концентрации газа в окружающей среде. Типичное напряжение на датчике- несколько вольт, ток 0,1-0,3 ампера. Значение Т90 для каталитических датчиков обычно составляет 20 - 30 секунд.

- Инфракрасные датчики работают по принципу поглощения ИК-излучения и предназначены для измерения концентраций многоатомных газов.

Двухатомные газы диатермичны (прозрачны), поэтому поглощения излучения в них нет. Инфракрасные датчики позволяют определять тип газа по длине волны поглощения (например, опасных концентраций метана в воздухе).

- Электрохимические датчики позволяют определять концентрацию газа в смеси по значению электрической проводимости раствора, поглотившего этот газ. Чувствительным элементом датчика является электрохимический сенсор, состоящий из трех электродов, помещенных в сосуд с электролитом. Чувствительность к различным компонентам определяется материалом электродов и применяемым электролитом. Например, сенсор кислорода представляет собой гальванический элемент с двумя электродами и является источником тока, величина которого пропорциональна концентрации кислорода.

- Полупроводниковые датчики состоят из нагревательной пленки, нанесенной на кремниевую подложку, предназначены для измерения концентрации сероводорода.

- Фотоионизационные датчики предназначены для измерения концентрации летучих органических соединений в воздушной среде, при условии ее загазованности только одним определяемым компонентом.

При прохождении газа через сенсор молекулы органических и неорганических веществ ионизируются под действием ультрафиолетового излучения. Свободные электроны и ионы создают ток в межэлектродном пространстве. Ток ионизации, величина которого пропорциональна концентрации анализируемого газа, измеряется и сравнивается с пороговой установкой.

- Экологические преимущества природного газа

Существуют вопросы, имеющие отношение к окружающей среде, которые побудили к многочисленным исследованием и дискуссиям в международном масштабе: вопросы роста народонаселения, консервации ресурсов, многообразия биологических видов, изменения климата. Последний вопрос имеет самое непосредственное отношение к энергетике 90-х гг.

Необходимость детального изучения и формирования политики в международном масштабе обусловила создание Межправительственной группы специалистов по вопросам изменения климата (МГИК) и заключение Рамочной конвенции по вопросам изменения климата (РКИК) по линии ООН. В настоящее время РКИК ратифицирована более чем 130 странами, присоединившимися к Конвенции. Первая конференция сторон (КОС-1) состоялась в Берлине в 1995г., а вторая (КОС-2) - в Женеве в 1996г. На КОС-2 был одобрен доклад МГИК, в котором утверждалось, что уже существуют реальны свидетельства того, того что человеческая деятельность ответственна за изменения климата и эффект “глобального потепления”.

Хотя и существует мнения, противостоящие мнению МГИК, например, Европейского форума “Наука и окружающая Среда”, однако работа МГИК в настоящее время принята в качестве авторитетной основы для творцов политики, и маловероятно, что толчок, сделанный РКИК, не побудит к дальнейшему развитию. Газы. имеющие наиболее важное значение, т.е. те, концентрации которых значительно возросли с начала промышленной активности, это диоксид углерода (СО2), метан (СН4) и оксид азота (N2O). Кроме того, хотя уровни их в атмосфере пока еще низкие, продолжающийся рост концентраций перфторуглеродов, и гексафторида серы приводит к необходимости коснуться и их. Все эти газы должны быть включены в национальные кадастры, представляемые по линии РКИК.

Влияние повышения концентраций газов, обусловливающий парниковый эффект в атмосфере, было смоделировано МГИК по различным сценариям. Эти модельные исследования показали систематические глобальные изменения климата, начиная с XIX столетия. МГИК ожидает. что между 1990 и 2100 г. средняя температура воздуха на земной поверхности возрастет на 1,0-3,5 С. а уровень моря поднимется на 15-95 см. В некоторых местах ожидаются более суровые засухи и (или) наводнения, в то время как они будут менее суровыми в других местах. Ожидается, что леса будут умирать, что в еще большей мере изменит поглощение и освобождение углерода на суше. Ожидаемое изменение температуры будет слишком быстрым, чтобы отдельные виды животных и растений успевали приспособиться. и ожидается некоторое снижение многообразия биологических видов.

Источники диоксида углерода могут быть с достаточной уверенностью выражены количественно. Одним из наиболее значительных источников роста концентрации СО2 в атмосфере является сгорание ископаемого топлива. Природный газ производит меньше СО2 на единицу энергии. поставляемой приобретателю. чем другие виды ископаемых топлив. По сравнению с этим источники метана труднее выразить количественно.

В мировом масштабе, согласно оценкам, источники, связанные с ископаемым топливом, дают около 27% годовых антропогенных выбросов метана в атмосферу (19% суммарных выбросов, антропогенных и естественных). Интервалы неопределенности в случаях этих других источников очень большие. Например. выбросы от мусорных свалок оцениваются в настоящее время в 10% от антропогенных выбросов, но они могут быть и вдвое выше.

Мировая газовая промышленность в течение многих лет изучала развитие научных представлений об изменении климата и связанной с этим политики, и участвовала в дискуссиях с известными учеными, работающими в этой области. Международный газовый союз, Еврогаз, национальные компании и отдельные организации принимали участие в сборе имеющих отношение к этому вопросу сведений и информации и тем самым вносили свой вклад в эти дискуссии. И хотя все еще существует много неопределенностей относительно точной оценки возможного воздействия в будущем газов, создающих парниковый эффект, уместно применить принцип предосторожности и обеспечить, чтобы как можно скорее были проведены экономические эффективные мероприятия по сокращения выбросов. Так, составление кадастров выбросов и дискуссии относительно технологии их уменьшения помогли сосредоточить внимание на наиболее подходящих мероприятиях по контролю и снижению выбросов газов, создающих парниковый эффект, в соответствии с РКИК. Переход на промышленные виды топлива с более низким выходом углерода, как например природный газ, может понизить выбросы газа, создающего парниковый эффект, при достаточно высокой экономической эффективности, и такие переходы осуществляются во многих регионах.

Исследование природного газа вместо других видов ископаемых топлив является экономически привлекательным и может внести важный вклад в выполнение обязательств, принятых отдельными странами в соответствии с РКИК. Это топливо, которое оказывает минимальное воздействие на окружающую среду по сравнению с другими видами ископаемых топлив. Переход с ископаемых углей на природный газ при сохранении того же соотношения эффективности преобразования энергии топлива в электроэнергию сократил бы выбросы на 40%. В 1994 г. Специальная комиссия по окружающей среде МГС в докладе на Всемирной газовой конференции (1994 г.) обратилась к изучению вопроса об изменении климата и показала, что природный газ может внести существенный вклад в снижение выбросов газов, создающих парниковый эффект и связанных с энергоснабжением и потреблением энергии, обеспечивая такой же уровень удобства, технических показателей и надежности, которые потребуются от энергоснабжения в будущем. Брошюра Еврогаза “Природный газ - более чистую энергию для более чистой Европы” демонстрирует дохода от использования природного газа, с точки зрения защиты окружающей среды, при рассмотрении вопросов от локального до глобального уровней.

