Вход

Харесайте страницата ни във Facebook

Станете част от голямата фамилия на auto motor und sport

Бъдете информирани за любимите ви марки, интересни предложения, игри, томболи, както и много новини от необятния свят на автомобилите.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

0 продукта | 0 лв.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

auto motor und sport Bulgaria logo

Алтернативите: ЧАСТ 1 - Газовата промишленост

15.02.2007 20:02 3
3
2571811352
Туит

През 70-те години на XIX век Вилхелм Майбах експериментира с различни кострукции на мотори с вътрешно горене, променя механизмите и размишлява върху най-подходящите за изработка на отделните детайли сплави. Той често си задава и въпроса кое от известните тогава горими вещества ще е най-подходящо за използване в топлинните машини.

През 70-те години на XIX век Вилхелм Майбах експериментира с различни кострукции на мотори с вътрешно горене, променя механизмите и размишлява върху най-подходящите за изработка на отделните детайли сплави. Той често си задава и въпроса кое от известните тогава горими вещества ще е най-подходящо за използване в топлинните машини.

През 1875 г., когато е служител на "Gasmоtorenfabrik Deutz", Вилхелм Майбах решава да опита дали не може да задвижи газов двигател с течно гориво - или по-точно с бензин. Хрумва му да провери какво би станало, ако затвори крана на светилния газ и вместо него поднесе пред всмукателния колектор парче плат, напоено с бензин. Двигателят не спира, а продължава да работи докато не ”изсмуква” цялата течност от плата. Така се ражда идеята за първия импровизиран “карбуратор”, а след създавенето на автомобила именно бензинът се превръща в основно гориво за него.

Разказвам тази история, за да припомня, че преди бензинът да се появи като горивна алтернатива, първите двигатели са използвали в качеството на гориво именно газ. По онова време става въпрос за използвания за осветление (светилен) газ, получаван не по известните днес способи, а от преработката на въглища. С газ работи изобретеният от швейцареца Исак Дьо Ривац мотор, първият “атмосферен” (работещ без компресия) двигател с промишлено значение на Етилен Льоноар от 1862 г., както и създаденият малко по-късно класически четиритактов агрегат на Ото. 

Тук сме длъжни да споменем разликите между природния газ и втечения петролен газ. Природният газ съдържа между 70 и 98% метан, а останалата част в него са по-висши органични и неорганични газове като етан, пропан и бутан, въглероден окис и други. Нефтът също съдържа газове в различни пропорции, но тези газове се отделят при фракционната дестилация или се получават при някои странични  процеси в рафинериите. Находищата на газ са най-различни - чисто газови или “сухи” (т. е. съдържащи основно метан) и “мокри” (съдържащи метан, етан, пропан, някои други по-тежки газове и дори “газов бензин” - леки течни фракции, които са много ценни). Различни са и видовете нефт, като концентрацията на газове в тях може да бъде по-ниска или по-висока. Често находищата са комбинирани - газът се издига над нефта и застава като “газова шапка”. В състава на "шапката" и основното нефтено находище влизат споменатите по-горе субстанции, а различните фракции образно казано “преливат” една в друга. Използваният в качеството на автомобилно гориво метан “идва” от природния газ, а известната ни смес пропан-бутан води началото си както от находищата на природен газ, така и от нефтените. Около 6% от природния газ в света се добива от находищата на въглища, които често се придружават и от находища на газ.

Пропан-бутанът излиза на сцената по малко парадоксален начин. През 1911 г. един възмутен американски клиент на петролна компания поръчва на своя приятел - известният химик д-р Снелинг да открие причините за едно мистериозно събитие. Причината за възмущението на клиента е в това, че последният открива с изумление как половината от току-що напълнения на бензиностанцията резервоар на неговия Ford Т се е изчезнала по неведом начин по време на краткото пътуване до дома му. При това резервоарът не тече отникъде... След множество есперименти, д-р Снелинг установява, че причината за мистерията е във високото съдържание на газовете пропан и бутан в състава на зареденото гориво, а малко след това разработва и първите практични методи за тяхната дестилация. Именно поради тези си фундаментални разработки, днес д-р Снелинг се приема за “баща” на тази промишленост.  

