Двигатель метановый: Двигатели на метане

Содержание

в чём особенность первой российской ракеты-носителя на метановом топливе — РТ на русском

Новый российский метановый двигатель для семейства ракет-носителей среднего класса «Амур-СПГ» можно будет использовать до 50 раз. Такая цель ставится в техническом задании «Роскосмоса». Как ожидают в госкорпорации, применение этой силовой установки позволит удешевить запуски, упростить изготовление и эксплуатацию носителей. Стоимость пуска «Амур-СПГ», которая является первым российским изделием такого класса на метане, составит $22 млн. По мнению экспертов, создание ракеты станет важным этапом развития в РФ инфраструктуры многоразовых запусков.

Российский метановый двигатель, который создаётся для нового семейства ракет-носителей среднего класса «Амур-СПГ», можно будет использовать до 50 раз. Об этом говорится в техническом задании по созданию силовых агрегатов следующего поколения госкорпорации «Роскосмос», размещённом на сайте госзакупок.

«Возможность не менее десяти использований серийного образца ЖРД (жидкостного ракетного двигателя. — RT) в составе первой ступени РН (ракеты-носителя. — RT). Рассмотреть мероприятия для увеличения возможности использования серийного образца ЖРД в составе первой ступени РН до 25, 50 раз», — сообщается в документе.

Как полагают в «Роскосмосе», использование сжиженного природного газа (СПГ) в космическом ракетостроении является общемировым трендом. К преимуществам метанового топлива относят его дешевизну, доступность и простоту хранения. В качестве окислителя ракетного топлива планируется использовать кислород.

Также по теме

«Основной тренд космической отрасли»: как продвигается создание российских многоразовых ракет-носителей

Испытания лётной модели российской многоразовой ракеты «Крыло-СВ» планируется провести в начале 2023 года. Об этом сообщили в…

По словам экспертов, Россия обладает серьёзным научно-технологическим заделом в области метановых двигателей.
Как отметил в беседе с RT руководитель Института космической политики Иван Моисеев, первые проекты в этом сегменте появились в СССР ещё в 1970-е годы, но не получили широкого распространения, в отличие от США.

«Если мы исходим из того, что многоразовые ракеты предпочтительнее, то выбор в пользу метана представляется вполне логичным. По сравнению с кислородно-керосиновыми двигателями у метановых изделий немного выше удельный импульс и они проще в эксплуатации. В таком деле, как многоразовые пуски, имеют значение любые, даже небольшие улучшения», — пояснил Моисеев.

Основатель портала Military Russia Дмитрий Корнев, в свою очередь, считает крайне важным, что «Роскосмос» решил использовать СПГ — топливо, темпы производства которого Россия стремительно наращивает.

«Метан — один из основных компонентов природного газа, которого в РФ очень много и который здесь можно добывать буквально в неограниченных объёмах и очень недорого, тем самым значительно снижая стоимость любого запуска. Метановый двигатель отличается высокой эффективностью и весьма скромной стоимостью», — отметил Корнев в разговоре с RT.

«Безотказная, как автомат Калашникова»

«Амур-СПГ» — первая российская ракета на сжиженном природном газе, основу которого составляет метан. Изделие создаётся для поэтапной замены применяемого сейчас семейства носителей «Союз-2» («Русь»), которые летают на керосине и жидком кислороде.

В материалах «Роскосмоса» говорится, что «Амур-СПГ» получит ряд технических особенностей, «наиболее полно отвечающих мировым тенденциям и требованиям разработчиков».

«В частности, в конструкции ракеты будет проработана возможность применения передовых технических решений и материалов: глубокое дросселирование второй ступени, увеличенный головной обтекатель, топливные баки из композиционных материалов, использование новых сплавов и др.», — сообщается на сайте госкорпорации.

Российская ракета-носитель в процессе сборки
© Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос»

Контракт на разработку «Амур-СПГ» между «Роскосмосом» и Ракетно-космическим центром «Прогресс» (Москва) был подписан в октябре 2020 года. Новая ракета будет иметь возвращаемую первую ступень и многоразовые жидкостные двигатели, которые создаются в Конструкторском бюро химавтоматики (Воронеж).

Взлётная масса «Амур-СПГ» составит около 360 т, высота — 55 м, диаметр — 4,1 м, тяга двигателей — 100—110 т, полезная нагрузка в одноразовом варианте — 12,5 т, в многоразовой модификации — 10,5 т. Первая ступень ракеты будет вмещать пять двигателей РД-0169А, вторая — четыре силовых агрегата РД-0169В.

«Амур-СПГ» превзойдёт «Союз-2» по грузоподъёмности и будет значительно проще в сборке — в этом изделии будет как минимум в два раза меньше комплектующих. По оценкам отраслевых институтов, общее количество деталей в новой ракете — порядка 2 тыс. единиц против 4,5 тыс. в предшественнике.

Также по теме

Экологичные и мощные: какими преимуществами обладают российские ракеты семейства «Ангара»

Первый пуск ракеты-носителя тяжёлого класса «Ангара-А5» с модифицированным двигателем РД-191 состоится в 2023 году. Об этом сообщил…

«В результате мы существенно упрощаем конструкцию и уменьшаем число сборочных единиц… Это важно с точки зрения надёжности, а мы бы хотели, чтобы у нас ракета была безотказной, как автомат Калашникова», — заявил в октябре 2020 года в интервью ТАСС исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александр Блошенко.

Высокую надёжность «Амур-СПГ» планируется обеспечить за счёт интеграции в первую ступень технологии так называемого горячего резервирования. Суть новации заключается в том, что при выходе из строя одного двигателя остальные силовые установки начинают наращивать мощь в автоматическом режиме, обеспечивая нормальное продолжение полёта.

Надёжность «Амур-СПГ» благодаря существенному сокращению количества комплектующих и функции горячего резервирования должна достичь 0,99. При этом на сегодняшний день стандарт безотказности для большинства ракет-носителей не превышает 0,98.

Как написал в январе на своей странице в Facebook глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин, запуски «Амур-СПГ» будут осуществляться со стартового стола, который появится в ходе строительства третьей очереди космодрома Восточный. Новый этап работ на объекте в Амурской области планируется начать в 2022 году.

«Задача ЦЭНКам (центрам эксплуатации наземной и космической инфраструктуры. — RT) поставлена разработать крайне простой и дешёвый в эксплуатации старт для «Амура». Конечно, он станет элементом третьей очереди», — сообщил Рогозин.

Космодром Восточный
РИА Новости
© Сергей Мамонтов

Топливо для заправки семейства «Амур-СПГ» будет поставляться газоперерабатывающим комплексом ПАО «Газпром», который сейчас возводится в городе Свободном, примерно в 45 км от Восточного. По состоянию на конец октября завод был построен на 67,1%.

Как ожидают специалисты «Роскосмоса», первая ступень «Амур-СПГ» будет возвращаться на сухопутные посадочные площадки, которые будут установлены после проведения соответствующих расчётов.

В октябрьском интервью ТАСС главный эксперт департамента перспективных программ «Роскосмоса» Игорь Пшеничников рассказал, что, скорее всего, часть площадок будет смонтирована в районах, куда сейчас падают ступени от ракет «Союз-2».

«Уже понятно, что посадочных площадок будет несколько, в том числе на самом Восточном. Несколько площадок будут располагаться на территории Хабаровского края, ближе к побережью Охотского моря», — добавил Пшеничников.

«Под заданную стоимость»

Проект «Амур-СПГ» получил высокую оценку Илона Маска — основателя американской компании SpaceX, которая специализируется на изготовлении многоразовой ракетно-космической продукции. В октябре на своей станице в Twitter он назвал заключение контракта на создание нового носителя «шагом в правильном направлении».

Также по теме

Вернуться на Луну и открыть новое окно во Вселенную: российский астрофизик — о космических проектах 2020—2021 годов

Запуск российской автоматической межпланетной станции «Луна-25» к южному полюсу спутника Земли намечен на 1 октября 2021 года. Об этом…

Предполагается, что первый пуск «Амур-СПГ» может состояться в 2025—2026 годах. Предполагается, что к этому времени КБ химавтоматики выполнит контракт на создание метанового двигателя. Коммерческая стоимость запуска одной ракеты-носителя, по словам Александра Блошенко, составит $22 млн.

«Впервые мы проектируем ракету под заданную стоимость, минимальная цена пусковой услуги составит $22 млн. Более того, поскольку цель всей этой работы — создать эффективное коммерческое изделие, то в проект закладывается разработка на этапе эскизного проектирования развёрнутого бизнес-плана», — отметил Блошенко.

Между тем, как заявил в комментарии RT научный сотрудник Института космических исследований РАН профессор Олег Вайсберг, успешная реализация проекта «Амур-СПГ» позволит достаточно быстро окупить затраты на изготовление ракеты-носителя и метановых двигателей.

«Многоразовый принцип с посадкой первой ступени после старта, как я предполагаю, даст возможность экономить примерно 10% средств, если отталкиваться от нынешнего объёма расходов. То есть, условно говоря, за десять пусков ракета полностью окупится. Это будет очень хорошим результатом», — подчеркнул Вайсберг.

Двигатели

Дмитрий Рогозин

Космодром Восточный

Космос

Предприятие

Промышленность

Ракета

Роскосмос

Амурская область

Высокие технологии

Газ

Газпром

Завод

Илон Маск

Наука

Новые технологии

Природный газ

Россия

США

Финансы

Хабаровский край

Энергетика

Влияние ГБО на двигатель автомобиля

Влияет ли как то газ на двигатель Вашего авто? Конечно влияет!- Но, к счастью, не в той характерности, как это описывают те, кто не сталкивался с ГБО или наслышан о нем с плохой стороны.

Рассказы о засохшем двигателе, отсутствие смазки, прогар клапанов, износ цилиндро- поршневой группы, разрушенные или сгоревшие катализаторы – это все народные сказки.

При правильно подобранном и настроенном ГБО- двигатель Вашего автомобиля испытывает меньше нагрузок, чем при работе на бензине.

На вопрос: «Правда ли, что ГБО портит двигатель?»

Ответ: «НЕТ!»

Давайте разбираться…Смешное высказывание: «сушит ДВС». Это как вообще? До переоборудования он был постоянно мокрый изнутри и снаружи, а теперь ГБО высушивает его? Как футболка после стирки села на пару размеров так, что в подкапотном пространстве места стало гораздо больше?. За пару лет эксплуатации на газе двигатель стал короче на несколько сантиметров? Конечно все это смех и шутки ради, но толчок к правильному мышлению. Вопрос о сушке ДВС некорректен и мы прекрасно понимаем, что смысл данного высказывания о смазке деталей двигателя. А это уже другой вопрос.

Нет смазки. Нет смазки где? Путь прохождения газа: впускной тракт, впускные клапана, цилиндры, выпускные клапана, выпускная система. Газ, если говорить о свойствах относительно бензина «сухой». Но это не значит, что бензин что-то смазывает. Бензин аналогично газу проделывает тот же путь. Никакими смазывающими свойствами он не обладает. Давайте мыслить трезво. Те, кто хоть когда-нибудь самостоятельно занимался ремонтом в гараже знают, что масленый налет, гуталин и прочую грязь легко смыть бензином. Исходя из этого, мы с Вами можем сказать, что бензин наоборот смывает масляный налет. Тогда вообще о чем речь? Масло в системе впуска влечет за собой образование налета, который ни каким образом благодатно не влияет на работу ДВС. Тот же налет на впускных клапанах и стенках цилиндров образует нагар, что в свою очередь влечет выход из строя клапанной группы и как минимум залегание колец поршневой группы. Не говоря уже о налете на свечах зажигания. Не вздумайте своими же руками губить ДВС и устанавливать разного рода масленки на впускную систему. Газ же в отличии от бензина не разжижает масло и не имеет зольности, т.е. масло лучше сохраняет свои смазочные свойства и более светлый оттенок. Но не забывайте, что масла имеют свой эксплуатационный срок, потому производите замену масла по рекомендациям производителя. Закрыли вопрос.

Как газ влияет на поршневую систему? Положительно! Почему? Во-первых, (обращаясь к научным данным) нам известно, что основная масса автомобилей рассчитана использование 92 и 95 бензинов, а октановое число пропан/бутана моторным методом 90-94 и исследовательским методом 93-113. Из чего можно предположить, что среднее значение приблизительно равно 95-му бензину. Т.е. газ отлично подходит для использования в качестве топлива взамен бензинам. Во-вторых, скорость сгорания бензина 0,48 м/с, а для пропан/бутана данная цифра равна 0,45 м/с. Таким образом, мы понимаем, что газ действительно горит дольше, но не на столько, как рассказывают нам на просторах интернета. В силу равномерного распространения фронта пламени при работе на газе мы получаем плавный толчок по поршневой группе, что положительно сказывается на сроке службы ДВС.

Влияние газа на систему клапанов автомобиля

Сохранение клапанов

Следующая сторона вопроса о «сушке», где данный термин обозначает повышение температуры сгорания и как следствие прогар поршневой группы. Что тут и как работает? Температура увеличивается при обогащении кислородом, именно он увеличивает температуру, что в свою очередь и приведет к выходу из строя. Здесь уже встает вопрос о правильности настройки и подбора ГБО. Стехиометрическое значение для бензина 14,7:1 – 14,7 частей воздуха к одной части бензина, а для пропан/бутана данное значение равно 15,2:1. Хотим мы того или нет блок управления двигателем Вашего авто будет стараться привести смесеобразование к значению 14,7:1, основываясь на показания датчиков на выхлопной системе. Значит бедная смесь – это однозначно следствие некорректного подбора оборудования и настройки работы ГБО.

Как обезопасить себя от выхода из строя ДВС?

Необходимо обращаться к профессионалам данной сферы деятельности. Об их местоположении написано в контактах нашей организации;) Ознакомьтесь с рынком ГБО. Узнайте, какая марка оборудования сможет обеспечить правильную работу ДВС Вашего авто- или обратитесь к нашим специалистам- они с радость выслушают Ваши пожелания и индивидуально подберут оборудование учитывая характеристики ДВС. Не поленитесь разобраться какие элементы, исполнительные механизмы, электроника будут приемлемы для данного двигателя. Только таким образом можно обойти все неприятности.

Для уверенности- выбрайте систему, которая сможет обеспечить сохранность клапанной группы посредством впрыска бензина одновременно с газом. Таким способом решается несколько задач: смыв масленого отложения на клапанной группе, увеличение скорости сгорания топлива.

Впредь, делайте свой выбор осознанно и для формирования своего мнения подходите к делу с головой, не опираясь на всевозможные слухи и россказни.