Хотя природный газ и обладает преимуществами, все же очень важно оптимизировать его использование. Газовая промышленность поддержала программы повышения эффективности улучшения технологии, дополненные развитием экологического менеджмента, что еще более усилило доводы в пользу газа с позиций защиты окружающей среды как эффективного топлива, вносящего вклад в защиту окружающей среды в будущем.

Выбросы диоксида углерода по всему миру отвечают примерно за 65% потепления на земном шаре. Сжигаемое ископаемого топлива освобождает СО2, аккумулированного растениями много миллионов лет назад, и повышает ее концентрацию в атмосфере выше естественного уровня. Сжигание ископаемого топлива обусловливает 75-90% всех антропогенных выбросов диоксида углерода. На основании самых последних сведений, представленных МГИК, относительный вклад антропогенных выбросов в усиление парникового эффекта оценивается сведениями.

Природный газ генерирует меньше СО2 при том же количестве вырабатываемой для снабжения энергии, чем уголь или нефть, поскольку он содержит больше водорода по отношению к углероду, чем другие виды топлива. Благодаря своей химической структуре газ производит на 40% меньше диоксида углерода, чем антрацит.

Выбросы в атмосферу при сжигании ископаемого топлива зависят не только от вида топлива, но от того, насколько эффективно оно используется. Газообразное топливо обычно сжигается легче и эффективнее, чем уголь или нефть. Утилизация сбросной теплоты от отходящих газов в случае природного газа осуществляется также проще, так как топочный газ не загрязнен твердыми частицами или агрессивными соединениями серы. Благодаря химическому составу, простоте и эффективности использования природный газ может внести существенный вклад в снижение выбросов диоксида углерода путем замены им ископаемых видов топлив.

 Роль природных и техногенных эмиссий газов в формировании парникового эффекта.

Многие специалисты полагают, что при сохранении пагубных тенденций разрушения природных систем и игнорирования законов устойчивого развития глобальная катастрофа на Земле неизбежна. Одной из наиболее вероятных причин возможного глобального предела развития считается. так называемый парниковый эффект, “тепловая ловушка”, или глобальное потепление климата.

Предприятия газовой промышленности является одним из источников эмиссии парниковых газов.

Статистические данные по оценке экологических последствий при выработке электричества и выбросам, например, углекислого газа в атмосферу, свидетельствуют, что при использовании природного газа в качестве топлива на тепловых электростанциях выделяется почти в 1,5 раза меньше СО, чем при использовании в качестве топлива угля и в 2 раза меньше, чем при использовании кокса. Существует теоретическое предположение, что при утечках метана порядка 11-12% на протяжении всего производственного цикла от добычи приобретателя, эффект от использования природного газа в качестве экологически чистого топлива пропадает. С этой точки зрения необходимо определить вклад объектов газовой промышленности Российской Федерации в эмиссию парниковых газов на глобальном уровне с учетом сопоставления поступления в атмосферу техногенных газов и при естественной дегазации Земли.

- Глобальная эмиссия парниковых газов.

Сложилось устойчивое представление, что причиной глобального потепления климата является техногенная эмиссия парниковых газов - СО, CH, NO и хлорфторуглеводородов - фреон-11 CFCL и фреон -12 CFCL.

Парниковые газы поглощают тепло, вызывая повышение температуры на Земле подобно одеялу, или точнее, парнику, который позволяет солнечной энергии войти внутрь, но препятствует ее выходу обратно. Парниковый эффект является благоприятным явлением природы, сохраняющим тепло на Земле и делающим ее обитаемой. Парниковые газы поглощают тепло, которое иначе рассеялось бы в космическом пространстве, и вызывают глобальное потепление климата. Однако последствия резкого потепления климата имеют негативный характер. В целях защиты климатической системы от опасного антропогенного воздействия государства-члены ООН подписали в 1992 г. Рамочную Конвенцию ООН об изменении климата, которую Россия ратифицировала в 1994 г.

В течении продолжительного времени считалось, что основную роль в парниковом эффекте играет диоксид углерода. В последние 20 лет установлено, что в результате человеческой деятельности объемы выбросов в атмосферу других парниковых газов - метана, оксидов азота и все тех же хлорфторуглеводородов- тоже растут экспоненциально, многократно увеличивая парниковый эффект и угрожая озоновому слою.

Диоксид углерода, метан, оксиды азота и хлорфторуглеводороды препятствуют отдаче земного тепла в космическое пространство, что приводит к повышению температуры на планете. Концентрация этих газов в атмосфере, кроме хлорфторуглеводородов, которые были синтезированы лишь недавно, растет с конца ХVIII в.

Концентрация диоксида углерода в атмосфере увеличилась приблизительно с 290 частей на миллион (ppm) в прошлом столетии до более чем 350 ppm и продолжает экспоненциально возрастать.

Второй по вкладу в парниковый эффект газ-метан. Для одиночной молекулы его эффект в 20 раз больше, чем у диоксида углерода, благодаря широкому инфракрасному спектру. По наблюдениям, концентрация метана увеличивается в атмосфере со значительно большим темпом, чем концентрация углекислого газа.

Рост концентрации парниковых газов в атмосфере техногенная гипотеза связывает с мировым потреблением энергии, которое продолжает неравномерно, но неуклонно расти, несмотря на войны, спады, нестабильность цен и технический прогресс. Темпы потребления энергии и доля различных ее источников в общем потреблении отражают тенденции развития технологии и роста численности населения. Несмотря на то, что ископаемые виды топлива по-прежнему являются доминирующими среди источников первичной энергии, доля угля была максимальной приблизительно в 1920 г., когда он обеспечивал производство более 70% всего потребляемого топлива; доля черного золота достигла максимума в начале 70-х гг., составив немногим больше 40%. Предполагается, что природный газ, который загрязняет окружающую среду меньше, чем нефть или уголь, в будущем станет использоваться шире в мировом производстве энергии.

В Российской Федерации большая часть электричества вырабатывается на теплоэлектростанциях (порядка 69% с 1990 г.). Выработка электричества на теплоэлектростанциях с 1994 г. на 62% производится за счет природного газа. Сторонники развития атомной энергетики утверждают, что вредное воздействие в секторах угольной и теплоэнергетики, а также газовой энергетики довольно велико, и воздействие газовой промышленности обусловлено, главным образом, выбрасываемыми в атмосферу углекислого газа и метана.