Много по-рано - преди около 3000 години, пастири откриват "горящ извор" в планината Паранасус в Гърция. По-късно на това “свещено” място бил построен храм с колони, от които излиза пламък, а оракулът от Делфи четял молитвите си пред величиствения колос, създаващ у хората чувство на примирение, страх и възхита. Днес част от тази романтика се е загубила, защото знаем, че източник на пламъка е изтичащият от свързаните с дълбините на газови находища процепи в скалите метан (CH4). Подобни огньове има и на много места в Ирак, Иран и Азърбайджан в близост до Каспийско море, които също горят от столетия и също от толкова време са известни като “Вечните огньове на Персия”.

Много години след това китайците също използват изтичащите от находищата газове, но със съвсем прагматична цел - за да нагряват големи котли с морска вода и да добиват сол от нея. През 1785 г. англичаните създават метод за производство на метан от въглища (именно такъв се използва в първите  двигатели с вътрешно горене), а в началото на XX век германските химици Кекулe и Страдониц патентоват процес за получане на по-тежки течни горива от него.

През 1881 г. в американския град Фредония Уилям Харт пробива първия кладенец за добив на газ. Харт дълго наблюдава излизащите на повърхността на водата в близкия залив мехурчета и решава да  прокопае откъм сушата отвор към предполагаемото находище на газ. Девет метра под повърхността той достига до жила, от която бликва газ, който той впоследствие каптира, а новосъздадената му фирма Fredonia Gas Light Сompany става пионер в областта на газовия бизнес. Въпреки направения от Харт пробив обаче, използваният през XIX век газ за осветление се добива основно от въглища по споменатия по-горе метод – най-вече поради липсата на потенциал за създаване на технологии за пренос на природен газ от находищата.

Първите промишлени добиви на нефт обаче вече са факт по това време. Историята им започва в САЩ през 1859 г., а идеята е добития нефт да се използва за дестилиране на керосин за осветление и масла за парните машини. Още тогава хората се сблъскват с унищожителната сила на компресирания в продължение на хилядолетия в недрата на земята природен газ. Първопроходците от групата на Едуин Дрейк едва не загиват при първия импровизиран сондаж край Титусвил, Пенсилвания - изтичащият от пробива газ се запалва, избухва гигантски пожар и помита  всички съоръжения. Днес експлоатацията на нефтенени и газови находища е съпроводено със система от специални мерки, които да блокират свободното изтичане на леснозапалимия газ, но въпреки това пожарите и взривовете не са рядко явление. Същият този газ обаче в много от случаите се използва като своеобразна "помпа" изтласкваща нефта на повърхността, а когато налягането му намалее,  нефтените работници започват да търсят и ползват други методи за извличане на "черното злато".

Светът на въглеводордните газове

През 1885 г., четири години след първия газов сондаж на Уилям Харт, един друг американец -Робърт Бънсен, изобретява устройство, което по-късно става известно като “горелка на Бънсен”. Изобретението служи за дозиране и смесване на газ и въздух в подходяща пропорция, която впоследствие може да се използва за безопасно горене – именно тази горелка днес е в основата на съвременните оксижени, дюзи за печки и отоплителни прибори. Изобретението на Бънсен създава  нови възможности за употреба на природния газ, но макар първия газов тръбопровод да е конструиран още през 1891 г., синьото гориво така и не придобива промишлено значение чак до  Втората световна война.

