Российские автобусы на газе — все подробности

Основной проблемой в развитии российского автомобильного транспорта, работающего на природном газе, является отсутствие развитой сети газонаполнительных станций (АГНКС). С другой стороны, владельцы существующих газовых заправок говорят, что автозаводы выпускают мало автомобилей, работающих на метане, и потому АГНКС простаивают. Получается классическая задача – ​что первично, яйцо или курица? В таких условиях количество газовых заправок и количество автомобилей с ГБО будет увеличиваться примерно в тех же пропорциях, что существуют сейчас.

Подробнее об этом и не только читайте на сайте журнала «Рейс».

Сколько АГНКС в России?

Автопоезда в России вынуждены ходить по так называемым «газовым коридорам», выстраивая тысячекилометровые маршруты так, чтобы оставался запас хода по топливу. Фактически, ездят от одной газовой колонки до другой. Сейчас метановых заправок в стране около 540, они есть практически в каждом областном центре, а также в большинстве крупнейших районных городов. И здесь складывается несколько другая, более позитивная ситуация для газобаллонных автомобилей, работающих на коротком плече. Это шасси грузовиков с различными надстройками коммунального назначения, автомобили, работающие на стройках, развозные «среднетоннажники», обслуживающие торговые центры и, конечно же, городские и пригородные автобусы.

Такого количества метановых АГНКС очень мало для России, но еще меньше газонаполнительных станций для заправки автомобилей сжиженным природным газом (СПГ/LNG). Их всего шестнадцать. В Москве, в Коломне Московской области, две в Ленинградской области: в Кингисеппе и в Петергофе, построенная еще в советские времена. Недавно открыли еще одну под сжиженный метан в Шушарах. Еще западнее есть криоАГНКС в Калининграде. АГНКС под сжиженный природный газ открыты в Тверской области, в Конаковском районе, в Тульской области, в Веневском районе. Восточнее – ​в Набережных Челнах, Уфе, Челябинске, Сатке и в Копейске Челябинской области, а также в Каслинском районе, в Первоуральске и городе Сухой Лог Свердловской области.

Выгодно ли возить на газе?

Есть два немаловажных положительных фактора при эксплуатации автотранспорта на метане. Первый – ​природный газ почти в три раза дешевле бензина или дизтоплива: средние цены колеблются в диапазоне 14-16 рублей за кубометр сжатого метана, притом что стоимость бензина не меньше 45 рублей за литр. Второй – ​газ невозможно украсть… В городах к этим двум факторам надо приплюсовать третий – ​экологичность такого вида моторного топлива. А есть еще и четвертый: государственные субсидии на приобретение газобаллонных автомобилей. Если говорить о ЛИАЗах, то субсидия на покупку автобуса, работающего на СПГ/LNG, составляет 2,8 млн рублей, тогда как за автобус, работающий на сжатом природном газе, субсидия составляет 960 тыс. руб. При этом, заметьте, цена проездного билета для пассажира остается такой же, что и на автобусе с дизельным двигателем.

Ярославские газовые двигатели

Наиболее активно выпуском газобаллонных автобусов занимаются два российских автобусных завода –​Ликинский и Павловский. В первую очередь этому способствует то, что на автобусы устанавливают ярославские дизели серии ЯМЗ‑530, конвертированные для работы на природном газе. Эти моторы выпускают с осени 2016 года. ЯМЗ‑534 CNG и ЯМЗ‑536 CNG существуют в нескольких модификациях как по настройкам мощности, так и по вариантам адаптации к различным транспортным средствам. Основные потребители газовых двигателей семейства ЯМЗ‑530: Горьковский автозавод, ПАЗ, ЛИАЗ, АЗ «Урал» и Курганский автобусный завод (КАвЗ). Диапазон мощности этих двух двигателей от 150 до 312 л.  с. У «четверки» три исполнения и две настройки: ЯМЗ‑53414 имеет 170 л.  с. и 590 Н·м при 1200-1600 об/мин, у ЯМЗ‑53424 и ЯМЗ‑53444 мощность составляет 150 л.  с., момент 493 Н·м при тех же оборотах. У «шестерок» тоже три версии: ЯМЗ‑53604, ЯМЗ‑53624 и ЯМЗ‑53644. Самый мощный – ​первый мотор, 312 л.  с. и 1220 Н·м. Вторая настройка – ​285 л.  с. и 1130 Н·м, у третьего – ​258 л.  с. и 1080 Н·м. Величина крутящего момента на газовом моторе относительно дизеля не изменяется. Поэтому нет необходимости в корректировке чисел трансмиссии автомобиля и, в частности, главной передачи, то есть редуктора ведущего моста.