При составлении глобальных прогнозов необходимо учитывать, что, помимо техногенного, существуют и природные, значительно более мощные источники парниковых газов - эндогенные флюиды: водород, метан, азот. Геологами показана их решающая роль в планетарном балансе. Главными каналами дегазации Земли, через которые растворенные во внешнем ядре газы выходят на дневную и морскую поверхность, являются рифовые зоны - грандиозные расколы, сливающиеся в единую мировую систему.

С этой точки зрения, представляют интерес фактические данные по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу газовой промышленностью, в первую очередь, по эмиссии парниковых газов в сравнении с глобальными патоками парниковых газов техногенной и естественной природы.

Для изучения эмиссии нужны количественные характеристики газовых потоков. Однако в литературе они весьма малочисленны и противоречивы. Об этом свидетельствует два источника, характеризующие глобальный уровень проработки рассматриваемой проблем.

Общее содержание метана в атмосфере Земли около 5000 млн. т. Пребывание молекулы метана в атмосфере оцениваются продолжительностью от одного года до пяти лет, следовательно, ежегодное поступление метана в атмосферу составляет от 1000 до 5000 млн. т. Ежегодный поток биогенного метана составляет по различным оценкам от 375 до 980 млн. т/год. Величина потока эндогенного метана оценивается в 4500 млн. т/год.

Валовые выбросы вредных веществ с 1994 г. возрастают. Рост обусловлен, в основном, выбросами метана и объясняется не увеличением фактической массы выбросов, а более жесткой инспекцией. По этой же причине несколько возрастают в последние три года выбросы оксидов углерода. Сокращение выбросов оксидов азота связано с реконструкцией и модернизацией ГПА компрессорных станций.

Инвентаризация антропогенных эмиссий парниковых газов Межведомственной комиссией РФ по проблемам изменения климата рассчитана исходя из объемов добычи, транспортировки и переработки газа и газоконденсата, а также коэффициентов удельной эмиссии, рекомендованных к использованию Межправительственной группой экспертов по изменениям климата (МГЭИК).

Согласно приведенным сведениям, эмиссия метана объектами газовой промышленности, рассчитанная по методике МГЭИК, в 1990 г. составляла 16 млн. т и на порядок превышала фактическую массу выбросов метана в атмосферу, определенную по сведениям государственной статической отчетности в последующие годы. Следует отметить, что добыча газа за рассматриваемый период оставалась примерно на одном и том же уровне.

Кроме того, существует так называемый балансовый метод определения эмиссий метана газовой промышленностью, основанный на учете разности меду объемом добычи газа и объемом потребления природного газа на конце магистрального трубопровода. Согласно расчетам А,Г, Бордюгова, потери из года в год колеблются от 1,03 до 1,54% и в среднем составляют 1,3% от добычи природного газа. При объеме добычи природного газа за последние три года приблизительно по 570 млрд. M3/год эмиссия метана составляет около 5,3 млн.т/год.

Таким образом, эмиссия метана объектами газовой промышленности РФ в различных источниках оценивается от 1,5 до 1,6 млн. т/год.

Доля газовой промышленности в глобальной эмиссии метана составляет от 0,03 до 0,32%.

В связи с приведенными сведениями по эмиссии основных парниковых газов в атмосферу представляется несостоятельной появившаяся в печати точка зрения о вредном воздействии газовой промышленности на окружающую природную среду.

Никто не знает, как многочисленные возможные реакции на отрицательные и положительные обратные связи, вызывающие повышение концентрации парниковых газов, будут взаимодействовать между собой и какой тип обратной связи станет доминирующим. Ученым лишь известно, что на земле и ранее наблюдался рост температуры.

Выбросы парниковых газов в результате деятельности человека не достигают в настоящее время и 10% эндогенной эмиссии вследствие дегазации Земли. Попытки объяснить техногенной гипотезой глобальное потепление климата на весьма коротком временном отрезке в сравнении с геологической историей Земли не должны обходить вниманием способность продувки атмосферы Земли газами, выделяющимися из активных участков современных рифтовых систем, и связанные с этим процессы повышения концентрации парниковых газов в атмосфере, разрушения озонового слоя и развития тем самым экологического кризиса.

Таким образом, многочисленные эмпирические данные свидетельствуют о необходимости переоценки места газовых эмиссий промышленностью, в том числе газовой, при подготовке глобальных прогнозов парникового эффекта и разработке моделей мирового развития. Анализ фактической ситуации по глобальной эмиссии парниковых газов, связанной с техногенным поступлением и от естественной дегазации Земли показывает, что вклад выбросов метана и окиси углерода объектами РАО “Газпром” в этом глобальном процессе является весьма малой величиной. Природный газ, по сравнению с другими ископаемыми топливами, имеет очевидные экологические преимущества.

- Сценарий эмиссии парниковых газов в газовой промышленности

Мировая общественность ведет активный поиск вариантов развития экономики в условиях глобального изменения природной Среды и климата под воздействием возрастающих эмиссий в атмосферу планеты парниковых газов.

К “парниковым” относится большая группа газообразных веществ, включая оксиды углерода, метан, оксиды азота и др., которые различаются потенциалом своего глобального воздействия не только из-за химической природы, но и времени их жизненного цикла в атмосфере.

Среди антропогенных источников эмиссии этих газов основное место занимают объекты энергетики, которые в настоящее время примерно на 88% функционируют на базе использования ископаемых видов топлива - угля, черного золота и газа. Именно углеродный сектор энергетики является главным источником антропогенных эмиссий, прежде всего, диоксида углерода и метана. Ученные Межправительственной группы по климатическим изменениям пришли к выводу о том, что стабилизация содержания в атмосфере диоксида углерода на современном уровне требует сокращения ее эмиссии почти на 60%.

Таким образом, стратегия развития углеродного сектора энергетики, определяемая с позиций экономики рационального природопользования, может обеспечить решение триединой проблемы: устойчивое развитие- энергогазосбережение- экология.

В связи с проблемой глобального потепления климата возникла необходимость учета выбросов (эмиссии) метана и диоксида углерода, которые из-за нетоксичности до настоящего времени статистикой не учитывались. Показатель фактической эмиссии метана становится дополнительной составляющей в оценках его негативного воздействия на окружающую среду, по расчетам зарубежных исследователей, при определенных значениях лишает природный газ его экологической привлекательностью перед другими видами топлива.

- Потенциал воздействия основных парниковых газов во времени.