Именно по време на войната са създадени достатъчно надеждни методи за рязане и заваряване, които дават възможност да бъдат строени сигурни метални газопроводи. След войната в Америка са изградени хиляди километри от тях, а през 60-те години е построен и тръбопровода от Либия към Италия. Големи находища на природен газ са открити и в Холандия. Тези два факта обясняват наличието на най-добре изградена инфраструктура за използване на сгъстен природен газ (CNG) и втечнен петролен газ (LPG) в качеството на автомобилни горива именно в тези две страни. Огромното стратегическо значение, което природният газ започва да придобива, се потвърждава и от следния факт - когато Рейгън решава да разруши “Империята на злото” през 80-те години, той налага вето именно върху доставките на вискотехнологично оборудване за строеж на газопровод от СССР към Европа. С цел да се компенсират европейските потребности, строежа на газопровод от норвежкия сектор на Северно Море към континентална Европа се ускорява и СССР "увисва". По това време износът на газ е основен източник за твърда валута на Съветския Съюз, а появилият се вследствие на мерките на Рейгън остър дефицит скоро довежда до известните исторически събития в началото на 90-те.

Днес демократична вече Русия е главен доставчик на природен газ за енергийните нужди на Германия и основен световен играч в тази област. Значимостта на природния газ започва да нараства след двете петролни кризи през 70-те години и днес той е основна енергийна суровина с геостратегическо значение. В момента природният газ е най-евтиното гориво за отопление, използва се като суровина в химическата промишленост, за прозиводство на електирчество, за домакински уреди, а "братовчед" му – пропанът, може да се открие дори във флаконите с дезодорант в качеството му на заместител на вредните за озоновия слой флуорни съединения. Потреблението на природен газ непрекъснато нараства, а мрежата от газопроводи става все по-дълга. По отношение на изградената до момента инфраструктура за използването на това гориво в автомобилите нещата са далеч по-изостанали.                         

Вече ви разказахме до какви странни решения за производство на така необходимите и дефицитни горива достигат японците през Втората световна война, споменахме и за програмата за производство на синтетичен бензин в Германия. Малко известен обаче е факта, че в оскъдните военни години в Германия съществуват напълно реални автомобили, които се задвижват с... дърва!   В случая не става дума за връщане към добрата стара парна машина, а за двигатели с вътрешно горене, първоначално предназначени за работа с бензин. Всъщност идеята не е особено сложна, но изисква прилагането на обемиста, тежка и опасна газгенераторна система. В специална и не много сложна енерегийна установка се поставят въглища, дървени въглища или просто дърва. На дъното й те изгарят при недостиг на кислород, а в условията на висока температура и влага се отделя газ, съдържащ въглероден окис, водород и метан. Впоследствие той се охлажда, пречиства и с помощта на вентилатор се подава в смукателните колектори на двигателя, за да се използва като гориво.  Разбира се, шофьорите на тези возила са изпълнявали сложните и нелеки функции на огняри – котелът е трябвало да се зарежда и почиства периодично, а пушещите машини наистина са приличали донякъде на парни локомотиви.

Днес иследването на газоносните пластове изисква създаването на едни от най-сложните в света технологии, а добивът на природен газ и нефт са едни от най-големите предизвикателства пред науката и техниката. Този факт е особено валиден в Щатите, където се използват все повече неконвенционални методи за “доисмукване” на газ, останал в стари или изоставени находища, както и добива на т. нар. “плътен” газ. Учените смятат, че за добив на газ с нивото на технологиите от 1985 г. сега биха били неоходими два пъти повече сондажи. Ефективността на методите е значително увеличена, а теглото на съоръженията е спаднало със 75%. Използват се все по-сложни компютърни програми за анализ на данните от гравитометрите, сеизмичните технологии и лазерните спътници, на базата на които се генерират компютърни триизмерни карти на находищата в пластовете. Създадени бяха и т. нар. 4D-образи, благодарение на които могат да се визуализират формите и движенията на находищата във времето. Най-сложните съоръжения обаче си остават  тези за добив на природен газ от морския шелф – само част от човешкия прогрес в тази област са глобалните системи за позициониране на сондите, супердълбоките сондажи, тръбопродите на дъното на океана и системите за увеличаване размера на процепите с втечнен въглероден окис и пясък.