Газовые версии моторов ЯМЗ‑530 полностью перевели на цикл Отто: у них есть свечи и катушки зажигания, даже дроссельная заслонка. Степень сжатия не 16-17 единиц, как обычно на дизеле с турбонаддувом, а всего 12. Для этого изменили камеру сгорания в поршнях. Напомним, у метана или пропан-бутана октановое число выше 100, то есть степень сжатия нужна даже большая, чем под 98-й бензин. Алюминиевый сплав для поршней применяется более жаропрочный, чем для дизеля, поэтому его легируют медью и никелем. Кроме того, поршни газового мотора снабжены специальным каналом для принудительного охлаждения маслом. Такие «хитрые» поршни освоила костромская «Мотордеталь» с использованием лицензий концерна Kolbenschmidt.

По сравнению с дизельными версиями у газовых моторов ЯМЗ‑530 унификация составляет около 85 процентов. Значит, особых проблем с запчастями нет. Заявленный ресурс дизельных «четверок» — не менее 700 тысяч километров, для «шестерок» – ​свыше 900 тысяч. Газовые моторы должны иметь тот же пробег до капремонта. Периодичность замены масла для газовых ЯМЗ составляет 15 000 км. Основное требование для моторного масла газового двигателя – ​низкое содержание золы, менее 1 %. Код API должен быть не ниже CI4.

С левой стороны – моторный отсек дизельного ЛИАЗа, с правой – отсек ЛИАЗа LNG, на сжиженном метане. Наибольшие изменения в правой стороне отсека, где установлены газовые редуктор и испарители. А за стенкой находится сам криобак:

Где размещать баллоны под сжатый или сжиженный метан?

Обычно для бортового грузовика или фургона на его шасси их размещают по бокам лонжеронов рамы и в заднем свесе. У седельного тягача место для баллонов могут выделить и за кабиной. Для автобуса вариантов размещения баллонов всего два: или под «юбкой» кузова, или на крыше. На ЛИАЗ‑5292.67 CNG и на ПАЗ «Вектор Next 8.8» CNG баллоны установлены на крыше в передней части кузова. Сбоку машины выглядят «горбатыми». Применяются баллоны «тип 3», то есть не стальные «тип 1» и не стеклопластиковые со стальной вставкой «тип 2». Баллоны «тип 3» металлокомпозитные с алюминиевой вставкой, усиленной оплеткой из базальтового волокна, пропитанной эпоксидной смолой. Баллоны «тип 3» более легкие, рассчитаны на давление 200-250 бар. По объему в любом случае стараются обеспечить запас хода автобуса от 400 до 600 километров.

Чаще всего у каждого баллона существует свой расходный вентиль. Его можно перекрыть, что удобно при ремонте или ТО. И есть общий магистральный вентиль – ​с него начинается и им заканчивается рабочий день водителя газобаллонного автомобиля.

О том где разработана и производится топливная аппаратура, а также технические подробности автобуса ЛИАЗ‑529267-72-30 - на следующей странице.

Топливная аппаратура

Всю топливную газовую аппаратуру разработала итало-канадская компания Westport. Она же сотрудничала с «Группой «ГАЗ» и по газовому двигателю на основе УМЗ‑4216 для метановой версии ГАЗели-Бизнес, а также для его более современной версии – ​мотора Evotech 2,7. Этой фирме принадлежат известные бренды по производству газобаллонного оборудования: OMVL, Valtek и EMER. Это оборудование поставляется на конвейер КАМАЗа, на Ликинский автобусный завод, на ПАЗ. А кроме них, еще и на Volvo, Cummins, Caterpillar и других производителей газовых двигателей.

ЛИАЗ‑529267-72-30 для работы на сжиженном метане (СПГ/LNG), «горбатым» никак не назовешь. Крыша здесь плоская. И баллонов не шесть, а десять штук, и один, зато криогенный, бак. Огромный термос вмещает 375 литров сжиженного метана, сварен из нержавейки, а ведь не каждая сталь выдерживает температуру минус 162 градуса, у металлургов есть даже такой термин –​«хладноломкость». Давление в баке около 19 бар, поэтому автобус может заезжать в ремзону с заправленным резервуаром и не надо его освидетельствовать раз в три года. Если сжиженный газ в криобаке закончится, в резервуар можно закачать сжатый метан из расчета максимально допустимого давления в 19 бар. Как говорят на заводе, такой заправки сжатого газа хватит на пробег в 10-20 километров. Это удобно при неисправности криогенного или газового оборудования и в случае ремонта. Работу двигателя на сжатом метане можно рассматривать как аварийный режим. Порожний баллон весит 237 кг, вес топлива после полной заправки – ​еще 121 кг.

По энергетической способности один литр дизтоплива эквивалентен 1,7 литра сжиженного метана. То есть 375 литров сжиженного газа обеспечивают запас хода на одной заправке свыше 300 км. Это подтверждено опытной эксплуатацией ЛИАЗ‑529267-72-30 в Питере и Челябинске.