Однако анализ результатов сравнительной оценки ископаемых энергоносителей показывает, что понятие “текущие потери”, используемое при этом, может быть учтено только в качестве “метановых эмиссий”, т.е. той части объема транспортируемого газа, которая по различным причинам мигрирует в атмосферу и составляет только часть транспортных потерь газа. Это очень важное замечание, поскольку не все транспортные потери газа, определяемые балансовой маржей между объемом поступившего в трубопровод и объемом проданного приобретателю, т.е. товарного газа, попадают в атмосферу без сжигания.

Учитывая новизну рассматриваемого подхода к оценке структуры материального баланса по всем технологическим этапам производства и использования извлекаемых из недр ресурсов природного газа, его содержательная модель представлена графом.

Из представляемой таким образом эколого-экономической модели основных материальных потоков газа в газовой промышленности следует, что ее суммарные потери и метановой эмиссии не могут отождествляться. Например, анализ статистических сведений по валовой и товарной добыче природного газа в мире показывает, что среднемировой уровень потерь газа при добыче за 1970-1996 гг. снижался с 24 до 15% от его валовой добычи (в основном за счет обратной закачки газа в продуктивные пласты, практикуемой в странах ОПЕК).

Газотранспортные предприятия РАО “Газпром”, согласно принятой практики, а также из-за отсутствия инструментальных средств мониторинга, в статье статистической отчетности “потери” отражают, как правило, нормативную величину, а часть метановой эмиссии (технологические продувки и т.п.), следовательно, попадает в статью издержки газа на “собственные нужды”.

Таким образом, транспортные потери РАО “Газпром” составляют около 10% от товарной добычи, а эмиссионный фактор метана остается пока неопределенным, равно как и для газораспределительных сетей (ГРС), а также непосредственно у потребителей этой продукции.

Для выявления и количественной оценки потенциальных источников метановых эмиссий на российских объектах газовой промышленности в настоящее время реализуется международный “Проект снижения выбросов газов при производстве и потреблении метана в Российской Федерации”. Проект, общая стоимость которого составляет 3,7 млн. долл., предусматривает определение суммарных объемов эмиссий по всей технологической цепи следования газа - от скважины до приобретателя. Часть стоимости проекта (0,5 млн. долл.) компенсируется за счет аналогичных работ, проводимых РАО “Газпром”.

С 1991 по 1996 г. американскими исследователями были выполнены по контракту с Федеральным агентством защиты окружающей Среды аналогичные исследования на объектах газовой промышленности США. Согласно полученным сведениям, суммарная годовая эмиссия метана по газовой индустрии США (в качестве базового года выбран 1992 г.) составляет 1,4± 0,5 % от валовой добычи газа в стане. или более 8,8 млрд. M3 в год.

Качественные различия и специфика инфраструктур газовой промышленности США и Российской Федерации не позволяют даже в порядке предварительных оценок механически переносить удельные показатели этих сведений на российские объекты газовой промышленности. В то же время представляется целесообразным сопоставить статистически выверенные оценки американских исследователей с доступными экспертными оценками по соответствующим технологическим сегментам газовой промышленности.

 Газпром

ОАО «Газпро́м» — российская газодобывающая и газораспределительная организация, крупнейшая фирма в Российской Федерации (по сведениям журнала «Эксперт») Является мировым лидером отрасли. Согласно списку Forbes 2000 (2006 год), «Газпром» по выручке занимает 64-е место среди европейских компаний, и 113 место среди мировых компаний. Организация занимает 22 место в Fortune Global 500 (2009 год).

Полное фирменное наименование — Открытое акционерное общество (АО) «Газпром»; предыдущее название — Российское акционерное общество (АО) «Газпром». Зарегистрированные товарные (торговые) марки и знаки обслуживания — Газпром (ГАЗПРОМ) и Gazprom (GAZPROM). Штаб-квартира — в Москве.

- История

Открытие больших месторождений газа в Сибири, на Урале и в Поволжье в 1970-е и 1980-е годы сделало СССР одной из крупнейших газодобывающих стран. В 1965 г. образовано Министерство газовой промышленности, которое ведало поиском газовых месторождений, добычей газа, его доставкой и продажей. В 1989 в СССР Министерство газовой промышленности преобразовано в государственный Концерн «Газпром» (в 1993 ставшее РАО «Газпром») и новая компания — «Газпром». Главой «Газпрома» стал Виктор Черномырдин.

В 1991 в результате развала СССР «Газпром» потерял часть своего имущества на территории бывших советских республик — треть газопроводов и четверть мощности компрессорных станций.

5 ноября 1992 года президент Российской Федерации Борис Ельцин подписал Указ о преобразовании государственного концерна «Газпром» в РАО «Газпром», и 17 февраля 1993 года РАО «Газпром» было учреждено Постановлением Совета Министров — Правительства РФ. Тем же постановлением был утверждён устав РАО «Газпром».

В декабре 1992 Борис Ельцин назначил Виктора Черномырдина Премьер-министром, что способствовало резкому усилению экономического влияния «Газпрома», получившего от государства значительные налоговые льготы. В ходе рыночных реформ часть акций «Газпрома» была «продана» за приватизационные ваучеры. Продажа акций жёстко регулировалась, при этом иностранные граждане, по уставу фирмы, не могли владеть более чем 9 % акций.

В октябре 1996 «Газпром» продал 1 % своих акций в виде лондонских глобальных депозитарных расписок, а в 1997 — облигации на сумму 2,5 млрд. долларов.

В 1998 Борис Ельцин освободил Виктора Черномырдина от должности Премьер-министра, и тогда же Правительство предъявило «Газпрому» требования выплаты многомиллиардной налоговой задолженности. После того как налоговая полиция начала конфисковывать имущество «Газпрома», организация была вынуждена заплатить налоги. В этом году фирма впервые показала убытки. Причины неясны, но предполагались изношенные газопроводы, коррумпированное руководство или же финансовые потери предыдущих лет, выплывшие на свет из-за более прозрачной фискальной политики.

В конце 1990-х «Газпром» начал совершать сомнительные сделки с флоридской организацией «Итера» и их дочерним предприятием «Пургаз».

Считалось, что от этих сделок обогащается руководство «Газпрома» и их родственники. Как писал в своём отчёте инвестиционный фонд Hermitage capital management, мелкий акционер «Газпрома», в октябре 2000: «депозитеры оценивают Газпром так, как если бы было разворовано 99 % его имущества. Реальные цифры составляют около 10 %, так что это хорошие новости».

В 2001—2003 годах Владимир Путин активно реформировал руководство «Газпрома». Этим реформам активно помогали бывший министр финансов Российской Федерации Борис Фёдоров и директор Hermitage Уильям Браудер.