Оборудование

Наши работы
Почему мы
Услуги и сервис
Акции и скидки

В настоящее время в автомобилях устанавливаются два типа двигателей: двигатели с искровым зажиганием и двигатели дизельные.

Принцип работы каждого из этих типов двигателей характеризуется способом запуска и зажигания горючей смеси, введенной в камеру сгорания.

Техническая операция по замене горючего (в данном случае с бензина на газ), называется конверсией.

Конверсия состоит в установке дополнительной цепи прохождения газа (метана- GNV) параллельно с первоначальной цепью прохождения бензина.

В общем случае, эта цепь состоит из следующих компонентов:

Газобаллон, снабженный деталями, позволяющими безопасно провести операцию по его наполнению, питанию двигателя, и определению уровня содержащегося в нем газа.

Газопровод, проводящий газ от газобаллона к двигателю.

Редуктор давления, служащий для того, чтобы привести метан от высокого давления загрузки (в баллоне обычно равно 220 Bar) к давлению использования (депрессия двигателя).

Система выбора горючего, состоящая из одного или двух электроклапанов, подчиняющихся командам коммутатора, установленного у водителя в салоне.

Смеситель для получения горючей смеси, дозирующий горючее.

Система выбора горючего обычно используется для того, чтобы произвести замену горючего без устранения изначальной цепи питания, что позволяет в любой момент перейти от одного вида горючего к другому, просто закрывая пневматическую систему подачи.

Схема установки метанового оборудования на автомобиль

1. Метановый баллон
2. Вентиль баллона
3. Метановый трубопровод
4. Электрический переключатель газ/бензин
5. Трубка подачи воды
6. Трубка выхода воды
7. Двигатель
8. Бензонасос
9. Радиатор
10. Запорный электроклапан бензина
11. Карбюратор
12. Смеситель метана
13. Редуктор давления метана
14. 3-х ходовой заправочный клапан метана

Баллоны для метана

Баллоны для метана обычно имеют цилиндрическую форму с закругленными концами, похожую на форму овальной части снаряда. Эти баллоны отличаются от стационарных баллонов, используемых для закачки метана, предназначенного для иного использования, промышленного и/или домашнего, формой дна. Баллон для автотранспортных средств имеет выпуклое дно, в то время как дно стационарных баллонов вогнутое и позволяет ставить их в вертикальное положение.

Баллоны производятся из особой стали с высокими механическими свойствами. Обычно баллоны отливаются в формах и не имеют сварных швов. Отсутствие сварных швов придает большую сопротивляемость.

Баллоны должны выдерживать давление, превышающее в 1,5 раз их рабочее давление. В процессе производства они подвергаются очень жесткому контролю и строгим проверкам. Все произведенные баллоны подвергаются испытанию давлением, слегка превышающим рабочее давление, то есть обычно в 275 Bar.

Баллон всегда сопровождается протоколом испытания. В сертификате приводятся все физические и механические характеристики баллона, а также особенности испытания. Срок пользования баллонов для метана составляет 5 лет, после чего он должен быть заново подвергнут испытанию или демонтирован.

Метановый баллон комплектуется ручным запорным клапаном, который в случае необходимости изолирует баллон. Запорный клапан, в комплекте с рабочим краном, должен выдерживать давление как минимум равное рабочему давлению баллона.

Клапан соединен с газопроводом заправки баллона и иногда используется также в качестве заправочного крана.

Запорный клапан установлен в защитном кожухе, обычно мягком и прозрачном, что позволяет распознавать положение рукоятки (открытое или закрытое) и в случае необходимости закрывать или открывать ее, не снимая крышки и без особого труда. Эта крышка непроницаема и связывается с наружной частью автомобиля при помощи двух гофров, кроме того, она служит для того, чтобы собрать газ при возможной его утечки в месте соединения клапана с баллоном.

Эта система гарантирует отсутствие риска просачивания метана в багажное отделение. Метановый баллон, укомплектованный всеми деталями, должен быть установлен внутри автомобиля и жестко закреплен. Его нельзя устанавливать внутрь пассажирского салона.

Запорный клапан метанового баллона

Запорный клапан баллона- это клапан трехходового типа с корпусом из специальной латуни высокой сопротивляемости, предназначенный для перекрытия выхода газа метана в случае необходимости.

Существуют вентили разных типов, в зависимости от того, закачивается ли газ в один баллон или в несколько баллонов, и в соответствии с действующими нормами.

двухходовой тип для закачивания газа в один баллон с разрывным диском или без него;

трехходовой тип для закачивания газа в несколько баллонов с разрывным диском или без него.

Кроме того, существуют вентили, снабженные клапаном безопасности, ограничивающие поток газа в случае случайного разрыва трубы.

Вентиль метанового баллона закрывается защитным кожухом, имеющим кроме того функцию отводить возможную утечку метана. Кожух выполняется из прозрачного и мягкого материала, позволяющего распознавать, в каком положении находится рукоятка клапана, и пользоваться ею.

Трубопровод для метана высокого давления выполняется из трубы особой мягкой стали, которая может моделироваться в виде спирали, если необходимо, перед соединениями разных компонентов, составляющих цепь (запорного клапана баллона, заправочного клапана, редуктора метана, и т.д.).

Трубопровод должен выдерживать рабочее давление не менее 300 Bar в течение 1 мин.

Трубопровод для метана соединяет баллон с различными элементами цепи. Соединение должно быть таким, чтобы его можно было демонтировать, и должно производиться посредством спецных муфт. Сварные соединения, в т.ч. и при ремонте труб, не допускаются.

Крепеж трубопровода высокого давления должен производиться посредством скоб, прикрепленных к кузову автомобиля при помощи самонарезных шурупов. Интервал

При оборудовании автомобиля комбинированной топливной системой, т.е. при монтаже дополнительной топливной системы в параллельном соединении с бензиновой, система выбора горючего нужна для того, чтобы в случае необходимости было возможно вернуться к работе двигателя на бензине.

Системы выбора горючего состоит из следующих элементов, в зависимости от типа двигателя:

переключатель вида топлива, который в некоторых моделях может быть встроенным в электронном блоке;

бензиновый электроклапан, который для двигателей с впрыском топлива можно заменить на электрический выключатель насоса впрыска.

Переключатель всегда устанавливается внутри пассажирского салона, вблизи водителя, тогда как электроклапаны устанавливаются внутри моторного отсека.

Электроклапан- это клапан прерывания цепи питания бензина. Он снабжен клапаном электромагнитного действия, который управляется при помощи электрического импульса с переключателя газ-бензин, установленного в салоне водителя. Электроклапан снабжен вентилем ручного переключения в чрезвычайной ситуации. Этот электроклапан относится к типу N.O. (Нормальное состояние — Открытое), то есть он открыт только в том случае, если питается электричеством 12В и если система чрезвычайного ручного переключения закрыта.

Вентиль чрезвычайного переключения нужно держать всегда в закрытом положении и использовать только в случае выхода из строя обмотки электроклапана, когда необходимо подать бензин в двигатель.

Электроклапан бензина предназначен для прерывания потока бензина, когда двигатель работает на метане, и вследствие этого он устанавливается на цепь подачи бензина между выходом бензонасоса и карбюратором. Никогда этот электроклапан не должен устанавливаться перед бензонасосом (со стороны входа бензонасоса).

Метан содержится в баллоне под давлением около 220 Bar. Его сгорание происходит в газообразном состоянии при давлении, близком к атмосферному.

Таким образом, редуктор метана- это устройство, предназначенное для снижения максимального давления в 220 Bar до уровня вакуума, создаваемого в карбюраторе в результате такта впуска мотора.

Снижение давления происходит в три этапа. В первых двух фазах происходит значительный скачок давления между верхом и низом, в третьей фазе падение давления вызвано проходом газа по каналам, соединяющим вторую и третью фазу, а также проходом газа в месте подачи и на выходе.

В сущности, третья фаза позволяет легко регулировать минимум, а также служить элементом, распознающим вакуум от мотора, чтобы обеспечить производительность карбюратора в случае необходимости для самого же мотора. Были применены три фазы редукции, чтобы обеспечить бoльшую стабильность функционирования. Эта необходимость продиктована тем, что метан, содержащийся в резервуаре в газообразном состоянии, меняет свое давление при изменении количества оставшегося в резервуаре газа, что привело бы к нарушениям функционирования, если бы редукция происходила только в одной фазе.

Метан при расширении от 220 Bar до уровня давления вакуума мотора подвергается охлаждению в результате эффекта Джоуля-Томсона, а затем выявляется снижение температуры самого метана. Сильное снижение температуры приводит метан в камере сгорания в условия, не оптимальные для возгорания; чтобы устранить эту проблему, вокруг газопровода, впускающего газ в первую фазу, оставляется пустое пространство в форме буквы U, предназначенное для прохождения воды, используемой для охлаждения мотора.

Все марки авто

Установка ГБО

Ремонт и обслуживание ГБО

Собственная сеть газовых заправок

Оформление в ГИБДД

Кредитные программы

Магазин запчастей ГБО

Сертифицированное оборудование от ведущих производителей ГБО

Единственные официальные дилеры Lovato в Ульяновске

Работаем на рынке ГБО с 1999 года, более 10 000 установок

Единственный партнёр «Газпром газомоторное топливо» в Ульяновске

Собственная сеть газозаправочных станций

Профессиональное гарантийное и постгарантийное обслуживание

Записаться на ремонт ГБО

Записаться на установку ГБО

Записаться на оформление ГБО

Записаться на оформление рассрочки

Что такое газодизель, экономия, принцип работы газодизельного двигателя

org/Breadcrumb»>Главная
База знаний
О ГБО

Оглавление

Что собой представляет газодизельный двигатель и принцип его работы

Какую экономию при этом можно получить?

Как осуществляется трансформация в газодизель

Поменяются ли силовые показатели двигателя после перевода в газодизель?

Экологический эффект газодизеля

Подробнее про установку ГБО на грузовые автомобили

Что собой представляет газодизельный двигатель и принцип его работы:

Двухтопливным газодизельным двигателем называется силовая установка, на которую дополнительно смонтировано оборудование для работы от газа. Принцип работы такой установки заключается в одновременной подаче в камеру сгорания двух видов топлива. Основным топливом является солярка, а дополнительным газ метан. Причем дизтопливо подается в значительно меньшем объеме, чем обычно.

Солярка, по сути, является своеобразным “запалом” для газовоздушной смеси. Подача солярки связана с тем, что температура воспламенения у метана выше, чем у солярки. По этой причине в момент сжатия в камере сгорания сам метан воспламениться не может. Для его поджига на такте впуска в камеру сгорания подается некоторое количество солярки.

Газодизельный двухтопливный двигатель сохраняет возможность работать только от солярки, но не способен работать на одном газу.

Какую экономию при этом можно получить?:

Экономия денег от газодизельного режима зависит от того, в каком процентном соотношении происходит замещение дизтоплива газом.

Процент замещения солярки метаном может колебаться в пределах от 50 до 85%. На этот показатель влияет несколько факторов:

характеристики штатной топливной системы;

конструкция применяемой газодизельной системы;

манера вождения.

При запуске двигателя, либо при его работе на малых нагрузках, используется практически только дизтопливо. Связано это с тем, что при данных режимах работы затруднительно определить оптимальные параметры подачи газа.

Далее, с повышением нагрузок, создаются оптимальные условия для перехода в газодизельном режиме. Именно в этот момент замещение может вырастать до 85%. В тоже время, во избежание перегрева форсунок и последующего закоксовывания распылителей, сохраняется подача некоторого объема дизтоплива.

При выходе ДВС на полную мощность велик риск появления детонации и возникновения эффекта калильного зажигания. Система управления газодизелем начинает снижать порцию газа.

Для экономичной, в финансовом плане, эксплуатации важным является показатель, определяющий, сколько кубометров метана будет нужно на 1 литр солярки. На всех режимах дизель работает с избытком воздуха. В связи с этим газ, подаваемый в камеру сгорания, разрежен воздухом. Это, в свою очередь, снижает ступень его возгорания. Таким образом, сгорание газо-воздушной смеси протекает в непосредственной близости с каплями солярки. Остатки несгоревшего газа выводятся вместе с выхлопом.

В теории для замещения 1 литра дизтоплива требуется не более 0,9 кубометра метана. На практике, по причине несовершенства процесса горения, коэффициент замены может составлять 1,1 — 1,3 кубометра.

org/Offer»>

	SCANIA DC13 карьерный самосвал	SCANIA DC13 седельный тягач	Газель Cummins ISF 2.8
Технология	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа, управление подачей газа через GPS	Подача газа перед турбиной, управление подачей дизельного топлива через эмуляцию сигнала педали газа
Замещение	50%	60%	70%
1 литр ДИЗ топлива замещается на	1.1 нм³	1.2 нм³	1.3 нм³

Чтобы произвести практические расчеты замещения, за основу берется гарантированный показатель 60%. Эта величина ориентирована на обычные двигатели. Для газового показателя принято учитывать коэффициент 1,2. Отсюда следует, что для замещения 1 литра дизтоплива расходуется 1,2 кубометра метана. При условии соблюдения корректного стиля вождения допустима большая степень замещения. Но гарантий в этом нет.

Чтобы рассчитать экономию, берется сумма затрат на дизельное топливо из расчета расхода на 100 км пробега. Эта сумма должна соответствовать расходам при работе двигателя до перевода на газ. Затем фиксируются затраты на сниженный объем расхода солярки, и прибавляется сумма на приобретение газового топлива.

Как осуществляется трансформация в газодизель:

Для переоборудования в газодизель изменение конструкцию штатного двигателя не требуется.

В систему поступления воздуха, расположенную перед турбиной, производится установка газовых инжекторов. Они, получая импульсы от электронного блока управления, впрыскивают газ.

Подобная схема газоподачи имеет ряд преимуществ:

высокая степень взрыво — пожаробезопасности. В этом режиме газ разбавляется воздухом, и его предельная концентрация не способна загореться.

благодаря прохождению через турбину образуется однородная газовоздушная смесь.

в случае отказа одного или нескольких газоинжекторов происходит обычное снижение тяги двигателя без отрицательных последствий

Подача дизтоплива ограничивается сигналом педали газа или методом эмуляции.

Контроль теплорежимов работы газодизеля осуществляется на основании показаний термопары, которая устанавливается на входе горячей части турбины.

Поменяются ли силовые показатели двигателя после перевода в газодизель?:

Установка на ДВС газодизельной системы никак не влияет на его работу. Все характеристики дизеля, включая степень
сжатия, наддув, компрессию остаются без изменений.

