Виды топлива для ГБО. Пропан, метан.

Существует два вида ГБО: работающие на пропан-бутане и метане.

Пропан и пропан-бутан как газ и топливо для автомобилей. Сжиженный газ

Пропан-бутан (сжиженный нефтяной газ, СНГ, по-английски — liquified petroleum gas, LPG) — это смесь двух газов. В обиходе ее называют кратко: пропан. Пропан-бутан получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Процесс заправки машин пропаном внешне очень похож на заправку бензином, потому что это — сжижженный газ.

Количество заправок пропана в Украине увеличивается из года в год. Установка пропана-бутана на автомобили в Украине растет такими же высокими темпами. Это связано со многими преимуществами пропана, как моторного топлива, перед бензином. Прежде всего стоимость: цена на сжижженный газ пропан традиционно сохраняется на уровне 50% от цены на 95-й бензин. (пропан-бутан производится в Украине, в отличие от метана). Кроме этого, он обладает более высоким октановым числом и лучшими экологическими и эксплуатационными свойствами.

Пропан

Молекулярная формула — C3H6

Плотность жидкости при атмосферном давлении- 584 кг/м3

Температура кипения при атмосферном давлении -42,1 С

Критическая температура +95,7 С

Основные свойства сжиженного газа

Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы жидкость — пар, вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения.

Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно. В качестве примера рассмотрим рис. 1. Давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0 °С и 0,17 МПа при 15 °С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона.

Поэтому никогда не заполняйте баллон сжиженным газом полностью, Обязательно оставляйте паровую подушку, объем которой равен 10% от полной емкости баллона.

Эти два газа (пропан и бутан) различаются между собой температурой кипения, при которой они переходят из жидкого в газообразное состояние. Пропан перестает переходить в газ и остается в жидком состоянии при температуре -43 °С, для бутана эта температура равна 0° С.

В условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном нефтяном газе — смеси пропана и бутана, — предназначенном для использования в качестве автомобильного топлива, должен преобладать пропан для лучшей газификации смеси. На газозаправочные станции, поступает сжиженный нефтяной газ двух марок: летний ГТБА — пропан-бутан автомобильный с содержанием 50 + 10% пропана, остальное бутан и зимний ПА — пропан автомобильный с содержанием 90 + 10% пропана. Изменение давления насыщенных паров Р смеси пропана и бутана в зависимости от температуры в баллоне показано на рис. 2.

Теплота сгорания газа несколько больше, чем у бензина. Однако с увеличением количества подаваемого в двигатель воздуха теплота сгорания несколько уменьшается.

Если мощность двигателя, работающего на бензине, принять за 100%, то мощность двигателя, работающего на газе, будет примерно равна 90%, что приводит к снижению максимальной скорости примерно на 4%, но не надо забывать об экономии денежных средств. Мировое соотношение цены бензина к газу — 10:6.

Снижение мощности двигателя происходит по причине более низкой, чем у бензина, теплоты сгорания газа. И в результате происходит неполное наполнение цилиндров двигателя газо-воздушной смесью. Иногда ранней установкой угла опережения зажигания до ВМТ на 3 — 5° этот недостаток пытаются устранить. В условиях эксплуатации большой разницы при движении автомобиля на газе или на бензине не ощущается.

Метан как газ и топливо для автомобилей

Метан(сжатый природный газ, СПГ, сompressed natural gas, CNG)—горючий газ, который является основным компонентом природного газа. Газ метан практически не оставляет вредных продуктов сгорания.

Метан используется для газообеспечения населенных пунктов, но нас интересует его другое назначение, а именно — в качестве моторного топлива для автомобилей.

К сожалению, 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 газа в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Заправки метаном в Украине развиты очень хорошо. Сеть АГНКС состоит уже из нескольких сотен метановых заправок. Но установка газа метана на автомобили в Украине сейчас не очень популярна из-за трех факторов. Во-первых, цена на него полностью зависит от экспорта из России и постоянно растет. Во-вторых, газовое оборудование для метана очень дорогое, в основном из-за дефицитных баллонов под метан, которые должны выдерживать давление 200 атмосфер. В-третьих, метановые баллоны существенно уменьшают грузоподъемность автомобиля, поэтому если и стоит устанавливать метановое ГБО, то лишь на грузовые автомобили, такие как ЗИЛ, ГАЗон, ГАЗель.

