ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОБАЛЛОНЫХ АВТОМОБИЛЕЙ

Расчет затрат на топливо при переоборудова­нии автомобилей, например "Жигулей" всех моделей (кроме 2121, 2108, 2109 и 2110) при городской езде приведен ниже.

Сумма экономии на 100 км:

Э = З_Б – З_Г = 68.25 – 17.08 =50.45 у.е.

При годовом пробеге 15000 км:

15000 : 100 х 50.45 == 7567.5 у.е.

Стоимость газового оборудования с установ­кой на фирменных станциях – от 220 у.е. до 360 у.е.. (для автомобилей, оборудованных впрыском бензина).

При таких показателях газовое оборудование окупаетсяменее чем за год.

Однако этим не исчерпываются преимуще­ства использования газа как автомобильного топлива. Этот ряд преимуществ можно продол­жить, отметив, в частности, величайшую кос­венную заслугу газа – он сберегает более доро­гое жидкое топливо.

Так что вместо того, чтобы говорить о мнимых недостатках автомобилей с газобаллонной установ­кой, надо отметить их бесспорные достоинства.

– продление ресурса двигателя;

– газ в 2 раза дешевле бензина, (в зависимости от региона);

– ни при каких режимах не возникает дето­нация;

– снижаются ударные нагрузки на цилиндропоршневую группу, и уменьшается ее износ.

Некоторые американские специалисты рассчитывают экономическую эффективность применения СПГ следующим образом (при стоимости бензина 16.7 цента за галлон, СПГ 7.2 цента за 100 куб. футов, 1 куб. фут =0.0283 м³, 1 миля= 1.61 км,1 галлон = 3.77 л).

Таблица 4.1

Дополнительная экологическая эффективность рассчитывается исходя из изменения вредных выбросов отработавшими газами.

В качестве примера можно привести технико-экономическую и экологическую эффективность перевода дизеля (дизель АО1М: N_e=100 кВт; D=130 мм; S=140 мм; V_h=11.16 л; n=1700 мин^-1) насосной станции СНП–500/10 на газодизельную систему питания.

Исходные данные для расчета:

- отпускная стоимость дизельного топлива C_дт=12 у.е./л (14.45 у.е./кг);

- отпускная стоимость природного газа (трубопроводного) С_пг=2.22 у.е./м³ (2.75 у.е./кг);

- отпускная цена дизельного масло С_м=11000 у.е/т;

- годовой фонд работы дизеля из расчета непрерывности работы в течение 6 месяцев Т_г=4320 час;

- расход дизельного топлива часовой – 20.0 кг/час; принятый для расчета конкретной насосной станции С_gn=15.0 кг/час;

- срок смены масла:

на дизеле – 120 час;

на газодизеле – 240 час.

- количества заливаемого масло при смене С_м=14 кг;

- моторесурс дизеля АО1М Р_g=6000 час;

- ожидаемый моторесурс газодизеля АО1М Р_rg=9000 час;

- стоимость дизеля АО1М – 100 тыс.сум;

- стоимость оборудовании и материальных затрат трубопроводного газоснабжения (из расчета 100…200 погон.метров газопровода) – 100 тыс.у.е.;

- стоимость оборудования (трансформатор, электродвигатель, системы управления), монтажных работ при переводе насосной станции на электропривод А=90 тыс.у.е;

- стоимость 1 кВт×час электроэнергии С_ээ=1.40 у.е./кВт×час;

- дополнительные и эксплуатационные расходы. Для всех сравниваемых вариантов принимается один оператор насосной станции с годовым фондом заработной платы Ф_зп=12000 у.е.;

- среднее соотношение природного газа к дизельному топливу, принятое при расчете: 70:30; (или g=0.7);

- низшая теплотворная способность соответственно дизельного топлива и газа: Q_дт= 10150 ккал/кг (42.5 МДж/кг), Q_пг=11900 ккал/кг (50 МДж/кг);

- удельный среднеинтегральный расход тепла при сгорании соответственно дизельного топлива и природного газа: q_еg=2600 ккал/кВт×час и q_er=2800 ккал/кВт×час;

- эквивалентность мощности и теплоты при расчетах 1 кВт »0.86 ккал/час и 1 ккал =4.187 кДж.

Обобщенные экономические расчеты приводятся в таблице 4.2.