К началу 2004 Российская Федерация владела 38,7 % акций «Газпрома» и имела большинство в Совете директоров. В 2004 президент Российской Федерации Владимир Путин пообещал присоединить к «Газпрому» государственную организацию ««Роснефть»». Это довело бы долю государства в «Газпроме» до более 50 %, после чего все ограничения по продаже акций «Газпрома» за рубеж были бы сняты. «Газпром» не сумел купить обанкротившуюся фирму ЮКОС, вместо этого его купила ««Роснефть»». Причина была в том, что 15 декабря 2004 года ЮКОС объявил себя банкротом в Хьюстоне, штат Техас, США, после чего покупка этой организации стала противоречить американским законам. Боясь американских санкций, «Газпром» отступил, в результате чего 19 декабря ЮКОС (вернее, 76,79 % акций «Юганскнефтегаза» — основной фирмы ЮКОСа) был продан малоизвестной организации «Байкалфинансгруп». Через 3 дня, 22 декабря, «Байкалфинансгруп» была продана «Открытого акционерного общества ""Роснефть""».

Тем не менее, в 2004 государство довело свою долю в акциях «Газпрома» до более 50 %, купив недостающую часть акций «Газпрома».

9 декабря 2005 депутаты Госдумы 335 голосами «за» (80 — «против») приняли в третьем чтении поправки к закону «О газоснабжении в РФ», направленные на либерализацию рынка акций «Газпрома». Согласно принятым изменениям доля акций, принадлежащих госкомпаниям, в сумме не может быть ниже 50 % плюс одной акции, а иностранные граждане и фирмы смогут совместно владеть более чем 20 % акций «Газпрома».

- Деятельность

По результатам оценки DeGolyer & MacNaughton, на конец 2005 доказанные и вероятные газовые запасы «Газпрома» составили 20,7 трлн м³, газоконденсата — 690,5 млн т, черного золота (без учета «нефтяной компании «Газпром нефть»») — 299,5 млн т. Это более чем на 10 % больше, чем годом ранее.

На долю Газпрома приходится 70 % российской добычи газа. Основные добывающие мощности расположены в Ямало-Ненецком автономном округе. Газпром производит более 8 % российского валового внутреннего продукта. Газпром почти полностью удовлетворяет потребности в газе всего бывшего СССР, восточной и центральной Европы.

Добыча газа в 2005 составила 547,2 млрд куб. м, из них на внутренний российский рынок поставлено 286 млрд куб. м (при этом общее потребление газа составило 386 млрд куб. м), а 151 млрд куб. м экспортировано в Европу. В 2006 году компании «Газпрома» продали российским потребителям 316,3 млрд куб. м газа[19]. По состоянию на начало 2009 года более 80 % добычи «Газпрома» приходилось на месторождения, запущенные ещё в годы существования СССР.

На 2004 год Газпром был единственным поставщиком газа в Боснию и Герцеговину, Эстонию, Литву, Латвию, Финляндию, Македонию, Молдавию и Словакию, поставляет 97 % газа Болгарии, 89 % газа Венгрии, 67 % газа Турции, 65 % газа Австрии, 45 % газа Республики Германии, 27 % газа Италии и 25 % газа Франции. Всего Газпром поставляет 25 % газа Евро союза.

Крупнейшие импортёры российского газа в 2005 году: Республика Германия — 39,9 млрд куб. м (44,9 % общего потребления), Италия — 21,9 млрд куб. м (26 %), Франция — 13,2 млрд куб. м (26,8 %).

На август 2007 года доля предприятий «Газпрома» в добыче газа составляет 84,7%.

Газпрому принадлежит Единая система газоснабжения Российской Федерации, которая включает в себя: 156,9 тысяч км магистральных трубопроводов и отводов, 6,1 тысяч км конденсатопродуктопроводов, 234 компрессорных станций мощностью 41,7 млн кВт, 25 объектов подземного хранения газа.

«Газпрому» принадлежат четыре завода по стабилизации и переработке газоконденсата, входящие в состав «Астраханьгазпрома», «Оренбурггазпрома», «Сургутгазпрома» и «Уренгойгазпрома». Собственная добыча газоконденсата в 2005 составила около 11 млн тонн (две трети общероссийской добычи).

Кроме того, аффилированные с «Газпромом» структуры («Газпромбанк» и «Газфонд») владеют контрольным пакетом акций ОАО «Сибур холдинг» — крупнейшей нефтехимической организации Российской Федерации. Фирмы также принадлежат два НПЗ: Омский (через «нефтяная компания «Газпром нефть»») и Салаватнефтеоргсинтез.

Крупнейший из заявленных зарубежных проектов по добыче углеводородов «Газпрома» — участие в разработке венесуэльского месторождения Бланкия Эсте и Тортуга (совместно с Petroleos de Republic Venezuela, итальянской Eni, малайзийской Petronas и португальской EDP). Потенциальные запасы — 260 млрд куб. м газа и 640 млн т черного золота; «Газпром» планирует принять участие в разведке (на этой стадии у него будет 30 % в проекте), а затем в добыче и сжижении природного газа (на этом этапе доля российской фирмы должна снизиться до 15 %). Общая предполагаемая стоимость проекта на апрель 2009 года — $5,73 млрд.

Другие зарубежные проекты российской газовой монополиста — блок № 26 в Бенгальском заливе (Индия, ожидаются 375 млн т условного топлива), месторождение «Эл Ассел» (Алжир, 30 млн т черного золота), проект «Рафаэль Урданета» (республика Венесуэла, около 100 млрд м³ газа).

Основной научной базой «Газпрома» является институт «ВНИИГАЗ», созданный в 1948 году и располагающийся в подмосковном посёлке Развилка. На территории института расположены мощный вычислительный центр, узел технологической связи ОАО «Газпром связь», а также экспериментальное производство — «Опытный завод ВНИИГАЗа». «Газпрому» принадлежит 100 % уставного капитала ООО «ВНИИГАЗ».

- Газпром как орудие внешней политики Российской Федерации

Как отмечают многие обозреватели, к концу 2005 года политику Российской Федерации в отношении стран СНГ (и вообще постсоветских государств) стала «формировать» российская газовая монополия «Газпром», как бы заменившая собой Министерство иностранных дел. Цены на поставляемый природный газ превратились в действенный инструмент поощрения и наказания стран СНГ в зависимости от их политики в отношении Российской Федерации:

- В марте 2005 было объявлено о повышении тарифов на газ для Белоруссии, однако уже 4 апреля Владимир Путин пообещал сохранить отпускные цены на прежнем уровне, а 19 декабря была достигнута окончательная концессия о поставке в Белоруссию в 2006 году 21 млрд м³ газа по 46,68 долл. США за 1 тыс. м³ (то есть цена осталась неизменной с прошлых лет).