Что лучше выбрать для авто, ГБО метан или пропан

Последнее обновление — 6 ноября 2020 в 07:42

Метан или пропан на авто, что лучше – этот вопрос всегда задаёт та категория водителей, которая решила перейти на альтернативные источники топлива. Попытаемся разобраться какой газ лучше для автомобиля. Выясним слабые и сильные стороны оборудования, сделаем соответствующие выводы.

Сравнение двух видов топлива

Между газами существуют солидные различия. Это касается хранения и эксплуатации (пользования). Применимо к автотранспорту:

• Метан – экологически чистый природный газ, добывается в месторождениях из недр земли. Автомобили с метановым ГБО маркируются — CNG (Compressed Natural Gas) сжатый природный газ или КПГ (компримированный);
• Пропан-бутан – смесь двух газов, получаемая при деятельности нефтяной промышленности. Маркировка LPG (Liquified Petroleum Gas) или СНГ (сжиженный нефтяной газ).

Хранение и перевозка метана как автомобильного топлива осуществляется под давлением 200-250 атмосфер (измеряется кубическими метрами), пропан-бутана 14-18 атм. (в литрах). Оба вида горючего широко применяются на легковых авто, грузовых, пассажирских и сельхозтехнике. В двигателях внутреннего сгорания бензиновых, дизельных (газодизель), газовых.

Рассмотрим основные плюсы и минусы авто на метане и пропане, в таких показателях как:

1. Цена и конструктивная разница между газовым оборудованием.
2. Финансово экономические выгоды.
3. Характеристики мотора.
4. Безопасность.
5. Наличие заправочных станций.
6. Вопросы, касающиеся экологии.

Отличия ГБО метан от пропанового

Стоимость и установка газобаллонного оборудования работающего на пропане обойдётся дешевле, нежели монтаж ГБО на метане. Цифры впечатляющие, разница в цене может составить колоссальный разрыв. Например пропановая газовая установка 4 поколения на легковое авто в среднем может стоить от 25-35 тыс. рублей. Аналогичное метановое оборудование на тот же автомобиль обойдётся в самом дешёвом варианте от 60 тысяч рублей. С коммерческим транспортом всё ещё сложнее.

Основной вклад в отличие вносит цена на газовые баллоны и их установку. А если этот факт применить к мощным машинам или грузовым, где ставят не один и не два баллона, то переоборудование обойдётся в круглую сумму.

Так как газ метан сжимается под большим давлением, для его транспортировки требуются толстостенные, тяжёлые ёмкости. К тому же метановые сосуды имеют только цилиндрическую форму, что может затруднить выбор места под установку и занять полезный объём багажного отделения. В отношении массы есть альтернативное решение – композитные баллоны разных размеров, но цена их слишком велика (к примеру, сосуд на 80 литров будет стоить от 35 000 рублей в комплекте с запорной арматурой и крепежом).

Пропан в этом плане выгоднее – существует огромный выбор относительно лёгких, дешёвых тороидальных (в нишу запасного колеса) или цилиндрических баллонов.

Также отличаются газовый редуктор, топливные магистрали (для метана ставят металлические с защитным покрытием, опять же из-за давления). В пропановом ГБО применяется медь или пластик. С КПГ редуктором ставится манометр для контроля давления и как опция, электронный датчик с выводом индикации в салон — топливомер газа.

Своё заправочное устройство у метанового оборудования. В остальном газовые системы схожи.

Расход газа и окупаемость

Сравнивая и выбирая, какое ГБО поставить на автомобиль, метан или пропан, в первую очередь считают срок окупаемости оборудования.

По понятным причинам просчёт точной экономики, в рамках данной статьи, сделать сложно (скачки цен на топливо и оборудование, особенности ТС, амортизация). Поэтому произведём усреднённый расчёт, где каждый, зная параметры своей машины, может подставить их, получив более конкретные цифры.