Таблица 4.2

			Сравниваемые варианты
№	Статьи и расчет формула	Ед.изм.	Дизель	Газодизель	Электропривод
1.	Годовой расход дизельного топлива: Gдтг=TGдт 10-3	т/год	64.8	19.44	–
2.	Годовой расход природного газа: Gпг=	т/год (м3/год)	–	41.66(52075)	–
3.	Годовой расход масла на угар и замену	т/год	2.4	2.15	–
4.	Годовой расход электроэнергии	кВт/год	–	–	432.000
5.	Стоимость капвложений А	тыс.у.е.	–
6.	Стоимость годового расхода топлива (электроэнергии) Ст	тыс.у.е.	936.30	369.514	604.80
7.	Годовая экономия за счет топлива (электроэнергии) DЭr=Cдт*Gдт-(Cт*Ggгд+Cг*Сггд)	тыс.у.е.	–	539.840	331.56
8.	Срок окупаемости за счет экономии топлива А/DЭг-Фзп	год	–	0.22 (2.7 месяц)	2.7

Рассмотрим применение дизельного топлива с экологической и экономической точек зрения. Что касается экологической стороны вопроса, то на сегодняшний день доставка дизельного топлива с нефтеперерабатывающею завода и других поставщиков происходит с большими задержками, связанными с перевозкой по железнодорожному транспорту, хранением, распределением и доставкой непосредственным потребителям. При этом не исключаются потери топлива, связанные с испарением, разливом и прочими причинами, которые несут с собой не только материальные потери, но и отрицательно сказываются на здоровье обслуживающего персонала и окружающей среде.

Кроме того, известно, что при сжигании 1 т дизельного топлива выделяется 20...30 кг окиси углерода, 20...40 кг окислов азота, 4...10 кг углеводородов, 10...30 кг окислов серы, 8...10 кг альдегидов, 3....5 кг сажи и др., что также в свою очередь ухудшает экологическую обстановку. При учете удельного ущерба от выбросов вредных веществ в атмосферу, измеряемого в у.е./тонн и составляющего для окиси углерода 700….1000, углеводородов – 1700…1800, окислов азота – 2000…3000, экологический ущерб при сжигании 1 т дизельного топлива составляет более 112.7 у.е.

Таким образом, за шесть месяцев работы одной насосной станции при сжигании 63 т дизельного топлива экологический ущерб составляет 7103.25 у.е. не учитывая потери, указанные выше и связанные с доставкой дизельного топлива от производителя до непосредственного потребителя. При переводе дизеля на газодизельную систему питания указанный экологический ущерб уменьшается в два раза (3551.6 у.е.).

При рассмотрении экономической стороны данного вопроса, необходимо обратить внимание на то, что при стоимости одного литра дизельного топлива 15 у.е., а за 6 месяцев работы одной насосной станции используется 76000 л топлива стоимостью 1.40 млн.у.е.

Анализ современных направлений рационального использования топливно-энергетических ресурсов и охраны окружающей среды показывает, что самым оптимальным решением указанных проблем является применение газодизельной системы питания, где не менее чем 70…80 % дизельного топлива заменяется экологически чистым, дешевым видом топлива – природным газом, который может быть использован в сжатом или сжиженном видах.

В условиях Узбекистана природный газ в сжатом виде в качестве топлива применяется по цене 6.3 у.е./м³ (при расчете учитывается эквивалентность 1 л жидкого топлива и 1 м³ природного газа). Кроме того, в Республике имеется широкая сеть газопроводов низкого, среднего и высокого давления с помощью которых природный газ реализуется по цене 1160 у.е. за 1000 м³ (1.16 у.е./м³). Такой газ в 5.43 раза дешевле сжатого природного газа, реализуемого через автомобильные газонаполнительные компрессорные станции (АГНКС).

Из вышеизложенного следует, что при переводе дизеля насосной станции на газодизельную систему питания с применением 70 % природного газа можно использовать газ в сжатом виде из АГНКС и при этом за шесть месяцев экономия составит:

Э=76000*15–(22800*15+53200*6.3)=46840 у.е.

При применении же в газодизеле трубопроводного газа экономия за 6 месяцев составит:

Э=76000*15-(22800*15+53200*1.16)=736288 у.е.

Для сравнения указанных силовых приводов – дизелей, газодизелей также следует принимать во внимание и электрический привод. Теперь сравним техническую сторону реализации каждого из трех предлагаемых вариантов.

