Потребляющие газ

Установка газобаллоной аппаратуры на легковые автомобили – тема многочисленных водительских дискуссий как в гаражах, так и в интернет-конференциях. А в последнее время этой темой озаботилась и наша власть. За переход в племя потребляющих газ она готова дать денег и немало. Ведь главным преимуществом газовой диеты считается экологичность. Перевод транспорта на газ в государственных масштабах преподносится еще и как средство борьбы с вредными выбросами.

Об экологии чуть позже. А пока о том, чем обернется топливное разнообразие для рядового автомобилиста. Из всего обилия горючих газов пригодными к использованию в качестве моторного топлива считаются два: метан и пропан-бутан.

Первый – это тот самый природный газ, который Россия в огромных количества гонит на Запад и Восток. Второй – попутный, продукт нефтедобычи. Запасы метана практически неограниченны. Отсюда его низкая стоимость. Но хранить его надо в сжиженном виде при температуре -160 градусов Цельсия. Да и в баллонах метан держат под высоким давлением 200-250 атмосфер, отчего баллоны не становятся ни легче, ни компактнее.

С пропан-бутаном все гораздо проще. Он переходит в жидкое агрегатное состояние при давлении всего лишь в 5 атмосфер. И сверхпрочные, а значит и сверхтяжелые баллоны, ему не нужны.

Впрочем, в последние годы емкости для жидкого метана научились делать из композитных материалов. Они легче стальных, но ощутимо дороже.

Даже достаточно компактный резервуар съест в легковом автомобиле не менее 60 литров багажного объема. При этом запас метанового хода будет всего лишь 70 километров. Так что автомобильный метан – это всегда батарея из нескольких баллонов.

Вообще-то перевод двигателя на газовое питание, если и имеет смысл, то только с экономической точки зрения. Газовая диета позволит сэкономить несколько рублей на пробеге в 100 километров. Не существенно? Ну для кого как.

Зато недостатки переоборудованного автомобиля многих не обрадуют. Во-первых, газовая аппаратура занимает немало места.

Во-вторых, придется установить редуктор, устройство понижающее давление сжатого газа до рабочего. Кстати, метановый редуктор будет дороже за счет третьей ступени. Пропан-бутановые делают двухступенчатыми.

В-третьих, редуктор при работе на пропан-бутане нужно регулярно, примерно раз в тысячу километров, освобождать от конденсата. Для этого потребуются слесарные навыки, гаечные ключи и определенный уровень самодисциплины.

В-четвертых, запускать двигатель, особенно зимой, придется все-таки на бензине, а уж потом при прогреве до рабочей температуры переходить на газ.

В-пятых, все узлы системы нужно постоянно проверять на протечки.

В-шестых, постоянная газовая кормежка оборачивается высушиванием резиновых деталей топливной системы и сокращением срока ее службы.

В-седьмых, в силу более низкой удельной теплоты сгорания любого газа двигатель теряет примерно пять процентов мощности, а еще немного от атмосферного давления, влиянию которого подвержены все системы газового питания.

В-восьмых, автомобили на газовом топливе не любят на подземных стоянках и закрытых гаражах. В случае чего вся ответственность за взрывы и пожары ложиться на владельца источника повышенной опасности.

И наконец, в-девятых, установка газового оборудования – это кардинальное вмешательство в конструкцию автомобиля. Поэтому потребуется дополнительная бюрократическая процедура. А там вам создадут такие условия, что небо с овчинку покажется.

Если вам всего этого мало, обратимся к экологии. Как ни печально, но здесь от перевода на использование любого природного газа в качестве моторного топлива практически ничего не выиграть. Современные двигатели с непосредственным впрыском и каталитическими нетрайлизаторами очень эффективны с точки зрения вредных выбросов.

А самое главное, они дорогие. Поэтому добавка стоимости газовой аппаратуры точно сведет на нет экономический эффект от Великого бензинового поста.

Так что, если автомобили и будут переходить на газ поголовно, то и газ этот будет иметь более простое название и еще более простую химическую формулу, Н2 или проще говоря «водород».

Два десятка лет тому назад автосалоны и журнальные полосы заполнили автомобили на топливных элементах. Автостроители наперебой выдавали концепт-кары, по сути, обычные электромобили, очень часто даже в серийном кузове, чтобы подчеркнуть близость этого будущего с водородной электростанцией на борту.

Сам принцип работы топливного элемента основан на обратимости реакции электролиза воды. Через два разделенных мембранной объема прокачивают водород и атмосферный воздух. При этом на катализаторе анода молекулы водорода превращаются в атомы и теряют электроны, которые попадают во внешнюю цепь, поскольку мембрана способна пропускать лишь протоны.

Во втором объеме на всем известном катоде протоны и электроны реагируют с молекулами кислорода, образуя воду. Это единственный продукт реакции.

На первый взгляд все просто, безмеханично и экологично. А вот на второй, третий и последующие применение топливных элементов на автомобиле выглядит не так радостно.

Так, катализатором, обеспечивающим ход реакции, может быть только платина и ее сплавы, что дорого, а также существуют проблемы утилизации.

Применение же других соединений возможно только при высоких температурах, что требует эффективного охлаждения.

Есть еще большая проблема, как получить водород. Ведь на данный момент лучший способ – это электролиз воды, реакция, требующая серьезных энергозатрат. А электричество, в свою очередь, получают в основном путем сжигания углеводородов, от которых как раз так хотелось избавиться. Так что экологичными автомобили на топливных элементах можно считать только тогда, когда потребляемый ими водород будет получен при помощи ветряной электростанции или солнечных батарей. Причем и к тем, и к другим у «зеленых» тоже есть вопросы.

Но вполне возможно, что хотя бы дорогой платине найдется адекватная замена. В Институте общих проблем биологии РАН уже несколько лет ведут исследования ферментов, способных заменить этот дорогой металл. Эти соединения, названные «гидрогеназами», являются продуктами жизнедеятельности особых микроорганизмов. Для их производства используются современные методы генетической инженерии и биохимии. Правда, сегодня все получается дороже добычи и переработки платины. Но вдруг наши учены доведут до промышленного внедрения эту биотехнологию, и тогда счастливое человечество получит полностью возобновляемый платинозаменитель, что сделает топливные элементы и дешевле, и экологичнее.

А пока инженеры ведущих компаний решили скармливать водород обычным двигателям внутреннего сгорания. Это, конечно, не решает проблемы экологичности самого процесса добычи водорода, зато может отсрочить глобальный переход на электромоторы.

И все-таки возможность пересадить обычный автомобиль на водородную диету привлекает многих, потому что позволяет уже сегодня перейти на чистый выхлоп. Правительства США, Германии и Канады уже уделяют внимание строительству сети водородных АЗС, рассчитывая, что, начав заправлять машины газовой смесью, подтолкнут производителей к созданию автомобилей на топливных элементах.

России пока не до того. У нас запасы нефти таковы, что в ближайшее столетие она не закончится. А до той поры ждать активных «антибензиновых» мер не приходится.  

Благодарю за консультацию Н. Свистуна

ФотоLada,Seat,Toyota