Эти сведения основаны на откликах водителей, что их газодизельная машина прекрасно справляется с перевозкой груза
даже на крутых подъемах. При этом была включена передача, на которой обычно они передвигаются на простом дизельном
моторе.

Стендовые испытания двигателей также показали неизменность параметров при их работе с газодизельной установкой.

Экологический эффект газодизеля:

Газодизельный ДВС наносит меньший ущерб природе, чем обычный. В тоже время этот показатель меняется в зависимости от
режима эксплуатации мотора и степени замещения солярки.

Европейская ассоциация газомоторных ТС заявляет, что даже при 50% замещении солярки достигается значительное
снижение вредных веществ при выхлопе.

Подробнее про установку ГБО на грузовые автомобили:

Индивидуальные условия на установку газодизеля: 8 (495) 532-01-11

Газодизель

МАЗЫ НА МЕТАНЕ

Подвижной состав

МАЗЫ НА МЕТАНЕ

Готовы ли белорусы к переходу на природный газ?

Андрей Филиппов, фото автора, из архива НАМИ и МАЗ

По данным Росстата, в России зарегистрировано 208’046 автомобилей, работающих на метане. Из них грузовиков – 66’625 ед., а автобусов – 23’153 ед. Годовой прирост составил чуть больше 7000 ед.
На территории страны работает 549 автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС). При этом за шесть месяцев текущего года построено 44 АГНКС, т.е. прирост сети составил более 8%.
С учетом различных госпрограмм по активизации использования газомоторного топлива, тема метана в автотранспорте скорее жива, чем нет. Естественно, просто оставаться в стороне от данных тенденций не может себе позволить никто из игроков, претендующих на место на российском рынке коммерческого транспорта. Насколько массовыми будут в итоге поставки газомоторной техники – это отдельный вопрос. Но к всплеску спроса нужно быть готовым в любом случае.
Например, Минский автомобильный завод (МАЗ) имеет в запасе целую линейку техники, работающей на метане…

Мусоровоз МАЗ-4901C4-030 на шасси МАЗ-4381C4

МЕТАНОВЫЕ ГРУЗОВИКИ, …

Работа над моделями, оснащенными газовыми двигателями, на МАЗе активизировалась еще в 2017-м. За прошедшие четыре года минчане представили целый ряд перспективных моделей, нацеленных на самые разные сегменты рынка. Так, для работы на междугородных и международных маршрутах было разработано сразу несколько седельных тягачей с различными вариантами комплектации. Первенцем стал седельный тягач МАЗ-5440Y8, оснащенный газовым двигателем Cummins ISG12 G 400 (Евро-5) мощностью 400 л.с. и 16-ступенчатой МКП ZF 16S2520TO. Машина была своеобразной пробой пера, поэтому запас сжатого метана в паре полимерно-композитных баллонов на 210 и 486 литров составлял 300-350 км в зависимости от условий эксплуатации.

Седельный тягач МАЗ-5440Y8

В настоящее время флагманом «газовых» седельников можно считать МАЗ-54402К. Машина комплектуется 400-сильным газовым двигателем Weichai Power WP12NG400E50. Запас метана хранится в сжиженном виде. Двух криобаков производства CIMS на 688 л или производства СHART объемом 700 л автопоезду хватает на 700-800 км.

Седельный тягач МАЗ-54402K

К началу осени в продуктовой линейке появится и вариант седельного тягача, работающего на сжатом метане – тягач МАЗ-54402N c ДВС WP13NG.430. Его особенностью стало наличие баллонов общим объемом 1092 л, расположенных не только в базе автомобиля, но и за кабиной, что обеспечит запас хода до 800 км. Для увеличения запаса хода на тягаче устанавливается задний гипоидный мост производства МАЗ. Предусмотрена также и комплектация с гидроотбором, позволяющая работать с самосвальными полуприцепами.

Двигатель Weichai под кабиной МАЗ-54402K

По заказу Узбекистана изготовлен самосвал МАЗ-65012K (6х4). Модель получила двигатель WP12NG.400E50 и 16-ступенчатую МКП ZF 16S2525 TO. Чтобы обеспечить грузовику с полной массой 33 500 кг запас хода в 400 км, между кабиной и кузовом пришлось поместить батарею из девяти стальных баллонов общей вместимостью 900 л. В свою очередь, это потребовало удлинения рамы, доработки задних мостов и усиления подвески. Также 20-кубовый кузов получил удлиненный козырек для защиты баллонов от случайного попадания породы при погрузке.

Самосвал МАЗ-65012K для Узбекистана

Интересным можно считать и полноприводное шасси с односкатной ошиновкой МАЗ-630223 (6х6) для установки различного коммунального и индустриального оборудования. Оптимизируя установку различного навесного оборудования на раме автомобиля, запас сжатого метана удалось довести до 200 м3. Первыми шасси опробовал Клинцовский автокрановый завод, установив на него 25-тонник «Клинцы». С учетом специфики работы автокранов, газа, хранящего в 10 баллонах, должно хватить на несколько дней активной работы.

Автокран «Клинцы» на шасси МАЗ-630223

Оригинальным решением для тех, кто не решился остановить свой выбор на сжатом или сжиженном метане, может послужить модель МАЗ-534023. Оснащенная 280-сильным газовым мотором Weichai Power WP10NG280E50 машина способна переваривать природный газ как в сжатом, так и в сжиженном состоянии. В испарителе сжиженный метан переходит в газообразное состояние, далее через редуктор, понижающий давление, попадает в двигатель как обычный природный газ. Запас сжатого метана составляет 210 л, сжиженного – 405 л. Этого хватает, чтобы проехать около 600 км на одной заправке.
Впрочем, большинство из вышеперечисленных моделей пока существуют только в единичных экземплярах.

Бортовой МАЗ-534023 грузоподъемностью 11’300 кг

Офис МАЗ-Купава-673110 на шасси МАЗ-631223

… АВТОБУСЫ, …

Отдельно стоит поговорить об автобусах. На протяжении последних лет именно это направление деятельности МАЗа пользуется стабильным спросом – загрузка автобусного производства 100%. Поэтому неудивительно, что именно пассажирская техника может похвастаться крупносерийным выпуском газомоторной техники.

Начало автобусам на метане положил в 2013 году МАЗ-203965. Неожиданно, но в этом плане второе поколение МАЗов смогло даже опередить МАЗ-103, газовая версия которого появилась только в 2015-м.

Городской МАЗ-203946 на метане

Так как «фишкой» минских автобусов, обеспечивающих им стабильный спрос вот уже много лет, являлись двигатели с «трехлучевой звездой», то и газовые моторы изначально были Mercedes-Benz. Сначала 278-сильные M 906 LAG EEV/1-02 экологического класса Евро-5, а с 2015 года к ним присоединились и моторы M 936 LAG.6-1 мощностью 286 л.с., отвечающие уже нормам Евро-6.

МАЗ-206945 с характерной «глухой» стенкой

В 2019-м МАЗ сделал шаг в сторону использования на автобусах метана в сжиженном виде. Одновременно были собраны МАЗ-203945 с 270-сильным Weichai WP7NG 280E51 и МАЗ-206945 с 200-сильным Weichai WP5NG200E51. Оба мотора отвечают экологическим нормам Евро-5. Запас топлива, возимого с собой, размещается в 300-литровом криобаке, и его хватает на 400 км пути. Именно МАЗ-203 стал первым в России автобусом на сжиженном метане, который официально вышел на городские маршруты, – в 2020 году партию из трех десятков машин закупил Челябинск.

МАЗ-203945 —
криобак расположен в заднем свесе

Размещение криобака
отняло часть сидений

Буквально в этом году МАЗ наряду с немецкими моторами стал устанавливать китайские газовые двигатели для версий не только на сжиженном метане, но и на сжатом природном газе. Сами двигатели остались теми же: Weichai WP7NG 280E51 для МАЗ-203946 и Weichai WP5NG200E51 для МАЗ-206946. Только вместо криобака в заднем свесе газ стал храниться в баллонах на крыше, как и у машин с немецкой силовой установкой.
Стоит отметить, что до этого момента «двести шестые» на метане производились только в России, где компания «РариТЭК» устанавливала на них китайские 184-сильные моторы Yuchai YC4G190N-50 и продавала под названием Lotos-206. Теперь МАЗ готов предложить метановый вариант собственного исполнения.

МАЗ-206946 на сжатом природном газе

… ЗАПРАВЩИКИ, …

Те, кто лично соприкасался с темой автотранспорта на метане, прекрасно знают, что основная проблема здесь вовсе не создание новых моделей. Несмотря на все громкие заявления и яркие релизы, больше всего вопросов вызывает возможность свободно заправиться. Постройка АГНКС по-прежнему требует не только внушительных вложений, но и весьма продуманного бизнес-плана. Ведь если ошибиться с местом строительства, то заправлять будет просто некого.
В то же время малое количество АГНКС накладывает серьезные ограничения на применение техники на метане. Маршруты для грузовиков приходится либо ограничивать радиусом досягаемости заправочной станции, либо прокладывать их вдоль сети газовых заправок. Что же касается тракторов, комбайнов и прочей спецтехники на метане, которая периодически мелькает на выставках, то обеспечение топливом является самой главной проблемой в продвижении их на рынке.
Естественно, МАЗ в курсе данной проблемы. И еще с 2017 года активно работает над ее решением. Первенцем стал автогазозаправщик АПЦЗ-16, разработанный совместно с Гродненским механическим заводом (ГМЗ). Автоцистерна рассчитана на транспортировку и заправку сжиженных углеводородных газов. Емкость вместимостью 16 куб.м позволяет транспортировать и длительное время хранить сжиженный природный газ при температуре –196 °С и выдерживать давление 1,6 МПа. Для заправки автотранспорта используется модуль в корме, оснащенный счетчиками и пультом управления.

АПЦЗ-16 на шасси МАЗ-6501Y8

Дабы подчеркнуть, что газовой тематикой предприятие занимается всерьез, в качестве носителя АПЦЗ-16 было выбрано шасси МАЗ-6501Y8-8525-012 с газовым двигателем Cummins ISG12G E5 400 и использованием метана как в сжатом, так и в сжиженном виде. Для хранения сжатого метана предназначался 486-литровый баллон из полимерно-композитных материалов, а для сжиженного – 350-литровый криобак из нержавеющей стали. Причем изначально была предусмотрена и возможность самозаправки газом из основной цистерны, хоть по российским правилам сейчас это и невозможно.

Заправочное «хозяйство» АПЦЗ

Впрочем, использование «носителя» на метане, может, и интересно в плане привлечения внимания, но далеко не всегда целесообразно. Зачастую заправку природным газом приходится проводить как раз там, где самому газовозу найти метан проблематично. Для таких случаев белорусы создали АПЦЗ-8 вместимостью 8 куб.м, который базируется на шасси МАЗ-4381С0 семейства «Корнет». Автоцистерна предназначена для транспортировки и хранения сжиженного метана и его последующей заправки без использования насоса. Срок бездренажного хранения газа – 168 часов при температуре окружающей среды от –40 °C до +40 °C при поддержании внутри емкости –162 °C.

АПЦЗ-8 на шасси МАЗ-4381C0

Кроме «заправщиков» позаботились на МАЗе и о «транспортере». Все тот же ГМЗ сделал специальный полуприцеп ППЦП-40 с криоцистерной вместимостью 40 куб.м. Опять же, как яркое решение под цистерну «подкатили» вышеупомянутый седельный тягач 54402К – хороший вариант для автопарка топливной компании, самостоятельно занимающейся доставкой газа потребителям. Однако автопоезд может работать и с тягачами на привычном дизельном топливе.

Криоцистерна ППЦП-40

… И МОТОРЫ

Напоследок хотелось бы отдельно коснуться темы газовых двигателей, используемых на технике МАЗ. Из трех производителей моторов, с которыми минчане активно экспериментировали, первым отсеялся Cummins. Добавлять в обширную линейку силовых агрегатов (ЯМЗ, ММЗ, Mercedes-Benz, Weichai) еще одного производителя было нелогично. Тем более, дизельные варианты Cummins МАЗ и вовсе не рассматривал.

Двигатель Cummins под кабиной МАЗ-6501Y8

Затем Mercedes-Benz свернул выпуск моторов, работающих на газовом топливе и отвечающих нормам Евро-5, оставив только модель класса Евро-6. Это оказало серьезное влияние на спрос на газомоторные автобусы, т.к. более дорогие и сложные в эксплуатации двигатели традиционным покупателям МАЗ просто не нужны. А теперь, с вводом санкций, поставки всех немецких моторов оказались под вопросом.

Двигатель Mercedes-Benz в моторном отсеке МАЗ-203988

В итоге сейчас основную ставку в газомоторной тематике МАЗ делает на двигатели Weichai Power. Пока речь идет о моторах, поставляемых из Китая. Однако в ближайших планах начать сборку таких двигателей на заводе «МАЗ-Вейчай» под Минском. В настоящее время предприятие загружено примерно на треть, и проблем с выпуском быть не должно. Что же касается качества, то перевозчики ставят МАЗы с моторами Weichai на второе место после «немецких». А это уже хороший знак.

Двигатель Weichai в моторном отсеке МАЗ-203945

ИЗ АРХИВА

ГАЗОВАЯ ТЕМА ВРЕМЕН СССР

Природный газ широко использовался в качестве топлива для грузовиков еще в СССР. Практически все ведущие автозаводы страны имели в своей линейке такие модели. Не обошла стороной газовая тематика и МАЗ.
Так, в 1985 году в НАМИ был взят в работу обычный самосвал МАЗ-5551. На него установили экспериментальный двигатель ЯМЗ-Э236М, между самосвальной платформой и рамой продольно разместили баллоны с метаном и начали испытания. Первые результаты показали перспективность данной идеи, и к исследованиям подключился сам МАЗ.

Самосвал МАЗ-5551,
переоборудованный под метан в НАМИ

В ноябре 1986-го в Минске собрали первый «заводской» экземпляр газодизельного самосвала, получивший индекс МАЗ-55512. От образца НАМИ он визуально отличался поперечным расположением баллонов с газом на раме. Машина была газодизельной и могла работать как на традиционной «солярке», так и на смеси дизтоплива с метаном. Тогда считалось, что такие машины практичнее, чем работающие только на сжатом природном газе.

Опытный образец
газодизельного самосвала МАЗ-55512

Для всесторонних испытаний было изготовлено два автомобиля. Они не только намотали положенное количество километров по дорогам Дмитровского автополигона, но и прошли тест на опрокидывание и удар о бетонный куб со 100%-ным перекрытием. Судя по фотографиям, выдержали они это с честью.

