МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПОЛНОГО ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА СИЛОВОЙ УСТАНОВКИ, РАБОТАЮЩЕЙ НА АЛЬТЕРНАТИВНЫХ МОТОРНЫХ ТОПЛИВАХ, ПОЛУЧЕННЫХ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА

С помощью методологии полного жизненного цикла (ПЖЦ) можно получить наиболее точную технико-эколого-экономическую оценку эффективности применения альтернативных топлив, которую целесообразно проводить с учётом всех стадий жизненного цикла: добычи сырья, его транспортировки, получения топлив, вспомогательных процессов получения топлив и электроэнергии, а также использования моторных топлив в силовых установках. На основании потребления альтернативных топлив на транспорте, а также учитывая преимущества природного газа (ПГ) среди других альтернативных топлив, можно утверждать, что его применение наиболее перспективно. Это обусловлено большими разведанными запасами ПГ, а также возможностью существенного сокращения выбросов вредных веществ при его сжигании в двигателе внутреннего сгорания в сравнении с использованием топлив иного происхождения. Возможно непосредственное использование ПГ, а также получение из него других альтернативных топлив. Учитывая существующие методики оценки показателей силовых установок и топлив в ПЖЦ, а также требования международных стандартов по оценке экологической безопасности продукции в ПЖЦ (ГОСТ Р ИСО 14040 - 14043), решалась задача создания математических моделей, описывающих материальные и энергетические потоки для различных альтернативных моторных топлив. Разработаны математические модели ПЖЦ силовой установки, работающей на моторных топливах, получаемых из природного газа: компримированном природном газе, сжиженном природном газе, метаноле, диметиловом эфире (ДМЭ), синтетическом дизельном топливе и водороде. В частности, в данной статье более подробно представлена математическая модель ПЖЦ силовой установки, работающей на ДМЭ. Математическая модель позволяет рассчитывать энергетические и материальные потоки в ПЖЦ силовой установки, определять расход затрачиваемых природных ресурсов, энергии, выбросы вредных веществ в окружающую среду, сравнивать различные виды топлив и выбирать наиболее эффективные с учётом ПЖЦ.

полный жизненный цикл, силовая установка, альтернативные топлива, математическая модель, материальный и энергетический поток

1. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13.05.2013 № 767-р «О расширении использования природного газа в качестве моторного топлива».

2. Корнилов Г.С., Козлов А.В., Фам Хыу Тан. Математическая модель полного жизненного цикла природного газа // Приводная техника. - 2006. - № 5. - С. 13-18.

3. Козлов А.В., Теренченко А.С., Систер В.Г., Иванникова Е.М. Математическая модель полного жизненного цикла биодизельного топлива // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2009. - № 5. - С. 34-36.

4. Wang M.Q., Huang H.S. A full fuel-cycle analysis of energy and emissions impacts of transportation fuels produced from natural gas center for transportation research. - Argonne, Illinois, USA: Argonne National Laboratory, 1999. - 114 p.

5. Odeh N., Hill N., Forster D. Current and future lifecycle emissions of key ‘Low Carbon’ technologies and alternatives. - Ricardo-AEA Ltd, Gemini Building, Harwell, Didcot, OX11 0QR, UK, 2013. - 187 p.

6. Nylund N.-O., Koponen K. Fuel and technology alternatives for buses. Overall energy efficiency and emission performance. VTT Technology 46, Espoo. -Finland, 2012. - 294 p. + app. 94 p.

7. Coulson G., Stobart R. Life-cycle analysis and the fuel cell car // SAE paper. - 2000. - № 2000-01-1485. -4 p.

8. DiCarlo S., Serra R., Foglia G. Application of LCA methodologies in the automobile sector: two Fiat Auto experiences // SAE paper. - 1997. - № 971203. - 12 p.

9. Kaniut C., Cetiner H., Franzeck J. Life cycle assessment of a complete car the Mercedes-Benz approach // SAE paper. - 1997. - № 971166. - 8 p.

10. Petrov R.L., Kabanova O.N. Application of life cycle assessment methodology for comparative LADA automobiles // SAE paper. - 2000. - № 2000-01-1492. -7 p.

11. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Промышленно-транспортная экология / Под ред. В.Н. Луканина. - М.: Высшая школа, 2001. - 273 с.

12. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Снижение экологических нагрузок на окружающую среду при работе автомобильного транспорта // Итоги науки и техники ВИНИТИ. Автомобильный транспорт. -1996. - Т. 19. - С. 1-340.

13. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Методика оценки уровня экологической безопасности АТС // Совершенствование автомобильных и тракторных двигателей: Сб. науч. тр. - М.: МАДИ, 1992. - С. 9-17.

14. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Экологически чистая энергоустановка: понятие и количественная оценка // Итоги науки и техники ВИНИТИ. Автомобильный и городской транспорт. - 1994. - Т. 18. -С. 1-140.