Обеспечение же газодизеля сжатым природным газом (СПГ) из АГНКС обуславливается следующим:

1) необходимость использования передвижной автогазозаправочной станции (ПАГЗ), которая в настоящее время отсутствует. Причем эксплуатация таких средств сопровождается большими материальными затратами, стоимость которых сопоставима со стоимостью 8…10 ед. грузового автотранспорта. Кроме того, к ним предъявляются особые требования мер безопасности при эксплуатации;

2) заправка ПАГЗ резко сокращает пропускную способность существующих АГНКС для автомобильного транспорта, например, практически вся производительность АГНКС г. Ургенча может обеспечить ПГ только 20 ед. дизелей насосных станций;

3) наличие системы обеспечения дизеля СПГ непосредственно у насосной станции. Если в суточной потребности одного дизеля 422 л дизельного топлива заменить 70 % природным газом, составляющим 300 м³, то потребуется 30 ед. газовых баллонов высокого давления. Причем для минимального 1.5 суточного запаса природного газа требуется 45…48 ед. газовых баллонов, что составляет 184000 у.е. кроме того для них требуется разработка проекта, предусматривающего конструкцию, правила эксплуатации и проч.;

4) обеспечение систематической заправки системы газовых баллонов высокого давления природным газом, что связано с реконструкцией АГНКС, подъездных путей и др.;

5) выпуск определенного количества природного газа в атмосферу в процессе заправок, что в определенной степени загрязняет окружающую среду.

Обеспечение же газодизеля природным газом из трубопровода среднего (низкого) давления обусловлено следующим:

1) прокладка индивидуального газопровода с газораспределительным пунктом (ГРП) для одного или группы газодизелей насосных станций. Для этого следует провести проектно-сметные, строительно-монтажные работы. По предварительным расчетам Ургенчского отделения «Узгипрогаза», общая стоимость таких газопроводов протяженностью 50, 100, 500, 1000, 5000 м соответственно составляет 50, 93, 480, 920, 4210 тыс.у.е.

2) наличие трубопровода полностью исключает все отрицательные стороны использования АГНКС для обеспечения дизелей насосных станций природным газом;

3) трубопроводная транспортировка газа с точки зрения дешевизны доставки и охраны окружающей среды является самой оптимальной.

Далее рассмотрим перевод насосных станций на электрический привод, который предполагает наличие силового трансформатора (~200 тыс.у.е.), электродвигателя мощностью 75…80 кВт (~200 тыс.у.е.), производство демонтажно-монтажных работ (А~100 тыс.у.е.) и прокладка высоковольтной линии (~500 тыс.у.е.). кроме того, в настоящее время эквивалентная плата за электрическую энергию за один сезон превышает более чем на 20 % оплату дизельного топлива (~1368 тыс.у.е.).

Сравнение трех вариантов силовых агрегатов из расчета на одну насосную станцию приводится в таблице.

Таблица.4.3

§- при выработке 1 кВт электрической энергии на ОС оказывается определенный ущерб, который в данном случае не учтен

Для упрощения расчета в предложенных вариантах не учтены отличительные особенности поставки газа, влияющие на суммарную эффективность и сроки окупаемости затрат, а также другие показатели эффективности газодизеля.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

- перевод дизелей насосных станций на газодизельную систему питания позволяет сэкономить одним дизелем не менее чем 300 л дизельного топлива в сутки, и достичь реального экономического эффекта от 462840 у.е. до 736288 у.е. за 6 месяцев работы в зависимости от способа доставки природного газа до насосной станции;

- расширенная сеть трубопроводов позволяет обеспечить одну или группу дизелей природным газом по цене в 5.43 раза меньше, чем из АГНКС;

- проведенная в 1996-1997 г. опытная эксплуатация насосной станции с газодизелем, имеющим автономный трубопровод высокого давления с ГРП показала преимущества такого варианта питания ПГ, перед дизельным и электрическим приводами;

- при переводе ежегодно примерно 100 ед. дизелей насосных станций на газодизельное питание требуется 300х180х100=5.4 млн. м³ природного газа, необходимого для работы в течение 6 месяцев. Это в свою очередь требует ежегодного выделения соответствующих лимитов трубопроводного природного газа и сокращения 5.4 млн.л (4500 т) дизельного топлива, что равносильно 75 ед. железнодорожных цистерн.