Самосвал МАЗ-55512
после удара о бетонный куб

Примерно в то же время была проведена работа по созданию передвижных автогазозаправочных станций. Было предложено два варианта, которые базировались на серийно выпускаемых полуприцепах. Первый представлял собой продольно закрепленные четыре батареи по 14 баллонов с метаном в каждой – всего 56 штук – и заправочный модуль в передней части.

Полуприцеп ПАГЗ-2500-32
с седельным тягачом МАЗ-5429

Второй вариант – 10 «бочонков» с газом и «раздающая» станция в кормовой части полуприцепа. В отличие от самосвалов МАЗ-55512, так и оставшихся опытными, газовые заправщики пошли в серию. Сейчас такие полуприцепы известны как ПАГЗ-2500-32 и ПАГЗ-2800-32 соответственно.

Второй вариант ПАГЗ
в сцепке с тягачом МАЗ-5429

МИМОЕЗДОМ

НАШИ ДНИ

Новая история МАЗов на сжатом природном газе началась в конце 1990-х, и опять не по инициативе автозавода. Предприятие «МинсТрансГаз», закупившее для собственных нужд новый на тот момент автобус МАЗ-104С, переоборудовало его под работу на метане. 10 баллонов с газом разместили в задней части крыши. Машина много лет использовалась в качестве служебной, но МАЗ внимания на идею так и не обратил.

Автобус МАЗ-104С,
работающий на метане

Очередная попытка создать экологически чистый МАЗ состоялась в 2008 году. Тогда инициатором стал чешский дилер МАЗа, фирма «TRADO Holding». Проект ЭкоМАЗ представлял собой переоборудование серийного МАЗ-534003 в грузовик на газовом топливе. Под кабину вместо отечественного дизеля был внедрен чешский 285-сильный газовый двигатель TEDOM TG 210 AV. Газовые баллоны (805 л) разместились по бокам рамы, на месте топливных баков. Метановый MAZ-534003 был даже представлен руководству завода в Минске, но поддержки белорусов начинание не получило. В итоге чехи собрали несколько подобных машин своими силами, но на просторы СНГ они, естественно, не попали.

Чешский MAZ-534003
в виде фургона

В 2009-м появился первый газовый автобус МАЗ второго поколения. Машина была построена в Сербии местным партнером МАЗа, фирмой «Вулович транспорт». На тот момент на заводе если и думали о моторах стандарта Евро-6, то только в далекой перспективе. А вот сербы подсуетились, и в моторном отсеке МАЗ-203 прописался газовый двигатель Cummins CGe4 280 мощностью 280 л.с. и газовое оборудование Dynetek Europe GmbH.

Сербский МАЗ 203
на природном газе

Сам же МАЗ сделал первый автобус на метане только в 2013 году – им стал МАЗ 203965 с двигателем Mercedes-Benz М 906 LAG EEV. А первый грузовик появился годом позже – МАЗ-534023 оснащался мотором Weichai WP10NG280E50.

Первый газовый МАЗ-534023
заводской сборки

Причем первоначально это было шасси с бортовой платформой. Однако когда реальный интерес к газовой тематике проявили коммунальщики, автомобиль превратился в МАЗ-590423 семейства «Сапфир».

Та же машина,
превратившаяся в МАЗ-590423

МЕТАНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ / Завьялов Владимир Семенович

МЕТАНОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ,

1. В ОАО «Энергомаш» в настоящее время (февраль 2015 г.) не наблюдается интереса к работам с метаном. Реальная перспектива видится в продолжении работ по кислородно- керосиновым двигателям семейства РД-170. Это РД-180 для «Атлас-5», РД-181 для «Антарес», РД- 191 для «Ангары» и РД-195 на перспективу, РД-193 для «Союз-2.1в». Есть предложения по созданию РН сверхтяжелого класса на основе двигателей типа РД-170 или РД-175. Остаются хрупкие надежды на возобновления работ с Морского Старта. Большие надежды возлагаются на будущие крупные контракты с Китаем по двигателям семейства РД-170.

Расчеты и проектные проработки по метановому двигателю есть только в диссертации И.А.Клепикова и патентах от группы лиц «Энергомаша». Никаких экспериментов с метаном не проводилось, хотя проектно-расчетные работы по применению метана начались в 1981 г.

Следует отметить, что разговоры о новых топливах и о новых способах горения в КС ЖРД ведутся давно (ацетам, детонационное горение), но без экспериментов. Еще 60 лет назад было принято, что без проведения экспериментов это разговоры чистая болтовня. У В.П.Глушко были специальные двигатели на которых проводились поверочные испытания. У Д.Д.Севрука (в ОКБ-3 НИИ-88) эти испытания проводились по государственной программе освоения новых топлив на серийных двигателях.

2. ОАО КБХА в ЭП «Союз-5» «ГРЦ-Прогресс» представлено двигателем РД-0164. Тяга 340,0/390,7 (это очевидно с выдвижным насадком), Удельный импульс 311,5/358,0, диапазон Рк 100-40 %, Мсух. 3000 кг., схема ДВВГ. Никаких экспериментов с двигателем или с его прототипами (РД-162) не проводились.

На двигателе РД-0146 проведено 6 включений на топливной паре кислород-метан с общим временем работы 200 сек. Параметры не известны, как и время выхода на режим.

По договору с итальянской фирмой AVIO в 2014 г. завершены испытания двигателя-демонстратора тягой 10 т. на основе двигателя РД-0146 с метаном, но головка КС и метановый насос спроектированы и изготовлены в Италии.

Продолжаются работы (бумажные) по созданию метанового двигателя-демонстратора тягой 40 т. по теме МРКС-1. Эти работы не связаны с созданием РН семейства «Союз-5», но каким-то образом финансируются.

3. В КБХМ расчетные и экспериментальные работы с метаном начались в 1994 г. на материальной части двигателей, оставшихся от 11Д56 и КВД-1. В настоящее время результаты испытаний по внедрению метана в РКТ на двигателях С5.86 тягой 7,5 т. (на основе КВД-1) являются пока наиболее полными в России и пока в мире.

4. Работы по метану в Европейском Космическом Агенстве (ЕКА).

Первый раз я услышал о них в 2001 г. на конференции ЕКА по «зеленым топливам» в Нордвайке (Голландия). От России были приглашены КБХМ (В.С.Завьялов), КБХА (В.Д.Горохов). были еще от ГИПХ по перекиси водорода. В одном из основных докладов представительница КНЕС рассказала о перспективах перевода ТТУ Ариана-5 на метан, что приведет к улучшению энергомассовых характеристик РН и снижению стоимости выводимого ПН. В наших рекламных докладах не было ничего интересного, но к нам было множество вопросов. Двигатель КБХА РД-0120 по размерности подходил для метаноых ускорителей будущих модернизаций РН «Ариан». Двигатель КБХМ на метане уже работал десятками секунд, и готовилось испытание на 500 сек. О чем я и рассказал, говоря о результатах испытаний полноразмерного двигателя тягой 7,5 т. Этот двигателей очень заинтересовал представителей ЕКА и КНЕС и др., как двигатель-демонстратор будущих ЖРД больших тяг на метане. В докладе КНЕС подчеркивалось особые преимущества метана на нижних ступенях.

На этом все радужные перспективы для КБХМ по метану закончились. ЕКА предложило Роскосмосу контракт на проведение проектных и экспериментальных работ по внедрению метана в РКТ (Программа «Волга»). Запахло валютой. В исполнители при головной роли Центра Келдыша были включены «Энергомаш» и «КБХА», а КБХМ исключено из числа исполнителей. Центр Келдыша определен как разработчик и изготовитель метанового двигателя-демонстратора. Далее последовали контракты по работам с метаном с Южной Кореей и Японией при головной роле Центра Келдыша. Создать двигатель-демонстратор Центру Келдыша естественно не удалось, хотя он расплачивался на стороне наличными деньгами за конструкторскую документацию и изготовление агрегатов. Работы по метану в Южной Корее и Японии после мудрого руководства Центра Келдыша были прекращены. В следующей программе ЕКА «Урал» работы по двигателю-демонстратору были закреплены за КБХМ, но при головной роли Центра Келдыша, который считался разработчиком ТЗ на двигатель С5.86 и определял объем финансирования на изготовление двигателя и его испытания в НИИХИММАШ.

У меня создалось представление, что экспериментальные работы подтверждающие возможность применения метана в РКТ умышленно тормозились по различным причинам.

1. В стране шла разработка экологически чистого РН «Ангара», который должен был полностью заменить РН «Протон» по выводу ПН, как МО и народно-хозяйственных, так и коммерческих, включая ГСО. Модульный принцип «Ангары» позволял охватить весь диапазон ПН РН легкого, среднего и тяжелого класса, и все это при пусках с отечественного полигона. В этих условиях создание РН, использующих в качестве горючего метан для тех же ПН считалось непозволительной роскошью, что было в значительной мере оправдано.

2. Кислородно-керосиновые двигатели НПО «Энергомаш» семейства РД-170 при высоком удельном импульсе показывали надежную работу. Функционировал единственный мире «Морской старт» с двигателем РД-170 на РН «Зенит». 100% надежность показывает двигатель РД-180 в РН «Атлас-5», который обеспечивает все заказы Пентагона и ВВС США к будущей Космической войне. Это кроме престижа для отечественной космонавтики дает и валютные поступления несмотря на объявленные санкции, а также дает возможность на их основе создать сверхтяжелый носитель для будущих межпланетных экспедиций. В этих условия проблема замены керосина на метан выглядит очень проблематичной.

3. КБХМ оказалось единственной организацией, которая перешла от теоретических разговоров о преимуществе метана к его практическому внедрению в РКТ, опираясь на результаты испытаний двигателей тягой 7,5-10,0 т. Это произошло не за счет дара предвидения работников КБХМ, а потому, что там были бесхозные водородные двигатели, которые на первых порах было легко доработать под метановые. Эти работы без энтузиазма были встречены Роскосмосом и НИИ отрасли.

3.1. НИИ считали, что это глубокий НИР для перехода на 3-х компонентные двигатели или многоразовые РН, поэтому этой темой должны заниматься НИИ, а не ОКБ. Финансирование должно идти через НИР, которыми кормились НИИ, а ОКБ может быть у них только в качестве соисполнителя. А.С.Коротеев мне лично говорил улыбаясь: «В.С. скажите, ну какие НИР могут быть. Вообще, по ЖРД?».

3.2. Роскосмос выделял на НИР ограниченное финансирование, порядка 5% от своего бюджета, и оно рассматривалось, как средство сохранения научных кадров тех же НИИ. Так было в конце 90-х и начале 2000-х, не знаю, как сейчас. Я неоднократно просил Б.В.Бодина увеличить финансирование по метану (темы «Иней» и «Свеча»). Он мне отвечал, что ты меня агитируешь, я за метан, но разбирайся со своим главком. А.Н.Кузнецов (нач. упр.) и И.И.Белоусов (нач. отд.) отправляли меня и тему в Центр Келдыша, и круг замыкался.

3.3. В КБХМ было дело не лучше. Собственных денег было мало, испытания проводились на стороне (в Загорске). На собственные деньги все таки нужно было делать конкретное железо, а для НИР это считалось невыгодным, т.к. денег не хватало на нищенскую зарплату. В 2003 г. директор и генеральный конструктор КБХМ Е.П.Селезнев (2001-2006 гг.) мне говорил: «Я жалею, что еще раньше не закрыл НИР по метану».

3.4. Директора НИИХМ (1988-2007 гг.) А.А.Макарова интересовали только деньги. Поэтому испытания метанового двигателя вместо 6-го объекта, где испытывались двигатели 11Д56 и КВД-1, и который был прекрасно оборудован, он определил на 5 –й объект, который простаивал без работы. Этот кислородно-керосиновый стенд требовал значительной доработки под метан даже для работы на несколько десятков секунд. Требовалась доработка по средствам измерения, к тому же на стенде было мало квалифицированных кадров.

3.5. Испытания на 5-м объекте с 1977 г. по 2009 г. на 4-х двигателях при 6-и испытаниях продолжительностью не свыше 60 секунд, и при взаимных ошибках конструкторов и испытателей все же дали уверенность в возможность многоразовых включений с продолжительностбю работы метанового двигателя в сотни секунд. Появился интерес в РФ и за рубежом. Однако, оставались вопросы, которые требовали подтверждения огневыми испытаниями, среди них вопрос о сажеобразовании при продолжительных испытаниях.

3.6. В 2010 г. было принято решение перевести испытания метанового двигателя на водородный стенд. К этому времени сменилось руководство в КБХМ вместо Е.П.Селезнева в 2006 г. директором стал В.А.Петрик. НИИХИММАШ вошел в состав вновь образованного НИЦ РКП, А.А.Макаров ушел в отставку. Испытания в 2010-2011гг. двигателя С5.86 №2 на стенде В2А ИС-105 с рекордным временем непрерывной работы свыше 2000 сек., и суммарной наработкой в 3389 сек. за 4-е включения фактически перевели работы по метану из НИР в ОКР. В «ЦСКБ-Прогрес» началась разработка ЭП семейства метановых РН «Союз-5», в США начались разработки метановых ЖРД в ведущих частных компаниях. Но никаких изменений в финансировании экспериментальных работ по метану в КБХМ не произошло.

3.7. Под эгидой Центра Келдыша в рамках «Двигатель 2015» в 2011-2013гг. велось изготовление двигателя С5.86 №2А (год на КС, год на ТНА и год на общую сборку), и это при максимальном использовании агрегатов и деталей, оставшихся от прежних двигателей. На испытании в сентябре 2013 г. на 530 сек. произошло возгорание насоса «О». Причина однозначно не установлена. Это может быть посторонняя частица между шнеком и корпусом насоса (на двигателе проводилась подварка подводящих трубопроводов) или уменьшение зазора из-за разрушения подшипника «О», или за счет температурных деформаций. С конца 2013г. ведется изготовление нового двигателя С5.86, вернее восстановление старого. Он должен быть готов к отправке на испытания в мае 2015г. Еще не решен вопрос с финансированием и датой проведения испытания. Такого положения не было даже в пресловутые 90-е годы.

3.8. Затянулась защита ЭП по РН «Союз-5», она намечалась на конец 2014г. Это связано с тем, что до сих пор не принята космическая программа на период 2016-2025г. Более 2-х лет идет перестройка РКП. Разъединяют и объединяют заказчиков и исполнителей, меняют руководителей основных предприятий РКП, а чем они должны заниматься со следующего года, нет ясности.