Рафинирането на нефта с цел получаване на висококотанови бензини е значително по-сложна  задача от преработката на газовете. За сметка на това обаче превоза на газове с кораби се оказва доста по-скъпа и комплексна дейност. Танкерите за пренасяне на втечнен петролен газ са достатъчно сложни като конструкция, но тези за превоз на втечнен природен газ са направо умопомрачителни творения. Бутанът се втечнява при –2 градуса, а пропанът при -42 градуса или при сравнително ниско налягане. За втечняването на метана обаче са необходими -165 градуса! Затова построяването на танкери за втеченен петролен газ се изискват по-прости компресорни станции от тези за природен газ и резервоари, които са конструирани да издържат на неособено високо налягане от 20-25 бара. За разлика от тях танкерите за втечнен природен газ са оборудвани със системи за постоянно охлаждане  и танкове със суперизолация– на практика тези колоси са най-големите в света криогенни хладилници. Въпреки това част от газа успява да се “измъкне” от тези инсталации, но друга система веднага го улавя и подава в цилиндрите на корабните двигатели.

Поради споменатите по-горе причини е напълно обясним факта, че още през 1927 г. технологиите позволяват постояването на първите танкери за пренасяне на пропан-бутан. Те са дело на  холандско-английската Shell, която по това време вече е гиганска компания. Шефът й Кеслър е напредничав човек и експериментатор, който отдавна мечтае да използва по някакъв начин огромните количества газове, които до този момент се прохосват в атмосферата или изгарят в рафинериите. По негова идея и инициатива се ражда първият 4700-тонен морски съд за превоз на въглеводордни газове, отличаващ се с екзотично изглеждащите и впечатляващи с размерите си резервоари над палубата.

Още тридесет и две години обаче са необходими, за да бъде създаден и първия метанов танкер Methane Pioneer, построен по поръчка на газовата компания Constock International Methane Limited. Shell които вече имат изградена стабилна инфраструктура за производство и дистрибуция на LPG,  купуват тази компания и много скоро биват построени още два огромни танкера – Shell започва да разива и бизнеса с втечнен природен газ. Когато хората от английския остров Кануей, където компанията построява хранилищи за метан, разбират какво всъщност се съхранява и превозва до острова им, те са  шокирани и уплашени,смятайки (при това с право), че корабите са просто гигантски бомби. Тогава проблемът със сигурността наистина е актуален, но днес танкерите за втечнен метан са свръхобезопасени и са не само едни от най-сигурните, но и едни от най-екологичните морски съдове – несравнимо по-безопасни за околната среда от нефтените танкери. Най-големият клиент на този танкерен флот е Япония, която не разполага с почти никакви местни източници на енергия, а строежът на газопроводи към острова е много трудно начинание. Япония разполага и с най-големият “флот” от автомобили, задвижвани с газови горива. Основните доставчици на втеченен природен газ (LNG) днес са САЩ, Оман и Катар,Канада.

Напоследък все по-актуален става бизнесът с течности, получени от природен газ. Става дума най-вече за ултрачистото дизелово гориво, синтезирано от метан, а в бъдеще се очаква тази промишленост да расте с ускорени темпове. Енергийната политика на Буш например налага използването на местни енергийни източници, а Аляска разполага с големи находища на природен газ. Стимулатор на тези процеси са и достъчно високите цени на петрола, които създават предпоставки за развитие на скъпи технологии – GTL (Gas-to-Liquids) e само една от тях.

По принцип GTL не е нова технология. Тя е създадена ще през 20-те години на XX век от споменатите в предишните броеве германски химици Франц Фишер и Ханс Тропш като част от синтетичната им програма. За разлика от деструктивната хидрогенизация на въглища обаче, тук се извършват процеси на съединяване на леки молекули в по-дълги връзки. Южна Африка произвежда такива горива в комерсиални количества още през 50-те години. Интересът към тях обаче нарастна през последните години на търсене на нови възможности за намаляване на вредните емисии на горивата в САЩ.  Големи петролни компании като BP, ChevronTexaco, Conoco, ExxonMobil, Rentech, Sasol и Royal Dutch/Shell изразходват огромни средства за разработки на технологии свързани с GTL, а следствие от тези разработки са и все по-дискутираните политически и социален аспект в лицето на стимулиращите данъци за потребителите на чисти горива. Тези горива ще позволят на множество потребители на дизелово гориво да го заменят с по-екологично и ще дадат възможност за намаляване на разходите на автомобилните фирми в преследването на заложените в законите нови нива на вредните емисии. Последните задълбочени тестове показват, че GTL-горивата намаляват нивото на въглеродния окис в отработилите газове с 90%, на въглеводородите с 63%, а саждите намаляват с 23% без необходимост от прилагане на филтри за твърди частици. В допълнение природата на това гориво с ниско сярно съдържание позволява употребата на допълнителни катализатори, способни да снижат още повече вредните емисии на автомобилите.

