ПРОЕКТ МОБИЛЬНОГО ТОПЛИВОЗАПРАВЩИКА ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ, РАБОТАЮЩИХ НА МЕТАНЕ

MOBILE FUEL TANKER PROJECT FOR METHANE-POWERED VEHICLES

Ivan Zaloznov

candidate of Science, Assistant professor of Hydraulic mechanics and transport machines department, Omsk State Technical University,

Russia, Omsk

Leonid Komarov

undergraduate of Omsk State Technical University, Omsk

Russia, Omsk

АННОТАЦИЯ

В статье описан проект создания мобильного топливозаправщика, позволяющего заправлять транспортные средства, работающие на метане с выездом к месту стоянки транспортного средства. Приведены технико-экономические расчеты и рекомендации по эффективной реализации идеи. Внедрение мобильных топливозаправщиков позволит снизить затраты времени на заправку транспортных средств, работающих на метане за счет предоставления услуг мобильного топливозаправщика в удобном для клиента месте.

ABSTRACT

The article describes a project for creating a mobile fuel tanker that allows refueling vehicles running on methane with departure to the vehicle Parking place. Technical and economic calculations and recommendations for effective implementation of the idea are given. The introduction of mobile fuel tankers will reduce the time spent on refueling vehicles running on methane by providing mobile fuel tanker services in a convenient location for the customer.

Ключевые слова: автомобильный транспорт; компримированный природный газ, мобильный топливозаправщик.

Keywords: road transport; compressed natural gas, mobile fuel tanker.

В работе проводиться теоретический расчет мобильного топливозаправщика на базе ГАЗель NEXT, для транспортных средств, работающих на метане. Экономические и экологические преимущества использования метана в качестве топлива транспортных средств известны и достаточно изучены и в России и за рубежом для различных видов наземного транспорта [2, стр. 7]. Однако в настоящее время в России темпы роста количества транспортных средств, использующих метан сравнительно низкие. Особенно это касается легкового транспорта, принадлежащего частным лицам. Основным сдерживающим фактором в продвижении СПГ на внутреннем российском рынке являются новизна (достаточно мало информации о преимуществах) и, безусловно, отсутствие инфраструктуры для получения сжиженного газа и его потребления [1, стр.55].

Целесообразность в применении мобильного топливозаправщика для транспортных средств, работающих на метане обусловлена следующими основными факторами:

• в случае, когда строительство стационарной автомобильной газонаполнительной компрессорной станции (АГНКС) экономически нецелесообразно или невозможно;
• заправка метаном транспортных и технологических машин в автотранспортных предприятиях и в сельских хозяйствах;
• при использовании в качестве резервных энергетических источников (на промышленных предприятиях, в коттеджных поселках, жилых домах, тепловых узлах и т. п.).
• способствует развитию сети АГНКС и увеличению парка газобаллонных автомобилей;
• размещение практически в любой точке потребления, за счет своей мобильности и автономности;

В качестве рабочей гипотезы была предложена идея использовать мобильный топливозаправщик для транспортных средств, работающих на метане для доставки метана к точкам потребления топливного ресурса. Для заправки своего автомобиля владелец делает заказ через мобильное приложение, с указанием удобного места и времени заправки. Мобильный заправщик прибывает по указанному адресу и осуществляет заправку транспортного средства. Одним из возможных вариантов использования мобильных топливозаправщиков является определенные места в городе, где будет по расписанию находиться мобильный топливозаправщик.

Мобильный топливозаправщик транспорта метаном – это комплекс оборудования для транспортировки, хранения и перекачки сжатого природного газа. В состав комплекса входит блок сосудов, блоки управления, газовая арматура, трубопроводы, заправочные посты и дополнительное оборудование. Мобильный топливозаправщики – это эффективный способ быстро решить проблему с заправкой транспорта, работающего на метане.

Для формирования технического задания была определена категория транспортного средства для использования в качестве мобильного топливозаправщика. Основным критерием являлась максимально допустимая масса менее 3,5 тонн, чтобы реализовать возможность максимальной доступности мест в городе. Все рассмотренные аналоги передвижных автогазозаправочных станций имеют полную массу свыше 3,5 тонн, что накладывает ограничения к передвижению по городу. Для оценки таких характеристик мобильного топливозаправщика как объем перевозимого газа, грузоподъемность и производительность необходимо было оценить суточные возможности по количеству заправляемых автомобилей.