4. В то же время в США ведутся интенсивные работы по внедрению метана в РКП. Ведущую роль в этом процессе играют частные коммерческие фирмы. Строятся стенды для испытаний метановых двигателей. Ведется отработка агрегатов. Метановые двигатели привязаны к конкретным средствам выведения. Крупнейшие ракетные фирмы принимают участие в финансировании работ по метану. Я остановлюсь только на 2-х работах. Это работы Джозеффа Безоса и Элона Маска.

4.1. Миллиардер Д.Безос организовал в 2000г. компанию Blue Origin для туристических полетов человека в космос на высоту примерно 100км. На своем ранчо в штате Техас он построил космопорт и стенды для испытания двигателей. 5-й испытательный полет 24.08.2011г. пилотируемого модуля New Shepard окончился аварийно. К этому времени Д.Безос истратил 500 млн. долларов собственных денег. По техническим и финансовым причинам он в очередной раз поменял направление развития своего бизнеса, но он был уже увлечен ракетно-космической техникой и, конечно, не хотел мириться с потерей своих средств. Он отказался от использования ЖРД, работающего на перекиси водорода с керосином, который был на его туристическом модуле. За 3 года разработал многоразовый кислородно-водородный двигатель тягой 50 т. «Ве-3» с наилучшими энерго-массовыми характеристиками для 2-х ступеней РН, но не нашел ему применения. Испытания метанового двигателя С5.86 №2 не могли пройти без внимания Д.Безоса и он начал заниматься метаном. Ему помог Д.О.Рагозин, который пригрозил прекращением поставок в США двигателей РД-180 для 1-й ступени РН «Атлас-5». Д.Безос предложил вместо РД-180 свой кислородно-метановый двигатель «В-4». В сентябре 2014г. было объявлено о заключении соглашения между Blue Origin и ULA (Объединенная компания Боинг и Локхид Мартин, которая ведет эксплуатацию РН Атлас-5 и Дельта-4) о совместной разработке двигателей Ве-4 для первых ступеней модернизации РН Атлас и Дельта.

Двигатель Ве-4 имеет тягу 230т., которая считается оптимальной для кислородно метановых двигателей и дает преимущества в выведении ПН перспективных Атласов и Дельта. Д.Безос утверждает, что работы над Ве-4 ведутся уже 3 года. В 2015г. будут проведены испытания ТНА и основных агрегатов. На 2016г. планируются испытания полноразмерного двигателя и выход на ЛКИ в 2019г., с началом эксплуатации с 2020г. На отработку Ве-4 Д.Безос и ULA планируют один миллиард долларов.

Меня смущает один вопрос. Упоминается, что при схеме с восстановительным газогенератором затруднена система регулирования двигателя по сравнению со схемой с окислительным газогенератором. Я задавал этот вопрос в 5-м отделе (М.Голдовскому), но не получил ответа. Какая схема принята в Ве-4, я так и не понял из перевода по гугл.

Несмотря на то, что Ве-4 разрабатывается как многоразовый, он будет применяться пока в одноразовых РН. В этом гарантия, что мы скоро увидим в лете метановый двигатель. Досадно только, что этот двигатель будет не российский.

4.3. Продолжает удивлять Э.Маск. За несколько лет он сделал в деле возвращения первой ступени РН и возможного повторного использования двигателей больше, чем было сделано за несколько десятилетий. Относительно возможности возвращения 1-й ступени только за счет своих основных двигателей я узнал из интервью В.П.Мишина, который дал его бывшему работнику КБХМ А.Локтеву на даче в Болшево. О таком способе возвращения 1-й ступени он неоднократно говорил в своих лекциях в МАИ. Практически осуществить это взялся Э.Маск.

В 2012г. не без впечатления от результатов испытания метанового двигателя КБХМ С5.86 №2, Э.Маск отказался от дальнейшего совершенствования своих кислородно-керосиновых «Мерлинов», выполненных по открытой схеме и отдал предпочтение метановым ЖРД. Но и здесь он остался верен себе. Максимальные удельные параметры двигателя он хочет получить при умеренных параметрах Рк за счет самой прогрессивной схемы замкнутых ЖРТ «Газ-газ». До сих пор эта схема по техническим причинам не нашла практического применения.

Я помню, как А.М.Исаев поручил разработку такой схемы С.Г.Милюкову во 2-м отделе. Были какие-то испытания в 16 отд. Возможно на кислородно-метановом ЖРД Э.Маску удастся осуществить эту схему. Что касается самого С.Г.Милюкова, то он был единственным из сотрудников КБХМ, кому разрешили поехать в КНДР создавать ракетную технику, т.к. он успел оформить себе выход на пенсию.

Маск надеется, что при помощи кислородно-метановых ЖРД человеку удастся достичь Марса еще при его жизни.

4.3. Европейское космическое агентство по политическим и финансовым причинам отложило переход с твердотопливных ускорителей на «Ариане-6» на кислородно-метановые. «Вега» также осталась без кислородно-метановой 3-й ступени. Изготовление твердотопливных ускорителей при финансировании ЕКА ведется в Италии, экономика которой находится в предкризисном состоянии. В ЕКА не все согласны с таким решением. В январе 2015г. Французкое космическое агентство КНЕС заключило договор с фирмами Германии о разработке метанового двигателя-демонстратора. Это вызвано тем, что работы по созданию двигателя-демонстратора в рамках программ «Волга» и «Урал» не были полностью выполнены, а работы КБХМ по качеству и темпам не удовлетворяют европейцев. Новых результатов по метану нет с 2011г.

4.4. В КНР отслеживаются работы по метану в других странах. Практически они приступят к работе, когда где-нибудь появится метановый РН, и они, учась на чужих ошибках, смогут его творчески копировать.

4.5. К работам по метановым ЖРД, вслед за США, могут приступить и другие страны, развивающие свою ракетно-космическую промышленность. Надежные, простые в изготовлении. экологически чистые двигатели пригодные к многократному использованию найдут широкое применение в 21 веке.

5. В Эскизном проекте «Союз-5» КБХМ представлено двигателем 2-й ступени РД С5.867 Тяга 73т. Удельный импульс 370 сек. Масса сухого двигателя 850 кг. Для того, чтобы получить заказы на метановые ЖРД нужно твердо помнить, что метановые ЖРД для подтверждения своей надежности должны быть многоразовыми, как при автономной отработке, при поставочных КВИ и при ОСИ ступени. И все это без каких-либо переборок.

Для возрождения настоящего КБ нужно вновь учиться работать с серийными заводами, как это было при А. М.Исаеве, В.Н.Богомолове и Н.И.Леонтьеве. А.М.Исаев взялся за разработку двигателей комплекса Д9 не имея для этого ни производственной ни экспериментальной базы. Попытки брать заказы только по возможностям своего опытного производства ведут с снижению профессионального уровня конструкторов и превращения ОКБ в серийное заводское КБ.

6. Отдельно по работам с двигателем-демонстратором. Размерность двигателя должна быть 4-5 т. Это наиболее подходящая размерность для вывода спутников на стационар. Рк порядка 150атм. Двигатель многоразовый с возможностью форсирования и дросселирования.

7. Вскоре будет принята новая космическая программа на 2016-2025г. В ней в средствах выведения «ГРЦ-Прогресс» метан займет ведущие место. У нас нет миллиардеров типа Д.Безоса и Э.Маска, но их место в какой-то степени может заменить «Газпром». В июньском номере журнала Gasworld за 2014г. опубликована моя статья о применения метана в РКТ.

Использование зеленого метана на транспорте и в производстве электроэнергии – исследователи и промышленность представляют промежуточные результаты проекта MethanQuest

Исследовательская группа MethanPower, координируемая Rolls-Royce Power Systems, в настоящее время изучает концепцию крупногабаритного инновационного двигателя Отто. питается водородом. Целью этого двигателя, используемого в производстве электроэнергии, является достижение удельной мощности двигателя, работающего на природном газе, с минимальными выбросами. На снимке показан испытательный стенд с одноцилиндровым двигателем в Мюнхенском техническом университете.

Новые технологии получения газа из возобновляемых источников
Испытания водорода, метанола и метана для использования на кораблях, автомобилях и в электроэнергетике
Поставка СПГ и концепция микросети для внутреннего порта Карлсруэ

Флагманский проект MethanQuest был запущен в сентябре 2018 года, и в нем в общей сложности 29 партнеров из исследовательского, промышленного и энергетического секторов объединились для работы над процессами производства водорода и метана из возобновляемых источников энергии и их использования для достижения климатических целей. нейтральная мобильность и выработка энергии. Участники проекта представили свои промежуточные результаты. Они касаются электролизных систем для производства водорода как на суше, так и на морских ветровых электростанциях, оборудования для производства метана, использования газовых двигателей в автомобилях, кораблях и ТЭЦ, а также концепций энергетических систем, которые эффективно соединяют транспорт, электроэнергию, газовая и отопительная отрасли. Общим для всех установок и процессов является интеграция возобновляемых источников энергии.

«Энергетическая революция требует, чтобы мы находили инновационные решения для использования возобновляемых источников энергии для производства новых видов топлива для мобильности и производства электроэнергии. Поэтому очень важно определить будущие тенденции на ранней стадии и способствовать их развитию. Вот почему мы начали финансировать исследовательский проект MethanQuest в 2018 году, и его промежуточные результаты уже показывают очень ценные результаты», — пояснил Норберт Бракманн, член Бундестага Германии и координатор федерального правительства по морской отрасли. Федеральное министерство экономики и энергетики Германии (BMWi) предоставляет около 19миллионов евро на проект MethanQuest.

«Водород и метан (е-метан), производимые с использованием возобновляемых источников энергии, будут играть важную роль в будущем. Энергетическая революция приведет к тому, что системы энергоснабжения будут все больше зависеть от гибких газовых электростанций, чтобы можно было компенсировать колебания, возникающие при использовании возобновляемых источников энергии. Кроме того, газ в форме СПГ начинает укрепляться в качестве нового судового топлива», — сообщил координатор проекта д-р Франк Граф из Исследовательского центра DVGW, входящего в состав Института Энглера Бунте в Технологическом институте Карлсруэ.

Новые технологии производства газа из возобновляемых источников

В рамках исследовательской группы MethanGrid компания Rolls-Royce Power Systems, DVGW и другие партнеры разработали комплексную локальную систему энергоснабжения для внутреннего портового сооружения Карлсруэ. Электричество, газ, отопление, промышленность и транспорт — все текущие сектора — связаны с помощью этой микросети, чтобы можно было оптимально использовать доступную энергию, включая возобновляемые источники. В настоящее время микросеть тестируется в смоделированных сценариях с использованием реальных данных с портового объекта и других компонентов.

Новые технологии производства газа из возобновляемых источников

Шесть подпроектов работают над многочисленными исследовательскими проектами проекта MethanQuest, которым руководят DVGW и подразделение Power Systems компании Rolls-Royce. Группа MethanFuel исследует новые процессы производства метана из возобновляемых источников энергии. Все задействованные технологии — от электролиза воды до экстракции CO ₂ и метанирования — были изучены и усовершенствованы.

Компания AREVA h3Gen в сотрудничестве со своими партнерами по проекту Fraunhofer ISE и iGas Energy разработала инновационную систему электролиза PEM. Электролиз PEM, при котором водород производится с использованием электроэнергии, вырабатываемой из возобновляемых источников энергии, является первым шагом в процессе Power-to-Gas. Чтобы в будущем можно было производить водород в больших количествах на морских ветряных электростанциях, Технический университет Берлина изучает, как можно использовать морскую воду непосредственно для электролиза без необходимости предварительного опреснения.

Технологические этапы превращения водорода в е-метан были успешно продемонстрированы в DVGW и Engler-Bunte-Institut, Teilinstitut Chemische Energieträger — Brennstofftechnologie (EBI ceb) Технологического института Карлсруэ. Во-первых, был проведен длительный эксперимент по вытягиванию СО ₂ из воздуха. Введен в строй новый завод, способный производить 10 м ³ чистого метана в час.

Испытания водорода, метанола и метана для использования на кораблях, автомобилях и в энергетике

В рамках различных подпроектов партнеры также работают над двигателями, способными высокоэффективно сжигать газ, полученный из возобновляемых источников энергии, без образования вредных побочных продуктов. Автомобильный двигатель, работающий на метане, который был построен под руководством Форда, в настоящее время проходит испытания. Под руководством Rolls-Royce Power Systems также проходят испытания крупногабаритного инновационного газового двигателя Otto, работающего на водороде. Исследователи пока в восторге от результатов: сжигание водорода дает низкий уровень вредных выбросов.

Группа MethanMare стремится продемонстрировать, как топливо, полученное из возобновляемых источников энергии, может поддержать энергетическую революцию в морском секторе. Исследования показали, что с использованием катализаторов и чрезвычайно сложной технологии впрыска газа под высоким давлением выбросы судового двигателя, работающего на метане, могут быть снижены на 80% по сравнению с выбросами обычного газового двигателя. Также было показано, что сжигание метанола в больших высокоскоростных двигателях приводит к низкому уровню выбросов загрязняющих веществ и нулевому выбросу метана.

Концепция системы подачи СПГ с микросетью во внутреннем порту Карлсруэ

Партнеры, работающие над подпроектом MethanGrid, разработали систему хранения и распределения электронного метана для порта Карлсруэ на Рейне, которую можно использовать для снабжения судов и грузовиков СПГ. Система также может поддерживать газовую сеть высокого давления в Баден-Вюртемберге для покрытия пиковых нагрузок. Исследователи также разработали полную локальную систему энергоснабжения для обслуживания порта. Это микросеть, которая объединяет все существующие сектора, то есть электричество, газ, отопление, транспорт и промышленность, позволяя оптимально использовать всю доступную энергию, включая возобновляемые источники. Наконец, партнеры также изучают возможность интеграции электронного метана во всю энергетическую инфраструктуру Германии.

«Партнеры проекта MethanQuest очень довольны полученными результатами. Дальнейшие выводы, которые мы сделаем до осени, когда завершится проект, дадут нам всестороннее представление о возобновляемом метане — от связанных с ним затрат и его осуществимости до его воздействия на климат и окружающую среду», — пояснил координатор проекта д-р Мануэль. Буг, который занимается разработкой технологий в Rolls-Royce Power Systems.

Информационный блок e-метан/ Power-to-Gas

Е-метан можно производить с использованием электричества, полученного из возобновляемых источников – процесс, также известный как «электроэнергия-газ». Е-метан легко хранить и использовать в дальнейшем, что способствует CO ₂ -нейтральному энергетическому циклу. Основной принцип заключается в следующем: возобновляемые источники энергии, такие как ветер или солнечная энергия, используются для выработки электроэнергии. В процессе электролиза эта электрическая мощность используется для расщепления воды на ее компоненты (водород и кислород). Используя водород и углекислый газ из воздуха (CO ₂ — извлечение) или из биомассы, а также дополнительные затраты энергии, можно производить другие синтетические виды топлива, такие как е-метан, е-дизель и е-метанол.