Важно предимство на GTL-горивата е и факта, че те могат да се използват директно в дизеловите двигатели без каквито и да било модификации на агрегатите. Те могат също така да се смесват с горива, съдържащи 30 до 60 ррм сяра. За разлика от природния газ и втечнените петролни газове, не е необхома и промяна на досега съществуващата транспортна инфраструктура за пренос на течни горива. Според президента на Rentech Денис Якубсон, горивата от този вид могат перфектно да допълнят   икономичния потенциал на дизеловете двигатели в посока екологичност, а в момента Shell строят в Катар голяма инсталация на стойност пет милиарда долара с проектен капацитет от 22,3 милона литра синтетично гориво дневно. Най-големият проблем на тези горива е свързан именно с необходимостта от огромни инвестиции в нови мощности и скъпия по принцип процес за тяхното производство.

Биогазове

Източник на метан обаче не са само подземните находища. През 1808 г. Хъмфри Дейви прави експерименти със слама, затворена във вакуумирана реторта и получава биогаз, съдържащ основно метан, въглероден двуокис, водород и азот. За биогаз разказва и Даниел Дефо в своя роман за "изгубения остров”. Историята на тази идея обаче е още по-стара -  през XVII век Ян Баптита Ван Хелмонт смята, че горими газове могат да се получат от разграждащата се органична материя, а граф Алекснадро Волта (създателят на акумулаторната батерия) също достига до подобни изводи през 1776 г. Първият завод за биогаз започва да работи в Бомбай и е създаден през същата 1859 година, в която и Едуин Дрейк прави първия успешен сондаж за нефт. Индийската инсталация преработва фекалии и захранва с газ уличните лампи.

Трябва да измине много време, преди химическите процеси при получаването на биогаза да бъдат изяснени и проучени изчерпателно. Това става възможно чак през 30-те години на XX век и е резултат от скока в развитието на микробиологията. Оказва се, че процесът се осъществява благодарение на анаеробни бактерии, които са едни от най-старите форми на живот на земята. Те “смилат” органичната материя в анаеробна среда (аеробното разграждане изисква голямо количество кислород и отделя топлина). Такива процеси се извършват и естествено в блата, тресавища, оризища, покрити лагуни и т.н. 

Съвременните системи за производство на биогаз стават все по-актуални в някои страни, а Швеция е водеща както при производството на биогаз, така и в производството на автомобили, пригодени за работа с него. В инсталациите за синтез се използват специално конструирани биогенератори – относително евтини и прости устройства, в които се създава подходяща среда за бактериите, които в зависимост от вида си “работят” най-ефективно при температури в диапазона между 40 и 60 градуса. Крайните продукти на биогазовите инсталации освен газ съдържат и богати на амоняк, фосфор и други елементи съединения, подходящи за използване в селското стопанство като почвени торове.

Коментари

Метанчо за Антон Митрев
http://forum.fiat-bg.org/mobile/thread.php?topic_id=33171

Антон Митрев
Искам да знам 1000 кубични метра газ на колко килограма се равняват?

Hiparq
Mnogo mi haresaha statiite wi za nefta i osobenno za gazowite nahodishta. Mojete li da mi kajete kogato se iz4erpwa nahodishte ot metan, kakwo se wkarwa wmesto nego, wod ili nqkakaw drug gaz?

comments powered by Disqus