Юрий Новиков - Экология, окружающая среда и человек

В итоге стоимость пробега автомобиля при использовании про-пан-бутановой смеси примерно в два раза дешевле, а метана — почти в четыре раза, чем при работе на бензине. Однако переделка двигательной системы автомобиля под сжатый газ обойдется существенно дороже, чем под пропан-бутановую смесь.

Российский газовый гигант намерен в ближайшее время стать мировым лидером по производству моторного топлива. «Газпром» заинтересован в поставках сжиженного природного газа (СПГ) американским потребителям. Опираясь на значительные ресурсы шельфа арктических морей, корпорация прорабатывает ТЭО по созданию инфраструктуры производства СПГ и поставок на рынки Северной Америки. «Газпром» намерен развивать производство природного газа и для российского рынка.

В 2004 г. производством газового топлива для автомобильного транспорта занимается его дочернее предприятие — компания «Сибур». В компании производством сжиженного углеводородного газа занимаются 4 завода, общий объем производства в 2004 г. составил 3,1 млн т. В стране работают 100 заправок пропан-бутановой смеси. Предполагается довести их число в ближайшие годы до 230.

В будущем планируется освободить от уплаты различных экологических сборов автовладельцев, чьи транспортные средства работают на газе. Существенные выгоды для водителей, отказавшихся от привычного горючего, гарантируются законом «Об использовании природного газа в качестве моторного топлива».

Автомобили, работающие на природном газе, не будут ставиться на учет как источники вредных воздействий на атмосферный воздух. Соответственно их владельцам не придется получать разрешение на выброс вредных -веществ. Кроме того, машинам, в которых вместо бензина используется газ, разрешат не проходить так называемую проверку на окись углерода.

Решено также материально заинтересовать водителей: стоимость газа должна быть значительно ниже, чем стоимость топлива из нефтепродуктов.

Подобные привилегии предполагается предоставлять частным и коммерческим структурам. Транспортные средства государственных предприятий решено принудительно переводить на газ.

Создание в Москве сети газозаправочных станций станет своеобразным стартом для перехода на этот более экологичный вид горючего. Даже частичная газификация автотранспорта снизит вредные выбросы в атмосферу почти в 6 раз. В связи с этим уже в 2003 г. в столице переориентировано на газовое топливо 950 городских автобусов и 15 тыс. грузовиков. Личный автопарк владельцы перевести на газ смогут самостоятельно. Через 3 года в Москве будет действовать не менее 50 мастерских, специализирующихся на установке газобаллонного оборудования. К этому же сроку планируется решить проблему с заправкой газифицированных автомашин.

Немало стран, где правительство и деловые круги осознали необходимость газификации транспорта. В США, Италии, Испании, Новой Зеландии, Венесуэле разработаны государственные программы перевода транспорта на газомоторное топливо. Работа эта многогранна. Она не имеет одноразового решения. Это растянутый на годы процесс. В США, например, в федеральный закон поправки вносятся уже 11 лет. Этим законом и законами штатов регулируются налоговые и кредитные льготы, дотации на приобретение оборудования для АГНКС и газобаллонного оборудования для автомобилей.

Водород — автомобильное топливо XXI в. Использование водорода в_качестве основного вида топлива может коренным образом изменить будущую техническую цивилизацию. Важнейшая проблема современности — охрана окружающей среды от загрязнения — будет практически решена.

Характеристики водорода как моторного топлива уникальны: высокая теплота сгорания — 120 МГж/кг (у бензина почти в 3 раза ниже); хорошая воспламеняемость; безвредность отработанных газов; высокая скорость сгорания (в 4 раза выше, чем у смеси «бензин—воздух»).

В мире производится около 50 млн т водорода в год, в основном путем конверсии жидкого и газообразного топлива. Под конверсией понимают химическую реакцию углеводородов с водяным паром (паровая конверсия), либо с паром и кислородом (парокислородная конверсия), либо с кислородом (кислородная конверсия), в результате которых образуются водород и окиси углерода. Наибольшее распространение получила паровая каталитическая конверсия метана. Процесс протекает при умеренной температуре — 800—850°С.

В первой четверти XXI в. ученые прогнозируют рост производства и потребления водорода в несколько раз по сравнению с сегодняшним уровнем.

Разработан ряд перспективных методов получения водорода, например путем электролиза воды. По различным данным, из воды ежегодно получают от 0,5 до 1,5 млн т водорода (1—3% общего количества). Пока получение электролизного водорода обходится в два раза дороже, чем конверсионного, но при использовании промышленных электролизеров следующего поколения в будущем водород может сравняться по стоимости с конверсионным, а затем стать дешевле.

Получают водород и с помощью угля, однако это не чистый водород, а его смесь с монооксидом углерода — синтез-газ и искусственные энергоносители. Совершенствование этих процессов должно привести к снижению затрат на получение водорода и син-тез-газа и к их применению в районах крупных угольных месторождений.

В результате сгорания водорода образуется водяной пар — рабочее тело паротурбинных установок. Поэтому его использование в энергетике потребует усовершенствования энергопроизводящих систем.

В каком виде можно применять водород? Газообразный, даже сильно сжатый водород невыгоден, так как для его хранения нужны баллоны большой емкости. Более реальный вариант — жидкий водород. Правда, в этом случае необходима установка дорогостоящих криогенных баков со специальной термоизоляцией. Возможно хранение водорода в твердой фазе в составе металлогидридов, что безопаснее хранения бензина в цистернах. Связывать водород при определенных условиях могут интерметаллические соединения на основе редкоземельных металлов, титана, железа и др. В Институте металлургии РАН разработан интерметаллический сплав на основе никеля и редкоземельного металла лантана. Благодаря своей структуре сплав обладает некоторыми свойствами неметаллов и может поглощать (сорбировать) и удерживать газы, а при нагревании до 150°С — выделять их. При этом объем сорбируемого водорода в 500 тысяч раз превышает объем самого интерметалла.

Процесс накопления и обратного выделения зависит не только от емкости «поглотителя», но и от его конфигурации. Чем больше поверхность, тем быстрее происходит сорбирование и соответственно обратное выделение водорода. Скорость можно регулировать, меняя температуру нагрева. Это позволяет довольно просто управлять подачей горючего в двигатель. Кроме того, в процессе накопления и отдачи водорода сохраняется первоначальная эффективность при многократном повторении. Интерметалл представляет собой компактный аккумулятор водорода, который может стать основой взрывобезопасного «топливного» бака.