О компании Rolls-Royce Holdings plc

Компания Rolls-Royce является пионером в области силы, необходимой для объединения, питания и защиты общества. Мы обязались к 2030 году добиться нулевого уровня выбросов парниковых газов в нашей деятельности [за исключением испытаний продукции] и присоединились к кампании ООН «Гонка к нулю» в 2020 году, подтвердив наше стремление играть фундаментальную роль в обеспечении того, чтобы секторы, в которых мы работаем, достигли нулевого уровня выбросов. углерода к 2050 г.
Штаб-квартира Rolls-Royce Power Systems находится во Фридрихсхафене на юге Германии, в ней работает около 9000 человек. Ассортимент продукции включает высокоскоростные двигатели и силовые установки под брендом mtu для судов, электростанций, тяжелой наземной, железнодорожной и оборонной техники, а также для нефтегазовой промышленности, а также дизельные и газовые системы и аккумуляторные контейнеры для критически важных, резервных и непрерывная энергетика, комбинированное производство тепла и электроэнергии и микросети.
У Rolls-Royce есть клиенты в более чем 150 странах, включая более 400 авиакомпаний и лизинговых компаний, 160 вооруженных сил и военно-морских сил, а также более 5000 заказчиков в сфере энергетики и атомной энергетики.
Годовой базовый доход в 2020 году составил 11,76 млрд фунтов стерлингов, и мы инвестировали 1,25 млрд фунтов стерлингов в исследования и разработки. Мы также поддерживаем глобальную сеть из 28 университетских технологических центров, благодаря которым инженеры Rolls-Royce находятся в авангарде научных исследований.

Контакты

Чем мы можем вам помочь?

Свяжитесь с членом нашей пресс-службы

Зарегистрироваться для получения новостей и историй

Наша служба оповещения доставляет последние пресс-релизы, истории
и нормативные новости прямо на ваш почтовый ящик.

Регистрация

Цикл четырехтактного двигателя производит водород из метана и улавливает CO2

Исследователи разработали модульный реактор, способный производить водород при более низких температурах, чем существующие процессы.

Профессор Технологического института Джорджии Андрей Федоров (слева) и младший научный сотрудник Южэ Пэн демонстрируют лабораторную систему водородного риформинга, которая производит зеленое топливо при относительно низкой температуре в процессе, который можно увеличивать или уменьшать для удовлетворения конкретных потребностей. (Источник: Кэндлер Хоббс, Технологический институт Джорджии)

Когда двигатель внутреннего сгорания не является двигателем внутреннего сгорания? Когда он будет преобразован в модульный реактор риформинга, который сможет сделать водород доступным для питания топливных элементов везде, где есть доступ к природному газу.

Добавив катализатор, мембрану, разделяющую водород, и сорбент углекислого газа в цикл четырехтактного двигателя вековой давности, исследователи продемонстрировали лабораторную систему риформинга водорода, которая производит зеленое топливо при относительно низкой температуре в процессе, который может масштабироваться вверх или вниз для удовлетворения конкретных потребностей. Этот процесс может обеспечить водород в точке использования для жилых топливных элементов или электростанций по соседству, производства электроэнергии и электроэнергии в транспортных средствах, работающих на природном газе, заправки муниципальных автобусов или других транспортных средств на основе водорода, а также в качестве дополнения к прерывистым возобновляемым источникам энергии, таким как фотоэлектрические элементы. .

Известный как CO2/h3 поршневой реактор с активной мембраной (CHAMP), устройство работает при температурах, намного более низких, чем обычные процессы парового риформинга, потребляет значительно меньше воды и может также работать на других видах топлива, таких как метанол или биологическое сырье. Он также улавливает и концентрирует выбросы двуокиси углерода, побочный продукт, который в настоящее время не имеет вторичного использования, хотя это может измениться в будущем.

В отличие от обычных двигателей, которые работают со скоростью тысячи оборотов в минуту, реактор работает со скоростью всего несколько циклов в минуту — или медленнее — в зависимости от масштаба реактора и требуемой скорости производства водорода. И нет свечей зажигания, потому что топливо не сгорает.

«У нас уже есть общенациональная инфраструктура распределения природного газа, поэтому гораздо лучше производить водород в точке использования, а не пытаться его распределять», — сказал Андрей Федоров, профессор Технологического института Джорджии, который работает над CHAMP с 2008 года. «Наша технология может производить это предпочтительное топливо везде, где доступен природный газ, что может решить одну из основных проблем водородной экономики».

Статья, опубликованная 9 февраля в журнале Industrial & Engineering Chemistry Research описывает операционную модель процесса CHAMP, включая критическую стадию внутренней адсорбции диоксида углерода, побочного продукта процесса риформинга метана, чтобы его можно было концентрировать и выводить из реактора для улавливания, хранения или утилизации. .

О других реализациях системы сообщалось в виде дипломных работ тремя докторами наук Технологического института Джорджии. выпускников с момента начала проекта в 2008 году. Исследование проводилось при поддержке Национального научного фонда, Министерства обороны через стипендии NDSEG и Фонда гражданских исследований и разработок США (CRDF Global).

Ключом к процессу реакции является переменный объем, обеспечиваемый подъемом и опусканием поршня в цилиндре. Как и в обычном двигателе, клапан управляет потоком газов в реактор и из него, когда поршень движется вверх и вниз. Четырехтактная система работает следующим образом:

Природный газ (метан) и пар всасываются в реакционный цилиндр через клапан, когда поршень внутри опускается. Клапан закрывается, как только поршень достигает дна цилиндра.
Поршень поднимается в цилиндр, сжимая пар и метан по мере нагрева реактора. Как только она достигает примерно 400 градусов по Цельсию, внутри реактора происходят каталитические реакции с образованием водорода и углекислого газа. Водород выходит через селективную мембрану, а углекислый газ под давлением поглощается сорбирующим материалом, смешанным с катализатором.
После выхода водорода из реактора и связывания углекислого газа в сорбенте поршень опускается, уменьшая объем (и давление) в цилиндре. Углекислый газ выбрасывается из сорбента в баллон.
Поршень снова перемещается в камеру, и клапан открывается, вытесняя концентрированный углекислый газ и очищая реактор для начала нового цикла.

«Все кусочки головоломки сошлись воедино, — сказал Федоров, профессор Школы машиностроения им. Джорджа Вудраффа при Технологическом институте Джорджии. «Вызовы, которые предстоит решить, носят в первую очередь экономический характер. Нашим следующим шагом будет строительство пилотного реактора CHAMP».

Проект был начат для решения некоторых проблем, связанных с использованием водорода в топливных элементах. Большая часть используемого сегодня водорода производится в процессе высокотемпературного риформинга, в котором метан соединяется с паром при температуре около 900 градусов Цельсия. Для промышленного процесса требуется целых три молекулы воды на каждую молекулу водорода, и полученный газ низкой плотности необходимо транспортировать туда, где он будет использоваться.

Лаборатория Федорова впервые провела термодинамические расчеты, предполагающие, что четырехтактный процесс можно модифицировать для производства водорода в относительно небольших количествах там, где он будет использоваться. Целью исследования было создание модульного процесса риформинга, который мог бы работать при температуре от 400 до 500 градусов по Цельсию, использовать всего две молекулы воды на каждую молекулу метана для производства четырех молекул водорода, иметь возможность масштабирования для удовлетворения конкретных потребностей. и улавливание образующегося диоксида углерода для возможного использования или секвестрации.

«Мы хотели полностью переосмыслить то, как мы проектировали реакторные системы, — сказал Федоров. «Чтобы получить необходимую нам эффективность, мы поняли, что нам нужно динамически изменять объем корпуса реактора. Мы посмотрели на существующие механические системы, которые могли бы это делать, и поняли, что эту возможность можно найти в системе, которая совершенствовалась более века: в двигателе внутреннего сгорания».

Систему CHAMP можно увеличивать или уменьшать для производства сотен килограммов водорода в день, необходимых для типичной автомобильной заправочной станции, или нескольких килограммов для индивидуального автомобиля или топливного элемента для жилых помещений, сказал Федоров. Объем и скорость поршня в реакторе CHAMP можно регулировать в соответствии с потребностями в водороде, а также в соответствии с требованиями к регенерации сорбента диоксида углерода и эффективности разделения водородной мембраны. На практике несколько реакторов, вероятно, будут работать вместе для производства непрерывного потока водорода на желаемом уровне производства.

«Мы взяли обычный химический завод и создали аналог, используя великолепный механизм двигателя внутреннего сгорания», — сказал Федоров. «Реактор является масштабируемым и модульным, поэтому у вас может быть один модуль или сотня модулей в зависимости от того, сколько водорода вам нужно. Процессы риформинга топлива, очистки водорода и улавливания выбросов углекислого газа объединены в одну компактную систему».

Эта публикация основана на работе, поддержанной наградой CBET Национального научного фонда (NSF) 0928716, который финансировался в соответствии с Законом о восстановлении и реинвестировании США от 2009 г. (публичный закон 111-5), а также в соответствии с решением 61220 Фонда гражданских исследований и разработок США (CRDF Global) и Национального научного фонда в соответствии с Соглашением о сотрудничестве OISE-9531011. , Любые мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают точку зрения NSF или CRDF Global. Дипломная работа Дэвида М. Андерсона, первого автора документа, была проведена при поддержке правительства в рамках награды Министерства обороны, Управления научных исследований ВВС, стипендии Национальной оборонной науки и техники (NDSEG), 32 CFR 168a.

ЦИТАТА : Дэвид М. Андерсон, Томас М. Юн, Питер А. Коттке и Андрей Г. Федоров, «Комплексный анализ паровой конверсии метана с сорбционным усилением в мембранном реакторе с переменным объемом» (Промышленные и инженерные химические исследования , 2017). http://dx.doi.org/10.1021/acs.iecr.6b04392

Новости исследований
Технологический институт Джорджии
177 North Avenue
Атланта, Джорджия 30332-0181 США

Контакты для СМИ0133: Джон Тун (404-894-6986) ([email protected]) или Бен Брумфилд (404-385-1933) ([email protected]).

Писатель : Джон Тун

Lox/LCh5

Lox/LCh5

Главная — Поиск — Обзор — Алфавитный указатель: 0- 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9
A- B- C- D- E- F- G- H- I- J- K- L- M- N- O- P- Q- R- S- T- U- V- W- X- Y- Z
Локс/ЛЧ5

Топливо Локс/ЛЧ5. Жидкий метан, или сжиженный природный газ, был первоначально предложен в XIX в. 60-х годов в качестве альтернативы водороду для питания космического корабля для длительных пилотируемых экспедиций на Марс. Он обеспечивал более длительное и легкое хранение и более высокую плотность, чем водород. В 1980-х годах было предложено, чтобы космический корабль, возвращающийся с Марса, мог извлекать метановое топливо из марсианской атмосферы с помощью процессоров, работающих по циклу Брайтона. Это сделало Lox/Methan стандартом для последующих концепций пилотируемых космических кораблей НАСА. Разработка двигателей, предназначенных для использования в системах управления реакцией и системах спутникового маневрирования, началась после 2000 г. В 19В 90-х годах русские предложили жидкий метан в качестве топлива для ракет-носителей, который будет применяться для переоборудования различных существующих ракет-носителей, а также для создания чистой конструкции «Рикша». НАСА выбросило Lox/Methane из своей пилотируемой капсулы Orion после того, как планы Марса рухнули; а российские проекты ракет-носителей так и не нашли финансирования. В Соединенных Штатах продолжалась разработка двигателей для предлагаемых пилотируемых космических кораблей и космических самолетов.
Окислитель Плотность: 1,140 г/куб.см. Окислитель Точка замерзания: -219°C. Окислитель Температура кипения: -183°C. Плотность топлива: 0,424 г/куб.см. Температура замерзания топлива: -184°C. Температура кипения топлива: -162°C.