- В июле 2005 было объявлено о постепенном увеличении цен на газ для прибалтийских государств до общеевропейского уровня — 120—125 долл. В 2005 году цена 1 тыс. м³ газа составляла 92-94 долл. для Латвии, 85 долл. — для Литвы, 90 долл. — для Эстонии.

В сентябре 2005 было объявлено об увеличении цены на газ для Грузии в 2006 с 62,5 до 110 долл. На 2007 год «Газпром» предлагает газ Грузии уже по 235 долл.

- В ноябре 2005 было объявлено об увеличении цен для Армении до 110 долл. (договор на 2005 год предусматривал поставку 1,7 млрд м³ по 54 долл.). Руководство Армении — стратегического союзника в Российской Федерации в Закавказье — высказало опасение, что республика не сможет позволить себе покупать газ по такой цене. Россия предложила предоставить Армении беспроцентный займ для компенсации возросших цен на газ. В качестве альтернативного выхода было предложено передать в собственность Российской Федерации один из энергоблоков Разданской ТЭС и всю газотранспортную систему республики. Несмотря на предупреждения армянской стороны, что подобные шаги могут иметь негативные последствия для армяно-российских отношений, удалось лишь добиться отсрочки повышения цен до 1 апреля 2006.

- В ноябре 2005 было объявлено об увеличении цен для Молдавии в 2006 году до 160 долл. В 2005 году «Газпром» поставлял Молдавии газ по 80 долл. за 1 тыс. м³. На 2007 согласовано увеличение цены российского газа уже до 170 долл.

В декабре 2005 «Газпром» и Азербайджан договорились о переходе на оплату поставок и транзита газа по рыночным ценам. В 2006 году Азербайджан получал газ «Газпрома» уже по 110 долл. за тысячу кубометров (в 2005 — по 60 долл.). В 2007 году «Газпром» хочет поставлять газ уже по 235 долл.

- В декабре 2005 разгорелся конфликт в отношении цен на газ на 2006 для Украины. Россия потребовала с 1 января 2006 повысить цену с 50 долларов за 1 тыс. м³ до 160 долларов, а затем, поскольку переговоры не привели ни к каким результатам, — до 230 долларов. Соглашение о поставках газа в 2006 году (по цене 95 долл.) было подписано лишь 4 января 2006 (см. Внешнеэкономическая политика Украины). Верховная Рада, однако, использовала факт его подписания для обострения отношений с президентом Виктором Ющенко, отправив правительство Юрия Еханурова в отставку — см. Политический кризис на Украине (2006). Новому премьер-министру Виктору Януковичу удалось договориться о сохранении этой цены до конца 2006 года, что он считал своей главной политической и экономической победой.

После того как Россия перешла на рыночные цены на газ, поставляемый партнёрам по СНГ, Содружество независимых государств лишилось главного объединяющего фактора — низких цен на газ и нефть. Одновременно на протяжении всего 2006 года российское руководство предпринимало усилия по формированию на базе СНГ некоего союза государств, связанных системой нефте- и нефтепроводов и признающих лидирующую и ключевую роль Российской Федерации как монопольного поставщика энергоресурсов в Европу со всего постсоветского пространства.

Сопредельные государства в этой структуре должны играть роль либо поставщиков своего газа в российские нефтепроводы (Туркмения, Казахстан, Узбекистан), либо транзитных стран (Украина, Белоруссия). Обеспечением долга энергетического союза должна была стать продажа энергетических и энерготранспортных активов или обмен ими. Так с Туркменией была достигнута договорённость об экспорте её газа через «Газпром». В Узбекистане российские организации осваивают местные месторождения энергоресурсов. В Армении «Газпром» получил в собственность магистральный нефтепровод из Ирана. С Молдавией достигнута договорённость о том, что «Молдовгаз», 50 % которого принадлежит «Газпрому», проведёт дополнительную эмиссию акций, которую Молдавия оплатит, внеся в организацию газораспределительные сети, а «Газпром» — денежные средства.

26 декабря «Газпром» достиг договорённости с Молдавией о поставках в 2007 году газа по цене 170 долл. за 1 тыс. м³ и о переходе к расчёту цен на газ на условиях net back (за вычетом затрат на транспортировку) к среднеевропейскому уровню к 2011 году. Стороны также договорились об увеличении доли «Газпрома» в «Молдовагазе» и передаче под контроль «Газпрома» газораспределительных сетей республики. Газотранспортной системой республики владеет организация «Молдовагаз» (акционеры — «Газпром» 50 %, Республика Молдова 35,3 % и Приднестровская автономия 13,4 %). В первом полугодии 2006 года «Газпром» поставлял газ для Молдавии по цене 110 долларов, а во втором полугодии — 160 долл. за 1 тыс. м³.

Для Азербайджана и Грузии «Газпром» установил на 2007 год цену поставок 235 долл. за тысячу кубометров, тогда как для Армении — 110 долл., а для Украины — 130 долл.

В феврале 2008 года согласно договорённостям «Газпрома» и Украины, схема поставок газа в это государство будет кардинальным образом изменена. После неоднократных угроз со стороны российской монополиста о прекращении поставок в связи с задолженностью украинской стороны была достигнута договорённость о прекращении продажи газа через фирму Rosukrenergo и об их осуществлении через новое совместное предприятие «Газпрома» и «Нафтогаза Украины», в котором сторонам будет принадлежать по 50 %. Цена газа до окончания 2008 года останется прежней — $179,5 за 1000 м³.

Британский журналист Эдвард Лукас, рассуждая о амбициях Кремля в Европе после российско-грузинского конфликта в августе 2008 года в статье «Не позволяйте Российской Федерации „финляндизировать“ Западную Европу», указывал, что, являясь орудием кремлёвской внешней политики, Газпром также и злостный ценовой монополист и нечестный конкурент, ввиду чего для Европейской комиссии не должно составить труда поставить его на место, как она сделала это в отношении Майкрософта: «Любая фирма в ЕС, которая бы действовала, как Газпром, быстро бы оказалась на скамье подсудимых».

 Взрывоопасность газа.

Во время холодов увеличивается потребление природного газа. Чем это вызвано, догадаться не сложно. Во-первых, включаются в работу отопительные печи и агрегаты, а во-вторых, не дождавшись тепла от центрального источника теплоснабжения, замерзающие добропорядочные граждане вынуждены создавать для себя температурный комфорт работой газовых плит.

Действительно, природный газ является дешевым и доступным топливом. Поднёс спичку и вот - тепловая и даже световая энергия. Ей достаточно легко управлять и пользоваться.

Но всё ли так надёжно и просто?

Природный газ добывают на газовых месторождениях, и он от места добычи по нефтепроводам поступает к нашим газовым плитам и отопительным аппаратам. Можно проще - к плитам и котлам. Как хорошо. Бери и пользуйся!

