Газодизель

Газодизель — это дизельный двигатель, адаптированный для работы на смеси солярки и газообразных углеводородов. Первые опыты таких «симбиозов» известны как варианты применения в дизельных двигателях метана. В настоящее время развивается технология переоборудования дизельных двигателей под использование метана.

Yutong ZK6120HGM Коммунального Государственного Предприятия "Алматыэлектротранс" с газодизельной силовой установкой на окраине г.Алматы

С экономической точки зрения использование Газодизеля ставит его в один ряд с двигателями, работающими на биодизельном топливе. Однако — по причине технического несовершенства производства биотоплива, а также — массе предложений на рынке некачественного (а подчас — и низкопробного) растительного продукта, использование в дизелях традиционного и повсеместно доступного газа является более предпочтительным решением в техническом плане, снижает риски повреждения двигателей вследствие применения некачественного топлива.

Бум разработок на Газодизельные силовые установки начались в Европе после резкого роста цен на нефть, и в настоящее время получили свое практическое воплощение. В странах, не имеющих в достаточной мере своей нефтедобычи (Израиль, страны Европы, Украина, и пр.), перевод дизельного парка на использование газа является ключом к существенной экономии затрат на ГСМ, поскольку газовое топливо продается трейдерами, как правило, вдвое дешевле дизельного.

Для работы дизеля на газе необходима подача в цилиндры некоторого количества дизельного топлива — так называемой запальной дозы. Подаваемая в цилиндр вместе с газом, она воспламеняется и поджигает топливо-воздушную смесь, по аналогии с обычным процессом в дизеле. Запальная доза для газифицированных дизелей составляет не менее 30 % от обычной порции дизтоплива (в зависимости от оборудования, типа двигателя и его состояния). Необходимость присутствия в топливо-воздушной смеси запальной дозы дизельного топлива объясняется тем, что по своим физическим свойствам газ, в отличие от солярки, не воспламеняется от увеличения давления в цилиндре.

Кардинально решает вопрос использования газа на дизелях установка системы электронного зажигания (подобно бензиновым моторам). В этом случае можно полностью отказаться от использования в дизеле традиционного (и в последнее время — очень дорогого) дизельного топлива, заместив его метаном (в случае метановой установки) или пропаном (в случае пропан-бутановой конструкции). Однако, в таком варианте двигатель становится уже не Газодизелем, а «Газовым двигателем» — в чистом виде. Поскольку при этом в двигателе сохраняются показатели степени сжатия (и прочие параметры, спроектированные для его работы на дизельном топливе), такой двигатель имеет более высокий относительный КПД перед бензиновыми аналогами (с гораздо меньшей степенью сжатия), а мощностные характеристики такого двигателя по сравнению с традиционным дизелем полностью сохраняются.

Преимущество Газодизеля перед Газовым двигателем заключается в том, что, когда газ заканчивается, он может работать в своем обычном режиме — на дизтопливе. Примечательно, что при работе в таком режиме, когда до 75 % топлива (в случае с метаном) или до 65 % (в случае с пропаном) в топливной смеси двигателя составляет природный газ, у дизеля полностью исчезает свойственный ему черный дым. Кроме того, у Газодизеля, по сравнению с обычным дизельным двигателем, увеличивается ресурс и срок службы масла.

Для переделки мотора не только устанавливается газобаллонное оборудование, но и производится некая доводка имеющейся топливной аппаратуры, в первую очередь, насоса высокого давления, который обеспечивает стабильную подачу уменьшенных порций дизтоплива на всех режимах работы двигателя. Впрыск газа, как правило, осуществляется индивидуально в каждый цилиндр (в отличие от «бензиновых» двигателей, позволяющих подводить газ в одну точку впускного коллектора). Электронный блок управления контролирует своевременную и точно рассчитанную дозу подачи газа в цилиндры дизеля, а также — управляет работой рейки топливного насоса за счет высокоточных исполнительных механизмов.

Переоборудовать таким образом для работы на газе можно практически любой дизельный мотор.

Основные преимущества газодизелей

• Существенная экономия расходов на ГСМ за счет замещения дизельного топлива более дешевым газом;
• Снижение затрат за счет технической невозможности хищений ГСМ обслуживающим персоналом (в противовес «сливу» солярки);
• Увеличение крутящего момента на высоких оборотах дизеля (то есть именно на тех режимах, где это наиболее важно);
• Снижение дымности и токсичности отработавших газов;
• Более низкий уровень шума — работа двигателя больше напоминает звук бензинового мотора;
• Относительная простота переоборудования традиционного дизеля в Газодизель.

Области применения газодизелей

• Малая энергетика или автономное энергоснабжение Потребности снабжения электроэнергией и теплом малых поселков, районов и предприятий могут быть перекрыты газодизельными электростанциями (до 10 МВт). Главное условие наличие доступного природного газа. В случае аварии на газопроводе электростанция переходит на использование только дизельного топлива без прекращения электро- и теплоснабжения. Наиболее распространенный вариант организации газодизельной электростанции на нефтегазовых промыслах, где есть дешевый природный или осушенный нефтяной газ.
• Сельское хозяйство. В условиях подготовки к сезонным работам использование дешевого и доступного для дозаправки газа избавляет от необходимости закупки и хранения большого количества дизельного топлива, подверженного к тому же значительным сезонным ценовым колебаниям. К тому же пропан (в отличие от метана) проще и дешевле хранить, безопаснее перевозить, а организация централизованных поставок на «полевой стан» самоходных заправочных цистерн с пропаном позволяет существенно экономить не только на цене топлива, но и на предотвращении дополнительного пробега до места заправки, а также — на возможных «злоупотреблениях» персонала (связанных с нередкими случаями хищения дизельного топлива).
• Транспортные компании. Заправка большегрузных дизельных автомобилей, а также маршрутных дизельных автобусов (равно как и другой транспорт, для которого характерны большие пробеги), чрезвычайно зависит от цены на топливо, и связан с необходимостью его постоянного оперативного хранения (или оплаты услуг смежников — АЗС). Перевод транспорта на газодизели позволяет не только упростить систему его заправки и существенно сэкономить на ГСМ, но и позволит заметно снизить свои отпускные цены на транспортные услуги, что приведет, в свою очередь, к повышению конкурентоспособности.
• Морской и речной флот. Заправка речных и морских судов (особенно — судов «локального» значения, не покидающих пределов своего порта) значительно удешевляется и упрощается за счет использования новых технологий. К тому же, в случае техногенных аварий разгерметизация топливных отсеков не влечет экологической катастрофы, поскольку газ в подавляющем большинстве случаев полностью улетучивается в атмосферу, не загрязняя при этом акваторию, и не убивая морскую флору и фауну.
• Другие сферы. Применение газодизелей является успешным примером применения на дизелях альтернативного (более дешевого) топлива. Газодизели дальше других ушли в этом отношении, поскольку наиболее близкие по цене варианты использования — напрмер, биотоплива — требуют постройки заводов по его промышленному изготовлению, контролю качества, сертификации и т. д. и т. п. В свою очередь — углеводородные газы (такие, как метан и пропан-бутан) являются на сегодня наиболее доступными видами топлива (в своей ценовой категории), выпускаются заводами в промышленных масштабах, и составляют реальную конкуренцию традиционным видам топлива для двигателей внутреннего сгорания — таким, например, как бензин и солярка.