Подтемы
CEV SM Американский модуль пилотируемого космического корабля. Исследование 2006 года. Служебный модуль пилотируемого исследовательского корабля НАСА предоставил основные расходные материалы, системы управления и достаточную дельта-V для возвращения CEV с лунной орбиты на Землю.
HL-42 Американский пилотируемый космический самолет. HL-42 представлял собой пилотируемый космический корабль многоразового использования с подъемным корпусом, разработанный в 1997 году для вывода на низкую околоземную орбиту с помощью одноразовой ракеты-носителя.
LSAM Американский пилотируемый лунный модуль. Лунный посадочный модуль, предложенный НАСА в 2005 году для запланированного возвращения на Луну к 2018 году.0157 MEM Американский пилотируемый посадочный модуль на Марс. Исследование 1967 года. Марсианский экскурсионный модуль был разработан компанией North American для Центра космических полетов им. Маршалла в ходе исследования, проведенного в октябре 1966-августе 1967 года.
Метановый двигатель OPI Ракетный двигатель Orion Propulsion LOx/LCh5. Реактивный двигатель будущего пилотируемого космического корабля. Разрабатывается с 2001 года; испытан в 2005 г.
Метановый двигатель Orbitec Ракетный двигатель Orbital Technologies Corporation LOx/LCh5. Двигатель управления реакцией. Испытано в 2005 году. Использован процесс сгорания с вихревым охлаждением для устранения нагрева камеры сгорания.
Orion CEV Orion Crew Exploration Vehicle (CEV) был пилотируемым космическим кораблем НАСА 21-го века, возвратом к капсуле Аполлона, заменой шаттла с неопределенным будущим.
РД-0120-Ч Ракетный двигатель Kosberg LOx/LCh5. Концепция дизайна 1990-х годов. Предложен вариант двигателя РД-0120 с использованием жидкого метана вместо водорода в качестве топлива.
РД-0120М-СН ЖРД Kosberg LOx/LCh5. Концепция дизайна 1990-х годов. Предложен вариант двигателя РД-0120М с использованием жидкого метана вместо водорода в качестве топлива.
РД-0129 Ракетный двигатель Kosberg LOx/LCh5. Разработано в 1990-х годах.
РД-0234-СН Ракетный двигатель Kosberg LOx/LCh5. Разработан в 1996-. Предлагаемый вариант двигателя РД-0234 с использованием LOX-жидкого метана вместо N2O4/НДМГ в качестве топлива.
РД-0256-Метан Ракетный двигатель Kosberg LOx/LCh5. Концепция дизайна 1996-. Предлагаемый вариант двигателя РД-0256 с использованием LOX-жидкого метана вместо N2O4/НДМГ в качестве топлива.
РД-160 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Верхняя ступень. Разработан в 1993-1996 гг. Метановый вариант LOx/керосинового разгонного блока РД-161. Подвес +/- 6 градусов в двух плоскостях.
РД-167 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Верхняя ступень. Концепция дизайна 1990-х годов. Предлагаемый двигатель разгонного блока, метановый вариант РД-134. Подвес +/- 3 градуса в двух плоскостях. Четыре камеры с одним общим турбонасосом.
РД-169 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Рикша-0 этап 1. Проектная концепция 1990-х гг. Двигатель LOX/Methan на базе РД-120. Подвес +/- 8 градусов в двух плоскостях. В 1996 году предполагалось, что разработка прототипа займет четыре года.
РД-182 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Рикша (-1, -2) этап 1. Разработан 1994-. Метановый вариант двигателя РД-120К. Диапазон тяги и диапазон Isp зависят от диаметра горловины и давления в патроннике. Подвес +/- 6 градусов в двух плоскостях.
РД-183 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Разработан в 1996-. Маршевый двигатель апогея проекта ракеты-носителя «Рикша-1». Подвес +/- 10 градусов в двух плоскостях. Коэффициент расширения сопла 75/0,055=1364.
РД-184 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Разработан в 1996-н.г. Двигатель коррекции ориентации для апогея проекта РН «Рикша-1» (совместно с РД-183). Подвес +/- 20 градусов в двух плоскостях.
РД-185 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Рикша-0 этап 2. Разработан в 1996-. Вариант разгонного блока РД-169 с увеличенным соплом. Подвес +/- 4 градуса в двух плоскостях.
РД-190 Ракетный двигатель Глушко LOx/LCh5. Рикша-0 этап 1. Разработан в 1996-. РД-190 состоит из шести двигателей РД-169. Каждая камера может поворачиваться индивидуально в двух плоскостях на +/- 8 градусов.
РД-192 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Предлагаемый метановый вариант РД-191. Подвес +/- 8 градусов в двух плоскостях. В 1996 году предполагалось, что разработка прототипа займет четыре года. Коэффициент расширения сопла 262/0,75=349.
РД-192.2 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Разработан в 1996-н.г. Предлагаемый вариант РД-192. Ступенчатый цикл сжигания с генератором высокотопливного газа. Подвес +/- 8 градусов в двух плоскостях.
РД-192.3 Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Разработан в 1996-н.г. Предлагаемый вариант РД-192. Цикл газогенератора. Подвес +/- 8 градусов в двух плоскостях. Состояние 1998 г. — проект на базе РД-19.1 прототип, разработка рассчитана на четыре года.
РД-192С Ракетный двигатель Глушко ЛОх/ЛЧ5. Разработан в 1996-н.г. Предлагаемый вариант РД-192. Ступенчатый цикл сжигания с генератором газа, богатого окислителем. Подвес +/- 8 градусов в двух плоскостях.
XR3M9 Ракетный двигатель XCOR LOx/Ch5. Первые этапы. Аппаратное обеспечение. Двигатель, работающий на метане, обеспечивает длительное хранение на орбите, плотность выше, чем у водородных двигателей. Предназначен для использования в системах управления реакцией и спутниковых системах маневрирования
XR5M12 Ракетный двигатель XCOR LOx/Ch5. Первые этапы. Концептуальный ракетный двигатель LOx/метан, разработанный для программы DARPA на этапе проектирования компоновки, но так и не построенный.
XR5M15 Ракетный двигатель XCOR LOx/Ch5. Первые этапы. Аппаратное обеспечение. Прототип ракетного двигателя LOX / метан, разработанный как ступенька к первоначальному пилотируемому космическому кораблю НАСА «Орион», а также планам возвращения на Луну и пилотируемой миссии на Марс.
Двигатели : РД-0120-СН,
РД-182,
РД-0120М-Ч,
РД-167,
РД-169,
РД-0234-Ч,
РД-0256-Метан,
РД-185,
РД-190,
РД-192,
РД-192.2,
РД-192.3,
РД-192С,
Метановый двигатель OPI,
Орбитальный метановый двигатель,
РД-0129,
РД-160,
РД-183,
РД-184,
ХР3М9,
ХР5М12,
ХР5М15.
Космический корабль : МЭМ,
ХЛ-42,
ЦЕВ СМ,
Орион ЦЭВ,
LSAM.
Вернуться к началу страницы
Главная — Поиск — Обзор — Алфавитный указатель: 0- 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9
A- B- C- D- E- F- G- H- I- J- K- L- M- N- O- P- Q- R- S- T- U- V- W- X- Y- Z
© 1997-2019 Марк Уэйд — Контакт
© / Условия использования
Демонстрация двигателя на возобновляемом природном газе — Chevron.com
САН-РАМОН, Калифорния, 8 июня 2022 г. — Chevron USA Inc., дочерняя компания Chevron Corporation (NYSE: CVX), сегодня объявила об окончательных соглашениях на возобновляемый природный газ для демонстрации Walmart Inc. (NYSE: WMT) нового 15-литрового газового двигателя Cummins Inc. (NYSE: CMI) для тяжелых грузовиков.
В рамках соглашений Walmart поставит Cummins тяжелые грузовики для интеграции с новым 15-литровым газовым двигателем X15N™, который работает на сжатом природном газе (СПГ). После получения поставки Walmart проведет полевые испытания готовых грузовиков в своем распределительном центре в Фонтане, штат Калифорния, а Chevron поставит грузовики на сжатом природном газе, связанном с возобновляемым природным газом.
Возобновляемый природный газ производится, когда биометан из разлагающихся органических веществ, таких как коровий навоз или мусорные свалки, улавливается, обрабатывается и подается в сеть природного газа. Незахваченный метан более чем в 25 раз эффективнее углекислого газа в удержании тепла в атмосфере. Chevron имеет партнерские отношения с Brightmark LLC и California Bioenergy LLC для производства возобновляемого природного газа на молочных фермах, который в соответствии с Калифорнийским стандартом низкоуглеродного топлива может считаться углеродно-отрицательным на основе жизненного цикла. Chevron будет нести ответственность за соединение возобновляемого природного газа с СПГ, который Walmart выдает в свои грузовики, работающие на природном газе.
«Chevron позиционирует себя, чтобы помочь крупным операторам автопарков, таким как Walmart, в их усилиях по обезуглероживанию своих транспортных операций за счет использования СПГ, связанного с возобновляемым природным газом», — сказал Энди Уолз, президент Americas Fuels & Lubricants Chevron. «Поскольку мы продолжаем быстро развивать наш бизнес по производству возобновляемого природного газа, мы стремимся использовать возможности наших партнерских отношений в интересах новых и существующих клиентов, которые ищут решения для транспортировки с низким содержанием углерода».
«Сотрудничество Walmart с Chevron и Cummins над новым 15-литровым двигателем Cummins, работающим на природном газе, является одной из многих технологий, которые мы тестируем для достижения нулевого уровня выбросов в нашем автопарке, что является частью нашей более широкой цели по достижению нулевого уровня выбросов на наших предприятиях к 2040 году, — сказал Люк МакКоллум, вице-президент по устойчивому развитию цепочки поставок в Walmart. «Испытания СПГ, связанного с возобновляемым природным газом, знаменуют собой важный шаг на пути Walmart к транспортировке с нулевым уровнем выбросов».
В сентябре 2021 года Chevron и Cummins расширили свой меморандум о взаимопонимании, включив в него новые стратегические приоритеты, связанные с возобновляемым природным газом, с первоначальным акцентом на упрощение перехода на двигатели, работающие на природном газе, для автопарков за счет улучшения доступности топлива и одновременного снижения расхода топлива. углеродоемкость жизненного цикла их операций.
«Cummins рада сотрудничеству с Walmart и Chevron над газовыми грузовиками большой грузоподъемности и доступностью топлива», — сказал Пунит Джавар, генеральный менеджер отдела природного газа в Cummins. «Привод Cummins X15N, работающий на природном газе, позволяет автопаркам значительно сократить выбросы, начиная практически сразу же в больших масштабах, с конкурентоспособными затратами на оборудование, обеспечивая при этом мощность, запас хода и рабочие характеристики, которые клиенты ожидают от Cummins».
###
Контактное лицо:
Тайлер Крузич, отдел внешних связей Chevron
[email protected]
t. (925) 549-8686
О компании Chevron
Chevron — одна из ведущих мировых интегрированных энергетических компаний. Мы считаем, что доступная, надежная и всегда более чистая энергия необходима для достижения более процветающего и устойчивого мира. Chevron добывает сырую нефть и природный газ; производит транспортное топливо, смазочные материалы, нефтехимию и присадки; и разрабатывает технологии, которые улучшают наш бизнес и отрасль. Мы сосредоточены на снижении углеродоемкости нашей деятельности и стремимся развивать предприятия с более низким уровнем выбросов углерода наряду с нашими традиционными направлениями деятельности. Дополнительную информацию о Chevron можно найти на сайте www.chevron.com.
ПРЕДОСТЕРЕЖИТЕЛЬНЫЕ ЗАЯВЛЕНИЯ, КАСАЮЩИЕСЯ ПРОГНОЗНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ «БЕЗОПАСНОЙ ГАРАНТИИ» ПОЛОЖЕНИЙ ЗАКОНА О РЕФОРМЕ СУДЕБНЫХ РАЗБИРАТЕЛЬСТВ В ОТНОШЕНИИ ЧАСТНЫХ ЦЕННЫХ БУМАГ 1995 ГОДА
основаны на текущих ожиданиях, оценках и прогнозах руководства в отношении нефтяной, химической и других отраслей, связанных с энергетикой. Такие слова или фразы, как «предвидит», «ожидает», «намеревается», «планирует», «намечает», «продвигает вперед», «обязуется», «направляет», «направляет», «прогнозирует», «проектирует», « считает», «подходит», «ищет», «намечает», «оценивает», «позиционирует», «преследует», «может», «может», «может», «должен», «будет», «рассчитывает, «перспективы», «тенденции», «руководство», «фокус», «на правильном пути», «цели», «задачи», «стратегии», «возможности», «состояние», «потенциал», «амбиции», «стремится» и подобные выражения предназначены для обозначения таких прогнозных заявлений. Эти заявления не являются гарантией будущих результатов и подвержены определенным рискам, неопределенностям и другим факторам, многие из которых находятся вне контроля компании и их трудно предсказать. Таким образом, фактические результаты и результаты могут существенно отличаться от того, что выражено или прогнозируется в таких прогнозных заявлениях. Читателю не следует чрезмерно полагаться на эти прогнозные заявления, которые действуют только на дату выпуска данного выпуска новостей. Если это не требуется по закону, Chevron не берет на себя никаких обязательств по публичному обновлению каких-либо прогнозных заявлений, будь то в результате получения новой информации, будущих событий или иным образом.
Среди важных факторов, которые могут привести к существенному отличию фактических результатов от тех, что указаны в заявлениях прогнозного характера, относятся: изменение цен на сырую нефть и природный газ и спроса на продукцию компании, а также сокращение производства в связи с рыночными условиями; квоты на добычу сырой нефти или другие меры, которые могут быть введены Организацией стран-экспортеров нефти и другими странами-производителями; технологические достижения; изменения государственной политики в странах, в которых работает компания; кризисы общественного здравоохранения, такие как пандемии (включая коронавирус (COVID-19)) и эпидемии, а также любая связанная с этим государственная политика и действия; сбои в глобальной цепочке поставок компании, в том числе ограничения цепочки поставок и рост стоимости товаров и услуг; изменение экономической, нормативно-правовой и политической среды в различных странах, в которых работает компания; общие внутренние и международные экономические и политические условия, в том числе военный конфликт между Россией и Украиной и глобальная реакция на такой конфликт; изменение маржи переработки, маркетинга и химикатов; действия конкурентов или регуляторов; сроки расходов на разведку; сроки подъема сырой нефти; конкурентоспособность альтернативных источников энергии или товаров-заменителей; развитие крупных рынков улавливания и компенсации выбросов углерода; результаты деятельности и финансовое состояние поставщиков, продавцов, партнеров и аффилированных лиц компании, особенно во время COVID-19пандемия; неспособность или неспособность партнеров компании по совместному предприятию финансировать свою долю операций и деятельности по развитию; потенциальная неудача в достижении ожидаемой чистой добычи от существующих и будущих проектов разработки сырой нефти и природного газа; возможные задержки в разработке, строительстве или запуске запланированных проектов; потенциальное нарушение или прекращение деятельности компании из-за войны, аварий, политических событий, гражданских беспорядков, неблагоприятных погодных условий, киберугроз, террористических актов или других естественных или антропогенных причин, не зависящих от компании; потенциальная ответственность за корректирующие действия или оценки в соответствии с существующими или будущими экологическими нормами и судебными разбирательствами; значительные операционные, инвестиционные или продуктовые изменения, предпринятые или требуемые существующими или будущими экологическими законами и правилами, включая международные соглашения и национальное или региональное законодательство и нормативные меры по ограничению или сокращению выбросов парниковых газов; потенциальная ответственность в результате текущего или будущего судебного разбирательства; будущие приобретения или отчуждение компанией активов или акций или задержка или невозможность закрытия таких транзакций на основании требуемых условий закрытия; возможность прибылей и убытков от отчуждения или обесценения активов; санкционированные государством продажи, отчуждение активов, рекапитализация, налоги и налоговые проверки, тарифы, санкции, изменения в налоговых условиях или ограничения на объем операций компании; движение иностранной валюты по отношению к доллару США; существенное сокращение корпоративной ликвидности и доступа к долговым рынкам; получение необходимых разрешений Совета директоров для реализации стратегий распределения капитала, включая будущие программы выкупа акций и выплаты дивидендов; влияние измененных правил бухгалтерского учета в соответствии с общепринятыми принципами бухгалтерского учета, обнародованными нормотворческими органами; способность компании выявлять и снижать риски и опасности, присущие работе в мировой энергетической отрасли; а также факторы, указанные в разделе «Факторы риска» на страницах с 20 по 25 годового отчета компании за 2021 год в форме 10-K и в последующих документах, поданных в Комиссию по ценным бумагам и биржам США. Другие непредсказуемые или неизвестные факторы, не обсуждаемые в данном пресс-релизе, также могут оказать существенное неблагоприятное влияние на прогнозные заявления.
WinGD обсуждает новую технологию двигателей, помогающую справиться с выбросом метана
В связи с тем, что Международная морская организация поставила перед собой цель сократить выбросы парниковых газов с судов на 50% к 2050 году, акцент смещается на то, какие альтернативные виды топлива помогут отрасли достичь амбициозной цели. Одно из таких видов топлива, сжиженный природный газ (СПГ), стало излюбленным связующим звеном между вашим стандартным судовым топливом и будущим углеродно-нейтральным топливом. Хотя при сжигании СПГ образуется меньше CO2, чем при сжигании других ископаемых видов топлива, небольшой процент метана, являющегося более мощным парниковым газом, чем CO2, может просачиваться через двигатель без сгорания. В будущем этот «промах метана» может стать объектом международного регулирования.
Помня об этом, швейцарский разработчик двигателей WinGD недавно представил новую технологию, предназначенную для сокращения выбросов метана и снижения расхода топлива в двухтопливных двигателях X-DF. Запуск Intelligent Control by Recycling Exhaust Recycling (iCER) — это первая разработка, которая будет представлена как часть X-DF2.0, платформы двухтопливного двигателя WinGD второго поколения.
Чтобы узнать немного больше об этой технологии, мы отправили несколько вопросов экспертам WinGD, чтобы они объяснили технологию и рассказали нам, почему она важна сейчас.
Не могли бы вы немного рассказать о двухтопливном двигателе X-DF, X-DF2.0 и о том, как технология iCER строится на этих платформах?
Двухтопливный двигатель X-DF был разработан как решение двойной задачи: обеспечить соблюдение уровней выбросов IMO Tier III, а также обеспечить значительное сокращение выбросов ПГ (парниковых газов) в мировой судоходной отрасли. Эта возможность отчасти возникла из-за наличия «бесплатного» топлива в форме естественного выкипания при использовании на судах-танкерах СПГ, что позволило решить еще одну ключевую проблему снижения расхода топлива. С ростом мирового спроса на природный газ для всех применений, от бытового до промышленного, рынок судов для перевозки СПГ за последние несколько лет значительно вырос. Линейка двигателей WinGD X-DF предоставила ответ на рыночный спрос, а также решения многих важных технологических задач, стоящих перед судоходной отраслью.
Благодаря успешно разработанному и реализованному WinGD в двигателях X-DF процессу сжигания обедненной смеси Otto, требования IMO Tier III были выполнены без дополнительной обработки выхлопных газов. Благодаря системе подачи газа низкого давления двигатели X-DF также оказались экономичным решением для судовладельца. Простота оборудования низкого давления (насосы, компрессор, испаритель, трубопроводы, датчики) способствует значительно более низкой стоимости по сравнению с его альтернативой высокого давления.
Обладая обширным опытом работы с двухтопливными двигателями низкого давления X-DF, WinGD осознала потенциал дальнейшей оптимизации за счет рециркуляции охлажденных выхлопных газов. Новая технология iCER (интеллектуальное управление рециркуляцией выхлопных газов) является первой технологией, представленной в линейке двигателей X-DF2.0.
Каковы экологические преимущества каждого из них?
Двигатели X-DF существенно сокращают выбросы, оказывающие токсическое воздействие на здоровье человека (NOX, SOX, PM), до самого низкого уровня, доступного в настоящее время в отрасли. Обеспечение наиболее экологически устойчивого общего объема выбросов в соответствии с МГЭИК, ВОЗ и ИМО. Предложение WinGD по сжиганию Отто / обедненной смеси может быть адаптировано для любого предварительно смешанного и впрыскиваемого топлива с помощью надежной и хорошо известной системы впрыска Common Rail.
Технология iCER играет основную роль в дальнейшем снижении выбросов Ch5 («проскальзывание метана»), а также роль в управлении горением для снижения выбросов NOx при работе в дизельном режиме. Это также улучшает потребление энергии, что имеет общее преимущество для окружающей среды за счет сокращения расхода топлива.
Можете ли вы объяснить важность контроля горения и использования инертного газа?
EGR (рециркуляция отработавших газов) уже много десятилетий используется в дизельных двигателях, а теперь как способ контроля сгорания и сокращения выбросов загрязняющих веществ, таких как NOx. Интеллектуальные системы управления значительно продвинулись вперед с первых дней применения EGR до такой степени, что сегодня охлажденные выхлопные газы с переменной скоростью можно рассматривать как активную часть стратегии сгорания и мощный инструмент для оптимизации сгорания в широком диапазоне оборотов двигателя. и загружает.
Внедрение в этом году технологии iCER от WinGD основано на концепции рециркуляции отработавших газов, обеспечивающей улучшенный контроль сгорания за счет охлаждения и рециркуляции части выхлопных газов через канал низкого давления во время работы в газовом режиме. Результатом является снижение выброса метана до 50 % при использовании СПГ и значительное снижение расхода топлива на 3 % в газовом режиме и на 5 г/кВтч в дизельном режиме.
Что такое проскальзывание метана и почему это важно?
Как и в любом двигателе внутреннего сгорания, процесс сгорания никогда не бывает эффективным на 100%. Небольшая часть топлива, впрыснутого в камеру сгорания, всегда останется несгоревшей. В обычных бензиновых или дизельных двигателях эта несгоревшая часть выбрасывается в выхлоп в виде несгоревших углеводородов (НС). За прошедшие годы эти выбросы были значительно сокращены за счет изучения и оптимизации динамики рабочей жидкости с использованием сложного программного моделирования и симуляции, а также использования катализаторов выхлопных газов, которые улавливают и расщепляют большую часть оставшихся выбросов углеводородов.
Двигатели, работающие на природном газе, имеют очень низкий общий уровень выбросов; однако количество несгоревшего метанового газа (Ch5) не может быть уменьшено до нуля только за счет оптимизации сжигания. Имеющиеся в настоящее время катализаторы не способны улавливать объемные потоки метанового газа любых двухтактных двигателей, лучший способ уменьшить эти выбросы – рециркулировать часть выхлопных газов. Ch5 имеет парниковый эффект, который в 30 раз выше, чем CO2, поэтому выбросы Ch5 имеют глобальное значение в обсуждении изменения климата. Также необходимо подчеркнуть, что выбросы Ch5 в судоходной отрасли чрезвычайно малы по сравнению с другими источниками, которые в настоящее время не контролируются или не подпадают под действие правил из других отраслей. Около 74% глобальных выбросов метана приходится на животноводство, сельское хозяйство, сточные воды, биомассу и свалки, а еще 25% приходится на добычу нефти и газа и добычу угля. Только 1% глобальных выбросов метана приходится на все виды транспорта, поэтому судоходная отрасль вносит очень небольшой вклад в гораздо более масштабную проблему. Несмотря на этот небольшой глобальный процент, отдел исследований и разработок WinGD стремится к устойчивому развитию и инвестирует в поиск всех возможных улучшений.
С какими типами судов работают эти двигатели? Какие из них наиболее распространены, а какие вы бы хотели видеть двухтопливными?
Двухтопливная концепция низкого давления в принципе применима к любому низкоскоростному двигателю и к большинству типов судов. Тем не менее, существует определенная экономия за счет масштаба, связанная с размером, поэтому сегодня двухтопливные двигатели низкого давления WinGD являются преобладающим выбором для газовозов (которые выигрывают за счет использования естественного выкипания из транспортируемого СПГ в качестве «бесплатного топлива» для движения) и на большие контейнеровозы. X72DF — бестселлер в линейке WinGD. WinGD 12X92DF, самый большой двигатель Отто в мире, теперь приводит в движение сверхбольшие контейнеровозы, работающие на СПГ. Но интерес к технологии X-DF в автовозах, сухогрузах и танкерах также растет.
С каким типом углеродно-нейтрального топлива потенциально может работать X-DF2.0? Они «готовы» или потребуются модификации?
WinGD разрабатывает технологические решения, чтобы наши двигатели были «готовы к использованию топлива будущего». Потребуются ли для этого модификации двигателей (системы впрыска, технология материалов, стратегии управления и т. д.), во многом будет зависеть от химических и термических характеристик углеродно-нейтрального топлива будущего.
Глядя на два противоположных конца спектра, возможно, что некоторые синтетические виды топлива будут разработаны так, чтобы они более точно соответствовали характеристикам существующих видов топлива, в то время как с принципиально другими химическими веществами, такими как аммиак, необходимо будет обращаться особым образом, и для них потребуется оценка характеристики двигателя, хранения топлива и подачи топлива. С чистым водородом, с другой стороны, трудно обращаться, и он очень неэффективен при использовании в двигателе внутреннего сгорания, поэтому он, скорее всего, будет использоваться в основном в топливных элементах для электрических двигателей.
В настоящее время ситуация очень неопределенная, и никто не может предсказать, кто станет «победителем» через десять лет. Несмотря на это, WinGD работает над тем, чтобы сделать свой портфель двигателей совместимым с углеродно-нейтральным топливом, которое будет преобладать на рынке в ближайшие годы. и стремится работать в партнерстве с внешними заинтересованными сторонами в секторе альтернативных видов топлива, чтобы исследовать, проверять и тестировать наиболее перспективные решения, чтобы быть готовыми, когда этого потребует рынок.
Когда вы видите первые корабельные испытания? Каковы следующие этапы разработки и когда продукт будет доступен?
Программа тестирования двигателя идет полным ходом, и оборудование iCER доступно для установки на пилотной установке.
WinGD уже работает над расширением области применения технологии iCER для работы MGO. Этим шагом WinGD хочет предложить технологию, не требующую капитальных вложений, применяя iCER как к газовому, так и к жидкостному режиму работы. Это сделало бы расходы на систему SCR устаревшими и исключило бы ненужные затраты. Первые этапы разработки уже находятся в процессе, и ожидается, что пилотная установка для этого приложения будет готова во втором квартале 2022 года 9.0004
Над каким еще проектом WinGD работает в морской индустрии?
В рамках постоянной работы по сокращению выбросов CO2 и повышению эффективности WinGD активно исследует гибридные дизельные/электрические силовые установки, использующие аккумуляторы для дополнения мощности дизельного топлива (или СПГ) в конкретных условиях эксплуатации, а также для снижения требований к бортовые двигатели внутреннего сгорания для производства электроэнергии. Исследования, проведенные WinGD, показывают, что такое «умное» гибридное решение приведет к значительному сокращению эксплуатационных расходов судовладельца за счет сокращения общего потребления топлива (как для силовой установки, так и для выработки электроэнергии на борту).
Пред.
Вернуться на главную
Далее
Теперь доступно — многоразовый двигатель внутреннего сгорания на жидком кислороде и метане с тягой 200 000 фунтов, «Arroway», для средних и тяжелых запусков — SatNews один из очень немногих коммерчески доступных двигателей, которые при объединении могут вытеснить РД-180 и РД-181 российского производства, которые больше не доступны для пусковых компаний США.