Так мы берём и пользуемся. Свои действия довели до автоматизма: зажигаем спичку, подносим ее к газовой горелке, открываем кран… Правильно, так и надо. Нельзя давать выходить газу без горения, иначе…

Основным горючим компонентом природного газа является метан. Это один из углеводородов, из-за которых так много шума - политического, экономического… Содержание его в природном газе может быть до 98%. Кроме метана в состав природного газа входят этан, пропан, C4H10. К негорючим компонентам относятся: азот, углекислый газ, кислород, пары воды. Кстати, интересно знать, что горючими элементами таблицы Дмитрия Ивановича Менделеева в нашей природе являются только углерод, водород и частично сера. Больше ничего не горит.

Метан в смеси с воздухом в 5-15% случаев взрывоопасен, т.е. при внесении огня смесь мгновенно воспламеняется и выделяет большое количество тепла. Давление при этом увеличивается в 10 раз! Что это такое и как это выглядит, пояснять не буду, поверьте автору - страшно!

Представим себе (пусть это будет страшный сон), что в помещении, у которого внутренний объём 100 м.куб. оказалось от 5 до 15 м.куб. природного газа (замечу сразу, что специфический запах при этом будет невыносимым). И вот туда направляется кто-то в ночной рубахе, колпаке и со свечкой в руках. Ему так хочется узнать - что так противно воняет… Не узнает! Не успеет…

Сам природный газ не имеет цвета, вкуса и запаха. Его одорируют! Вот именно, придают всем известный «аромат», а интенсивность запаха делают такой, чтобы человеческий нос ощутил газ, когда его объем уже составляет 1%. Это значит, что еще 4% и страшный сон с кем-то в ночной рубахе, колпаке и свечкой в руках станет реальностью… Погасите хотя бы свечку. И не пользуйтесь никакими электрическими приборами. Температура воспламенения природного газа находится в пределах 750 градусов С, а это температура любой электрической искры или даже кончика сигареты во время затяжки.

Быстрее открывайте окна и двери - делайте сквозняк, такой, чтобы колпак сорвало, и чёрт с ним, с этим теплом. Природный газ примерно в два раза легче воздуха и он быстро будет улетать в атмосферу.

 Автомобили на газу

В тридцатые годы 19 века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было.

Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» – автомобилях.

Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Бензин дорожает, и уже давно его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.

Стоит также уточнить, что все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Октановое число 105?

Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина – вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.

Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.

В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) – токсичное для человека вещество.

И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества – этил и этен, а газовый двигатель – метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен.

Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.

Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина. Как известно, повсеместно используется АИ 92-93, 95 или 98, что и соответствует октановому числу.

Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более «бедных» смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях – ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла. Здесь же стоит упомянуть о самом интервале замены масла и свечей. При использовании в качестве топлива газа интервал увеличивается в 1,5 раза.

А теперь рассмотрим виды газа.

В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20...25 МПа (200...250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях (многие видели на крыше автобусов баллоны - так вот это именно они).

Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных «бензобаках» при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около –120°C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120000 тонн (Япония) Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества – углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.

Пропан-C4H10 – синтетическое топливо. Его получают из черного золота и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан-бутана несколько проще. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином.

По своим свойствам сжиженный пропан-C4H10 почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан-бутана и преимущество перед метаном – 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан-бутана получают в 20...25 раз меньше, чем добывают природного газа.

Однако, при всех этих преимуществах автовладельцы не спешат переходить на газ. И этому есть объяснение. Во-первых, за газовое оборудование нужно сразу заплатить. И уж если платить, то за импортное. Сама эксплуатация автомобиля на газу (особенно в зимний период) имеет свои недостатки (хотя и летом они также проявляются), ну и, конечно, многих смущает сам баллон, который нужно установить в багажнике любимого железного коня.

Из большого перечня заменителей жидких топлив нефтяного происхождения в первую очередь привлекает природный газ – топливо, отличающееся относительной экологической чистотой.

Сегодня Аргентина занимает почетное первое место среди стран с самым газифицированным автомобильным транспортом. Вместе с занимающей второе место в этом списке Италией она значительно оторвалась от преследующих их США и Канады. И только на пятом месте в этом рейтинге идет самая богатая газом в мире Россия. Причем число автомобилей «на газе» у нас в 13(!) раз меньше, чем в Аргентине, к тому же населения в этой латиноамериканской стране в 5 раз меньше, чем в Российской Федерации.

Наша страна является пионером в создании и промышленном выпуске газобаллонных автомобилей.

Из-за падения добычи нефти в 80-е годы был принят ряд правительственных постановлений по газификации автомобильного транспорта. В результате выполнения этих решений за 10 лет (1983-1993 гг.) было построено 191 автомобильная газонаполнительная компрессорная станция (АГНКС) в Российской Федерации в 129 городах.

Начиная с 1984 г. в Российской Федерации освоен серийный выпуск газового топливного оборудования практически для всех марок автомобилей, составляющих основу грузопассажирского парка: автобусов ЛиАЗ, ЛАЗ, ПАЗ, Икарус; грузовых автомобилей ЗИЛ, газ, КамАЗ, МАЗ; легковых газ, УАЗ, ВАЗ, АЗЛК. Успешно работают на газе тракторы ЛТЗ, МТЗ, «Кировец», речные суда Р-55 и маневровые тепловозы ТЭМ-2. Первый в мире самолет ТУ-156 на природном газе совершил более 100 испытательных полетов.

Главное преимущество природного газа – экологическое. Отработавшие газы двигателей, работающие на природном газе, содержат низкие уровни вредных веществ. По составу природный газ на 90-98% состоит из метана – нетоксичного углеводорода, который при сгорании дает, главным образом, диоксид углерода и воду. Двигатель на природном газе производит примерно на 65% меньше выбросов оксидов азота и на 80% меньше выбросов твердых частиц, чем дизельный двигатель, оборудованный окисляющим каталитическим нейтрализатором.

Работа на природном газе предполагает и ряд других преимуществ. Он фактически не содержит серы, которая влияет на здоровье людей и закисляет почву и воду, а также разрушает фасады зданий. Если брать все в комплексе, то отработавшие газы двигателя, работающего на природном газе, по наиболее вредным компонентам в несколько раз менее опасны, чем бензиновых или дизельных двигателей. Кроме того, автомобили на природном газе являются бесшумными и меньше вибрируют, чем с дизельными и бензиновыми двигателями.

По расчетам американских специалистов, в случае, если на природном газе будут работать 14 тыс. автобусов (25% автобусного парка США) и каждый из них будет заправляться газом 300 раз в год, вероятность возгорания составит один раз в 35 – 70 лет. Риск несчастного случая при обращении с природным газом крайне незначителен. Газ не токсичен и легче воздуха. В случае утечки он поднимается вверх и быстро смешивается с атмосферным воздухом, превращаясь во взрывобезопасную смесь.

