Газ-суперник бензину

Газ (фр. gaz, від грецьк. chaos - хаос), агрегатний стан речовини, у якому воно рівномірно заповнює весь наданий йому об'єм.

У тридцяті роки минулого століття англієць Барнетт одержав патент на газовий двигун, а в 1860 році француз Э. Ленуар побудував мотор, що працює на суміші повітря й газу. Такий вибір пального нікого не здивував - бензину ще не було.
Бензин як пальне був використаний через два десятиліття, коли Г. Даймлер створив бензиновий двигун внутрішнього згоряння. Бензиновий мотор замінив коня в перших "саморушних колясках" - автомобілях.
Повсюдний ріст кількості автомобілів зажадав значного збільшення обсягів виробництва бензину. Про газ як про можливе моторне паливо надовго забули. Лише через 100 років після Барнетта, наприкінці тридцятих років нашого сторіччя, відродилася думка про його використання. Тоді з'явилися перші газогенераторні автомобілі. Газ вироблявся в топленні, а відтіля подавався у двигун.
Бензин дорожчає, і сьогодні його намагаються замінити. І природним газом, і синтезованими газами й рідинами, наприклад - спиртом, що женуть із самої різної сировини: від очерету до апельсинових кірок.
Всі ці види палива менш небезпечні для навколишнього середовища, ніж бензин.

Октановое число 105?

Дослідження спростувала устояна думка, що використання газу замість бензину - змушена міра. Газове паливо згоряє повніше, тому концентрація окису вуглецю у вихлопі газового двигуна в кілька разів менше.
Автомобіль на бензині викидає в атмосферу сірчастий газ, що утвориться від згоряння сірчистих компонентів палива, і тетраетилсвинець. У природному газі сірки, як правило, немає, а тому у вихлопах газового двигуна немає ні сірчистого газу, ні сполук свинцю.
У відпрацьованих газах бензинового двигуна через неповне згоряння палива міститься й окис вуглецю (С) - токсична для людини речовина.
І газові, і бензинові автомобілі викидають в атмосферу однакову кількість вуглеводнів. Для здоров'я людини небезпечні не самі вуглеводні, а продукти їхнього окислювання. Двигун, що працює на бензині, викидає порівняно легкі речовини, що окисляються, - етил та етилен, а газовий двигун - метан, що із всіх граничних вуглеводнів найбільш стійкий до окислювання. Тому вуглеводородний викид газового автомобіля менш небезпечний (див. мал. 1.5 книги "Джерела енергії").
Газ як моторне паливо не тільки не уступає бензину, але й перевершує його по своїх властивостях.
Двигун внутрішнього згоряння автомобіля працює по класичному чотирьохтактному циклі. Газоподібна суміш повітря й палива всмоктується в циліндр двигуна, стискується поршнем, запалюється іскрою, давить на поршень і рухає шатунний механізм, а потім викидається із циліндра.
Чим сильніше можна стиснути паливо без виникнення детонації*, тим більше потужність двигуна. Антидетонаційну здатність палива визначають октановим числом. Чим воно вище, тим краще паливо. Середнє октанове число природного газу - 105 - недосяжно для будь-яких марок бензину.

* Детонація [лат. detonare прогриміти] - поширення полум'я в речовини зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в даній речовині.
Двигун внутрішнього згоряння працює на суміші повітря й палива. Для запалення суміші потрібна певна концентрація палива. Газ, у порівнянні з бензином, горить при менших концентраціях, тобто при більш "бідних" сумішах. У випадку підвищення концентрації газу й збагачення суміші можна домогтися збільшення потужності двигуна. Збіднюючи суміш, навпаки, можна понизити потужність. Виникає можливість зміною сполуки суміші регулювати потужність двигуна: газ як паливо значно "слухніше" бензину.
Експлуатація показала, що автомобілі на газі більше витривалі - у півтора-два рази довше працюють без ремонту. При згорянні газу утвориться менше твердих часток і золи, що викликають підвищене зношування циліндрів і поршнів двигуна. Крім того, масляна плівка довше тримається на металевих поверхнях - її не змиває рідке паливо, і, нарешті, газ практично не викликає корозію металу.
Незважаючи на численні переваги природного газу, закривати заправні станції і викидати бензинові каністри ще рано.

Метан

У переході на газове паливо є свої складності. Так, наприклад, щільність природного метану у тисячу разів нижче щільності бензину. Тому, якщо заправляти автомобіль метаном при атмосферному тиску, то для рівного з бензином кількості палива знадобиться бак в 1000 разів більше. Щоб не возити величезний причіп з паливом, необхідно збільшити щільність газу. Це можна досягти стиском метану до 20...25 Мпа (200...250 атмосфер). Для зберігання в такому стані використаються спеціальні балони, які встановлюються на автомобілях.
Природний газ-метан здатен різко зменшувати об'єм (в 600 разів) при його низькотемпературному cжиженні. Такий рідкий газ можна перевозити в спеціальних "бензобаках" при тиску не більше 6 атмосфер (тиск води у водопровідному крані). Є безліч технічних розробок і патентів по реалізації такої технології одержання рідкого метану. В усьому світі вже виробляється й споживається багато мільйонів тонн охолодженого (до температури біля -120°C) метану. Найбільшими виробниками є Індонезія, Алжир, Лівія, США, Норвегія й т.д. Для перевезення використовуються танкери-метановози водотоннажністю до 120 000 тонн (Японія). Продуктами повного згоряння метану є нешкідливі речовини - вуглекислий газ і вода. Саме тому ми не випробовуємо незручностей на наших кухнях, де іноді цілий день горять газові (метанові) пальники.

Пропан-бутан

Пропан-бутан - синтетичне паливо. Його одержують із нафти й сконденсованих нафтових попутних газів. Щоб ця суміш залишалася рідкою, її зберігають і перевозять під тиском в 1,6 Мпа (16 атмосфер). Газобалонна апаратура для зрідженого пропан-бутану трохи простіше. Процес заправлення машин на газонаповнювальних станціях нескладний і дуже схожий на заправлення бензином.
По своїх властивостях зріджений пропан-бутан майже не відрізняється від стислого природного газу. Те ж високе октанове число, ті ж непогані екологічні й експлуатаційні показники. Є в зрідженому пропан бутану й перевага перед метаном - 225 літрів цього пального вистачає на пробіг близько 500 кілометрів, а метану, що міститься у восьми балонах - на вдвічі менший. На зрідженому газі працює вдвічі менше машин, чим на стислому. Пропан-бутану одержують в 20...25 разів менше, ніж добувають природного газу.

Джерела інформації: Лаврус В.С. Джерела енергії. К.: Нит, 1997.