СПБТ — сжиженный природный газ для транспорта¶

СПБТ (сжиженный природный газ для транспорта) — вид моторного топлива, представляющий собой природный газ, охлаждённый до криогенной температуры (около −162 °C) и переведённый в жидкое состояние для хранения и транспортировки. По химическому составу СПБТ идентичен природному газу: основу составляет метан (CH₄), доля которого обычно составляет 85–98 %, остальное приходится на этан, пропан, бутан и примеси азота и углекислого газа. В отличие от компримированного природного газа (КПГ), который хранится под давлением 200–250 бар, СПБТ находится в криогенных ёмкостях при давлении близком к атмосферному, что позволяет хранить значительно больший объём топлива при меньших габаритах бака.

¶Свойства и характеристики

Плотность СПБТ в жидком состоянии составляет около 420–450 кг/м³, что примерно вдвое превышает плотность КПГ при давлении 200 бар. Объёмная теплота сгорания СПБТ примерно в 2,4 раза выше, чем у КПГ, и близка к таковой у дизельного топлива. Это ключевое преимущество криогенного топлива: транспортное средство может проезжать на одном заправочном объёме расстояния, сопоставимое с дизельным автомобилем.

Криогенные свойства СПБТ определяют требования к оборудованию:

• Температура хранения — от −160 до −162 °C. Для поддержания этой температуры используются двухстенные вакуумные изолированные баки (типа «термос»).
• Кипение — при атмосферном давлении СПБТ кипит при −161,5 °C, поэтому при нагреве бака происходит испарение (кипение) топлива и рост давления. Для предотвращения чрезмерного повышения давления применяются предохранительные клапаны и системы испарительного газа (BOG — boil-off gas).
• Удельная теплота сгорания — около 50 МДж/кг, что выше, чем у бензина и дизельного топлива (42–44 МДж/кг), но ниже по объёмной мере в баке.

¶Производство и инфраструктура

СПБТ получают на газоперерабатывающих заводах и терминалах регазификации из природного газа, добываемого из месторождений. Технология включает несколько стадий очистки от примесей (CO₂, H₂O, сернистых соединений), последующего охлаждения по каскадному циклу или методом расширения Джоуля — Томсона до криогенных температур и хранения в криогенных резервуарах.

Транспортировка СПБТ осуществляется криогенными танкерами — морскими, железнодорожными и автомобильными. Крупные морские газовозы (LNG carriers) перевозят от 20 000 до более чем 265 000 м³ СПБТ в теплоизолированных цистернах сферической или мембранной конструкции. В России основные производители СПБТ — «Новатэк» (заводы «Ямал СПГ» на полуострове Ямал и «Арктик СПГ-2» в районе Утреннего месторождения) и «Газпром СПГ» (завод «Сахалин-2» на острове Сахалин).

Для заправки транспорта используются специализированные станции. СПБТ-станции подразделяются на:

• Терминальные — крупные комплексы, принимающие топливо по железной дороге или морю, с резервуарным парком большой ёмкости.
• Стационарные — городские заправочные комплексы с криогенными резервуарами ёмкостью от 30 до 150 м³.
• Мобильные — заправочные модули на базе криогенных цистерн, разворачиваемые на существующих АГНКС или при предприятиях.

¶Применение в транспорте

Основная область применения СПБТ — крупнотоннажный транспорт: магистральные грузовые автомобили, городские автобусы, железнодорожные локомотивы, речные и морские суда. В странах Европы (Норвегия, Швеция, Германия) СПБТ активно используется для междугородних перевозок: компании Scania, Volvo и Mercedes-Benz выпускают магистральные тягачи на СПБТ с запасом хода до 1000–1600 км.

В России внедрение СПБТ в транспорт началось в 2010-е годы. Компания «Газпром топливо» развивает сеть заправочных станций СПБТ на базе существующих АГНКС. В 2021 году «Росатом» и «Газпром нефть» запустили проекты по использованию СПБТ на внутреннем водном транспорте и в городском транспорте. Крупнейшие российские проекты по СПБТ связаны с программой газификации транспорта в рамках нацпроекта «Энергия экономики роста».

¶Преимущества и ограничения

К достоинствам СПБТ относятся:

• высокая плотность запаса топлива и большой запас хода;
• снижение выбросов CO₂ на 15–20 % по сравнению с дизелем и почти на 30 % — по сравнению с бензином;
• практически полное отсутствие сажевых частиц и сернистых соединений;
• стоимость топлива, как правило, ниже, чем у дизеля.

Ограничения связаны со сложностью и стоимостью криогенного оборудования: криогенные баки дороже компримированных, требуют периодического технического обслуживания вакуумных рубашек, а заправочная инфраструктура развита слабее, чем сеть АЗС. Испарение топлива (BOG) при простое создаёт необходимость в системах утилизации или повторного сжижения.

¶СПБТ и другие виды газового топлива

¶Экологические аспекты

Использование СПБТ в транспорте позволяет сократить выбросы оксидов азота (NOₓ) на 80–90 % и практически исключить выбросы твёрдых частиц по сравнению с дизельным топливом. Утечки метана при производстве и транспортировке СПБТ остаются предметом дискуссий: метан является парниковым газом с потенциалом глобального потепления в 25–28 раз выше CO₂ за 100-летний период, поэтому эффективность экологических преимуществ зависит от полноты утечек по всей цепочке поставки.

Источники:

• ГОСТ Р 54968-2012 «Топливо для транспортных средств на сжатом природном газе. Технические условия»
• МАФТЭК (МАФТЭК) / UN ECE R110 — типовое одобрение компонентов систем на сжатом и сжиженном природном газе
• Данные Газпром нефти, Новатэк о производстве СПБТ
• Отчёты Международного энергетического агентства (IEA) по газовому топливу в транспорте