По энергетическому и расходному эквиваленту 1м3 природного газа заменяет в эксплуатации примерно 1л бензина или дизтоплива. При этом, что особенно важно для транспортников в нынешней нелегкой ситуации с постоянно растущими ценами на топливо, стоимость природного газа ограничена специальным постановлением Правительства Российской Федерации, что не позволит ей неограниченно возрасти при росте спроса на газ. Согласно этому постановлению, 1м3 газа не может стоить дороже 0,5л самого дешевого бензина марки А-76.

Оценка достоинств и недостатков использования природного газа на транспорте, сделанная еще в 50-е годы, продолжает жить и сегодня.

Достоинства природного газа, как природного топлива:

- повышение моторесурса двигателя в 1,5 раза;

- отсутствие детонации (октановое число газа 105-110);

- отсутствие нагара на поршнях и свечах, а также в отработавших газах;

- более длительный срок моторного масла (в 1,5-2 раза) с благотворным влиянием его на срок службы всех деталей, износ которых зависит от качества смазки;

- увеличение срока службы свечей в 1,5-2 раза;

- общее улучшение экологических параметров отработавших газов (за исключением запаха);

- уменьшение расходов на топливо в 1,5-2 раза.

Недостатки процесса газификации автомобиля:

- снижение мощности двигателя (бензинового) – от 10 до 15%;

- ухудшение тягово-скоростных свойств транспортного средства (время разгона возрастает на 24-30%, максимальная скорость движения снижается на 5-6%, максимальный угол преодолеваемого подъема снижается на 30-40%);

- возможность появления запаха газа в салоне (в случае неисправности глушителя или кузова);

- вес и объем баллона с газом;

- удорожание обслуживания топливной аппаратуры.

На природном газе может работать и бензиновый, и дизель, и другие виды двигателей. На эффективность перевода на природный газ влияет целый ряд факторов. Условно их можно разделить на две группы.

Первая – технические факторы: изменение издержек на топливо, основную и дополнительную заработную плату, расхода на смазочные и другие эксплуатационные материалы, на шины, на техническое обслуживание и ремонт, амортизационные отчисления, накладные на товар расходы.

Вторая – организационно-технические факторы, которые оцениваются изменением коэффициентов использования пробега, грузо- и пассажировместимости, технической скорости и др.

В структуре расходов статья «топливо»  наиболее весомая, она дает практически всю экономию средств.

Кроме того, совершенно обязательно создание производственно-технической базы (ПТБ), обеспечивающей безопасную эксплуатацию, обслуживание и ремонт подвижного состава на основе руководящего документа РД-3112199-98 «Требования пожарной безопасности для предприятий, эксплуатирующих автотранспортные средства на компримированном природном газе».

Важнейшей проблемой, возникающей при эксплуатации газовых транспортных средств, стало восстановление утраченной работоспособности при отказах газовой системы автомобилей.

Однако, отмеченные трудности, в большинстве известных публикаций в целом при экономической оценке дают положительный баланс в использовании газового топлива.

Опыт авторов и других исследователей по конвертации для работы на природном газе в газовые и газодизели убедительно показывает, что создавшаяся проблема носит комплексный характер, основная составляющая которой, технические решения.

В 80-е годы возобновилась работа по конвертации дизелей в газодизели. Основными исполнителями стали исследователи дизелей, которые используя прежний опыт работ, заложили в управление принцип качественного регулирования. Не разобравшись, что используемый в системе питания двухступенчатый газовый редуктор (взят с карбюраторного двигателя) работает по принципу количественного регулирования. Были созданы конструкции использующие одновременно два противоположных принципа регулирования. Как результат: управление газодизелем было нестабильным. На отдельных режимах газодизель работал на дизтопливе. В среднем система питания газодизеля КамАЗ позволяла замещать газами только 25-30% дизтоплива. Ее неработоспособность стала причиной отказа эксплуатационников использовать газодизеля.

Одновременно испытывалась система питания, созданная авторами данного материала. На дизель установили газовый карбюратор. В основе системы питания заложен принцип количественного регулирования для одновременного управления подачей жидкого и газового топлив. Во время межведомственных испытаний автобуса «Икарус-260» 9испытания на полигоне НИЦИАМТ) газодизель Габа-Ман работал с использованием 90-95% природного газа и 5-10% дизтоплива. Нужно отметить, что такие результаты подтверждаются другими исследованиями газодизелей. Однако преодолеть ведомственный барьер, установленный НАМИ не удалось и работы в начале 90-х годов были приостановлены.

Для создания газового двигателя на базе дизеля необходимо уменьшить степень сжатия, снять систему подачи дизтоплива, установить систему искрового зажигания и систему подачи газовоздушной смеси в цилиндры. Этим путем пошли большинство исследователей. Но сертифицировать пока удалось газовый двигатель для стационарных установок с узкими диапазонами изменения нагрузочных характеристик. На автомобиле газовый двигатель с таким простым набором изменений дизеля работает неустойчиво.

На наш взгляд развивать идею конвертации дизелей в «чисто» газовые ранее подобранные двигатели нецелесообразно, т.к. оплачивается двойная работа. Различие в рабочем процессе конструкции и системах управления и др. бензинового и дизельного двигателей достаточно изучено.

Поэтому сегодня, когда стоит задача создания малотоксичных и экономичных двигателей определяющим является вид топлива. Под заданное топливо необходимо проектировать двигатель способный эффективно его сжигать.

Наш анализ должен убедить читателя, что природный газ сегодня является единственным доступным заменителем бензину и дизтопливу. И для его использования требуется разработка газового двигателя нового технического уровня.

Источники

Газовые месторождения СССР. Справочник, 2 изд., М., 1968; Еременко

Н. А., Геология черного золота и газа, М., 1968; Смирнов А. С., Ширковский А. И.,

Добыча н транспорт газа, М., 1957; Коротаев Ю. П., Полянскии А. П.,

Эксплуатация газовых скважин, 2 изд., М., 1961: Шмыгля П. Т., Разработка газовых и газоконденсатных месторождений (теория и практика), М., 1967;

Базлов М. Н., Жуков А. И., Алексеев Т. С., Подготовка природного газа и конденсата к транспорту, М., 1968; Разработка газового месторождения системой неравномерно расположенных скважин, М., 1968; Гудков С. ф.,

Переработка углеводородов природных и попутных газов, М., 1960.

Опубликовано на forexAW.com: Суббота, 9 Январь, 2010 года — 15:45.

Последнее редактирование: Воскресенье, 22 Июль, 2012 года — 16:14.