Большая Медведица , единственная в Америке частная компания, специализирующаяся исключительно на ракетных двигателях, сегодня представила новейшую линейку двигателей. Arroway — это двигатель внутреннего сгорания с тягой 200 000 фунтов, работающий на жидком кислороде и метане, который будет обслуживать рынки, включая текущие миссии национальной безопасности США, запуски коммерческих спутников, орбитальные космические станции и будущие миссии, которые еще не задуманы. Многоразовый двигатель Arroway уже доступен для заказа, первоначальные огневые испытания намечены на 2023 год, а поставка — на 2025 год.0004

«Arroway — американский ракетный двигатель будущего», — сказал Джо Лауриенти, основатель и генеральный директор Ursa Major.

Примечательно, что двигатели Arroway будут одними из очень немногих коммерчески доступных двигателей, которые при объединении могут заменить российские РД-180 и РД-181, которые больше не доступны для пусковых компаний США.

Напечатанная на 3D-принтере медная секция главной камеры сгорания ракетного двигателя Arroway на Большой Медведице

Среди других двигателей Большой Медведицы — «Хэдли», многоступенчатый двигатель внутреннего сгорания с тягой 5000 фунтов и двигатель «Рипли» с тягой 50000 фунтов. » двигатель. Hadley был первым многоступенчатым двигателем внутреннего сгорания с обогащением кислородом 9 американского производства.0004

«Arroway — это двигатель Америки будущего», — сказал Джо Лауриенти, основатель и генеральный директор Ursa Major. «Средняя и тяжелая пусковая мощность — это то, в чем отчаянно нуждаются американские пусковые установки прямо сейчас, и, поскольку Большая Медведица сосредоточена исключительно на двигательной установке, мы находимся в уникальном положении, чтобы поставлять высокопроизводительные, надежные и доступные двигатели для удовлетворения растущего рыночного спроса. точно так же, как мы делаем с «Хэдли» и «Рипли».

Arroway использует архитектуру ступенчатого сжигания топлива с жидким кислородом и метаном. Большая Медведица разработала компоненты и их расположение таким образом, чтобы большую часть двигателя можно было распечатать на 3D-принтере. Такой подход позволяет быстро выполнять итерации в процессе разработки, а также эффективно масштабировать производство для удовлетворения рыночного спроса.

Преимущества жидкого метанового топлива

Более чистое горение, более эффективное и более дешевое, чем керосин
Предлагает гибкие варианты архитектуры для оптимизации повторного использования Архитектура ступенчатого сгорания с большим количеством топлива
- Высокая производительность по удельному импульсу и тяговооруженности
- Подходит для обеспечения высокой надежности в массовом производстве, длительного срока службы при многократном использовании и различных применений
- Использует опыт Ursa Major в области технологий замкнутого цикла и обеспечивает расширяемость для будущих производных топлив
«Arroway — это ракетный двигатель, в котором нуждается промышленность, и Ursa Major — подходящая компания для его создания», — сказал Джефф Торнбург. , бывший руководитель силовой установки SpaceX и советник Большой Медведицы . «Запускающие организации должны подумать, есть ли у них собственный опыт, знания, время, деньги, испытательное оборудование и организационная сила для создания собственных двигателей. Ursa Major продемонстрировал все это, и в результате продукт вышел на рынок быстрее и надежнее. Растущая космическая отрасль только начинает осознавать, насколько сложной может быть разработка двигателей и сколько времени действительно требуется для квалификации аппаратного обеспечения собственными силами, что дает Arroway невероятную возможность служить отрасли».
Нет необходимости в сборке собственными силами
Благодаря опыту Большой Медведицы в создании гибких ракетных двигателей, которые можно использовать для целого ряда миссий, от запуска с воздуха до гиперзвуковых полетов и миссий на орбите с многочисленными перезапусками, ее клиенты получить запуск на много лет быстрее по низкой цене и без затрат на разработку собственных двигателей.