Основываясь на данных о времени заправки на стационарных АГНКС с учетом наличия больших высокопроизводительных стационарных дожимных компрессоров время заправки баллона легкового автомобиля емкостью 50 литров при давлении 200 атмосфер составляет 5–7 минут. Поскольку разрабатываемый мобильный топливозаправщик будет оснащаться менее производительным дожимным компрессором, то приблизительное время заправки автомобильного баллона емкостью 50 литров будет составлять t_з ≈ 12–15 минут. Количество заправленных автомобилей зависит от ряда факторов: количество баллонов; длительность поездки до места расположения заправляемого автомобиля, остаточного количества газа в баллоне автомобиля, продолжительность рабочей смены. Оценка суточных возможностей разрабатываемого мобильного топливозаправщика была определена по следующей зависимости:

                                                                             (1) 

где:

 t_см – средняя продолжительность рабочей смены (8 часов);

t_{ср. з.} – среднее время заправки одного автомобиля (33 мин).

Средняя продолжительность заправки включает время наполнения баллона автомобиля, длительность поездки до следующего автомобиля, а также время для заправки самого мобильного топливозаправщика на АГНКС. Для условий г. Омска суточные возможности составляют 14,5 автомобилей в смену.

В качестве базового объекта для проектирования мобильного топливозаправщика будет использоваться стандартный автомобиль ГАЗ-А21R25-20 NEXT с грузовым двухосным прицепом, в котором будет размещено компрессорное оборудование.

Для разрабатываемого мобильного топливозаправщика будут использоваться метановые баллоны третьего типа CNG – 3 STAKO 96 литра из композитных материалов (алюминий/карбоволокно). Поскольку 96 литровый баллон вмещает 24 м³ метана, а количество баллонов в кузове ГАЗель NEXT будет 10 штук, то общий объем перевозимого газа будет составлять V_max = 240 м³. В соответствии с федеральными нормами и правилами в области промышленной безопасности, клеть будет изготавливаться под рассматриваемый а/м ГАЗель NEXT сеткой 3 ряда высотой по 3 баллона в каждом ряду. Для обеспечения технологического процесса заправки автомобилей метаном будет использоваться МИНИ-АГНКС DMC MF–40, мощностью 15 кВт, закрепленная в кузове автомобиля ГАЗель NEXT. Для питания МИНИ-АГНКС будет применяться генератор с искровым двигателем внутреннего сгорания для выработки электроэнергии Ayerbe AY 24000 TVE, топливную систему которого можно переоборудовать под газовое топливо.

Для оценки экономической эффективности предлагаемого проекта были определены затраты на приобретение базового автомобиля, прицепа и необходимого оборудования в размере 3216029 рублей, а также затраты на проектные и монтажные работы в размере 475200 рублей. В сумме капитальные затраты оцениваются величиной 3691229 рублей. Исходя из суточных возможностей мобильного топливозаправщика можно оценить доходы в размере 98622 рубля в месяц (стоимость метана 17,48 рублей за 1м³, с учетом наценки 15%; расчетное количество заправленного газа в один автомобиль составляет 15 м³. Расходы 23380 рублей в месяц с учетом расходов на заработную плату исполнителям и расходов на топливо при заправке мобильного топливозаправщика метаном. Прибыль составит 75242 рублей, а срок окупаемости проекта составит 4,1 года.

На рисунке 1 показана зависимость срока окупаемости проекта в зависимости от среднесуточной производственной программы. С точки зрения экономической целесообразности, нерациональным следует считать производственную программу менее 10 заправляемых автомобилей за смену.

Рисунок 1. Зависимость срока окупаемости от среднесуточной производственной программы мобильного топливозаправщика

Таким образом, проект мобильного топливного заправщика является экономически целесообразным, позволяет повысить удобство использования автомобилей, оснащенных топливной системой с компримированным природным газом. В конечном итоге будет расти доля автомобилей, использующих природный газ, как более экологичные и экономичные транспортные машины.

Список литературы:

1. Созонов П.М., Гайдт Э.Д., Кузнецов П.В. Применение СПГ в Уральском регионе // Транспорт на альтернативном топливе. – 2010. – №1. – С. 54-58.
2. Адер А.В., Рогозин М.В. Факторно-экономический анализ перспективного использования газомоторного топлива в России и странах европейского союза // Материалы III Междунар. науч.практ. конф. «Транспорт. Газомоторное топливо (Проблемы. Решения. Перспективы) . – 2019. – №1. – С. 7-9.