• цена бензина 43 руб., пропана 20 руб., метана 17 руб.;
• пробег за месяц 3000 км.;
• автомобиль (ДВС 4 цилиндра, бензин, расход бензина на 100 км пробега 10 л. – 12900 рублей за месяц);
• стоимость ГБО: пропан 30 000 руб., метан 60 000 руб.

Считается, что расход пропан-бутана по отношению к бензину выше на 10-35%. Возьмём максимальное значение – 35%, таким образом, коэффициент потребления относительно бензина составит 1,35. Получается, что на пропане расход на сотню составит 13,5 литров. В месяц 405 л. газа – 8100 руб. Выгода 37% или 4800 рублей.

Метан измеряется в кубометрах, его потребление к бензину в среднем на 10% меньше (выведено опытным путём) — коэф. 0,9. В нашем случае – 9 м3. По итогам месяца 270 метров кубических – 4590 руб. Выгоднее почти на 65% или 8310 рублей.

1. СНГ (стоимость ГБО/выгоду): 30000/4800=6,25 месяцев или (окуп.*пробег): 6,25*3000=18750 км. пробега;

2. КПГ – 60000/8310=7,22 мес. или – 7,22*3000=21661 км.

Влияние газомоторного топлива на двигатель

Газ в двигателе сгорает медленнее бензина, так как октановое число метана 120, а пропан-бутановой смеси около 105. По этой причине появляются температурные нагрузки на выпускной тракт, потеря мощности и завышенный расход горючего.

Решаются эти проблемы с установкой вариатора опережения угла зажигания (на некоторых марках делается прошивка контроллера ГБО). Рекомендуется установка на метан и на пропан.

По многочисленным отзывам водителей, как не настраивай авто на метане, всё равно динамические характеристики мотора снижаются примерно на 10%.

Преимуществом метана, также является тот факт, что сам по себе газ на много чище СНГ. Соответственно газовое оборудование проще и дешевле в обслуживании. К тому же при зимней эксплуатации нет проблем с замерзающим конденсатом. Недостатком будет меньшее количество СТО занимающихся КПГ. С пропаном ситуация обратная.

Безопасность

При утечке пропана газ концентрируется по низу, с этой точки он более пожароопасен. Метан же напротив очень быстро растворяется в воздухе. Но если утечка происходит на открытом пространстве можно не переживать. В закрытом помещении – жди беды.

Многочисленные рассказы о взрыве метановых баллонов, имеют место быть, но эти случаи во многом происходят из-за не своевременного контроля установленного оборудования и игнорирование требований по переосвидетельствованию емкостей.

Заправка и запас хода

На метане дальние загородные поездки противопоказаны – это правда. Заправочные комплексы АГНКС – скорее экзотика, нежели реальность. Их катастрофически не хватает и расположение неудобное. А в сосуд на 80 литров — один из распространённых вариантов для легковой машины, входит 19м3 метана (примерно 200 км хода).

При определённых обстоятельствах, имеется решение данного вопроса. Заправлять личный автомобиль можно с помощью индивидуального домашнего компрессора (мини АГНКС, АГНКУ). Но цена на него в районе 350-500 тысяч рублей, хоть и газ обойдётся более чем вполовину дешевле.

Пропановая сеть АГЗС весьма разветвлённая, заправиться можно практически в любом месте. Вот только качество СНГ часто оставляет желать лучшего.

Ещё один несущественный, но минус – процесс закачки CNG длится немногим дольше.

Экология

Этот показатель интересует автолюбителей в последнюю очередь, но в экологическом плане к метану претензий практически нет. Он гораздо чище конкурента, у которого содержится достаточно большое количество вредных примесей. При сгорании метана почти полностью отсутствуют загрязняющие окружающую среду вещества. В современных мегаполисах этот вопрос очень актуален.

Заключение

Безусловно, что после сравнения видов газового топлива выбор остаётся за владельцем транспортного средства. Именно он принимает решение и сам определяет, какое газовое оборудование лучше выбрать, ведь всё очень индивидуально. Ко всему прочему перечисленные показатели зависят от ряда факторов:

• поколения оборудований;
• правильность и своевременность регулировки, обслуживания установки;
• манера вождения транспортного средства;
• климатические, а также географические условия эксплуатации.

Сравнительная таблица основных отличий метана от пропана