В мире сравнительно немного производителей баллонов-термосов для автомобилей, работающих на сжиженном метане. В США есть несколько компаний, специализирующихся на выпуске криобаков. В Европе, в частности в Чехии, баллоны LNG выпускают по американским лицензиям. На ЛИАЗ-529267-72-30 используют криогенные баллоны китайской фирмы Zhangjiagang CIMC Sanctum Cryogenic Equipment, или просто CIMC. Важный момент – ​на заправку криобака объемом 350-400 литров уходит 7-10 минут, то есть по времени получается вполне сопоставимо с заправкой соляркой. Но заправлять машину будет не водитель, а заправщик в толстых перчатках и плотной куртке, его лицо должно быть закрыто маской с пластиковым забралом. Иначе можно обморозиться…

Газовое оборудование российского производства

Производителей газовых редукторов, клапанов и баллонов для работы двигателей на пропане или метане было несколько: в частности в Москве, в Рязани и в белорусском городке Новогрудок. В основном использовались итальянские лицензии и технологии. Сейчас в Новогрудке выпускают ГБО для пропан-бутана. А в России есть, наверное, с дюжину предприятий, выпускающих различные баллоны под сжатый метан и под сжиженный пропан-бутан. Но нет своей аппаратуры для метана и, тем более, для ГБО двигателей большого объема.

Один из старейших заводов в России по производству криотехники – ​«Криогенмаш». Сейчас одним из новых направлений в работе ПАО «Криогенмаш» является выпуск не имеющих аналогов в России криогенных передвижных автозаправщиков СПГ/ LNG КриоПАГЗ, предназначенных для хранения и транспортировки сжиженного природного газа, а также заправки различных транспортных средств. КриоПАГЗ – ​это цистерна объемом 17,7 м3 на шасси автомобиля или полуприцепа с криогенным насосом и узлом учета. Цистерна – ​двустенный цилиндрический аппарат, внутри сосуд из нержавеющей стали, снаружи – ​кожух. Для исключения теплопритоков к сжиженному газу поверх сосуда наносят эффективную многослойную теплоизоляцию. В результате СПГ/ LNG может храниться в криоцистерне больше месяца. Первый мобильный криогенный газозаправщик отправился из цехов «Криогенмаша» к своему покупателю в Петергоф в июле 2019 года.

Как говорят специалисты ПАО «Криогенмаш», в России для массового производства автомобильных криобаков надо строить современный завод. В первую очередь, с полностью автоматизированными штамповочными и сварочными линиями. Сделать любые баллоны-термосы можно и сейчас, но без массового автоматизированного производства не будет адекватной цены. Если говорить только о коммерческом автотранспорте, от LCV до магистральных тягачей, то объем резервуаров должен быть от 100 до 600-700 литров. И каждый тип баллонов, исходя из компоновочных соображений на автомобилях, – ​в нескольких вариантах длины и диаметра. Пока известно, что производство автомобильных криобаков планирует начать в Набережных Челнах ООО «РариТЭК» – ​одна из главных компаний в России по разработке и выпуску грузовиков и автобусов на метане. Но динамичное развитие в России производства компонентов ГБО без государственной поддержки, без субсидий от правительства просто невозможно.

ЛИАЗ‑529267-72-30 - технические подробности

ЛИАЗ‑529267-72-30 – ​один из самых современных российских городских автобусов. Машины полностью низкопольные, оборудованы механической аппарелью и электронной системой наклона кузова в сторону остановки. Тем самым облегчается посадка и высадка для пожилых пассажиров, инвалидов, пассажиров с детскими колясками и с объемным багажом. В автобусах также предусмотрены специальные места для собак-поводырей слабовидящих пассажиров. Просторная накопительная площадка позволяет снизить риск заражения вирусными заболеваниями. В новом ЛИАЗе устанавливают модернизированную систему кондиционирования с равномерным распределением охлажденного воздуха по салону. У газового ЛИАЗа новый интерьер салона улучшенного дизайна, с новыми скатами крыши, с новыми удобными сиденьями. ЛИАЗ‑529267-72-30 оснащен кнопками связи с водителем, электронными рейсоуказателями, USB-зарядками, Wi-Fi-роутерами, системой видеонаблюдения. Рабочее место водителя соответствует мировым стандартам по комфорту и эргономике. Приборная панель оснащена мультимедийным экраном и вместе с рулевой колонкой регулируется по высоте и углу наклона. Эргономичное сиденье водителя с регулируемым наклоном спинки и пневмоподвеской оснащено подлокотниками и электрообогревом, что актуально при эксплуатации в холодном климате.

Первые поставки автобусов ЛИАЗ‑529267-72-30 начнутся с двух российских городов. 250 автобусов начнут работать на маршрутах ООО «Третий парк» в столице «Газпрома» Санкт-Петербурге. Еще около 50 автобусов отправятся в Челябинск – ​один из самых неблагоприятных городов России по качеству воздуха.

• АКП Allison для ЛиАЗа
• Газомоторный транспорт. Проблемы и перспективы
• Газобаллонное оборудование. Будет ли производство в России?