Газ (фр. Gaz, від грец. Chaos - хаос), агрегатний стан речовини, в якому воно рівномірно заповнює весь наданий йому об'єм.
У тридцяті роки минулого століття англієць Барнетт отримав патент на газовий двигун, а в 1860 році француз Е. Ленуар побудував мотор, що працює на суміші повітря і газу. Такий вибір пального нікого не здивував - бензину ще не було.
Бензин як пальне був використаний через два десятиліття, коли Г. Даймлер створив бензиновий двигун внутрішнього згоряння. Бензиновий мотор замінив коня в перших «самохідних колясках» - автомобілях.
Масове поширення кількості автомобілів зажадав значного збільшення обсягів виробництва бензину. Про газ як про можливе моторне паливо надовго забули. Лише через 100 років після Барнетта, в кінці тридцятих років нашого століття, відродилася думка про його використання. Тоді з'явилися перші газогенераторні автомобілі. Газ вироблявся в топці, а звідти подавався в двигун.
Бензин дорожчає, і сьогодні його намагаються замінити. І природним газом, і синтезованими газами і рідинами, наприклад - спиртом, який женуть із самої різної сировини: від очерету до апельсинових кірок.
Всі ці види палива менш небезпечні для навколишнього середовища, ніж бензин.
Октанове число 105?
Дослідження спростували усталену думку, що використання газу замість бензину - вимушена міра. Газове паливо згорає повніше, тому концентрація окису вуглецю у вихлопі газового двигуна в кілька разів менше.
Автомобіль на бензині викидає в атмосферу сірчистий газ, який утворюється від згоряння сірчистих компонентів палива, і тетраетилсвинець. У природному газі сірки, як правило, немає, а тому у вихлопах газового двигуна немає ні сірчистого газу, ні сполук свинцю.
У відпрацьованих газах двигуна внутрішнього згоряння через неповного згоряння палива міститься і окис вуглецю (СО) - токсична для людини речовина.
І газові, і бензинові автомобілі викидають в атмосферу однакову кількість вуглеводнів. Для здоров'я людини небезпечні не самі вуглеводні, а продукти їх окислення. Двигун, що працює на бензині, викидає порівняно легко окислюються речовини - етил і етилен, а газовий двигун - метан, який з усіх граничних вуглеводнів найбільш стійкий до окислення. Тому вуглеводневий викид газового автомобіля менш небезпечний (див. Рис. 1.5 книги «Джерела енергії»).
Газ як моторне паливо не тільки не поступається бензину, але і перевершує його за своїми властивостями.
Двигун внутрішнього згоряння автомобіля працює по класичному чотирьохтактному циклу. Газоподібна суміш повітря і палива всмоктується в циліндр двигуна, стискається поршнем, запалюється іскрою, тисне на поршень і рухає шатунний механізм, а потім викидається з циліндра.
Чим сильніше можна стиснути паливо без виникнення детонації *, тим більше потужність двигуна. Антидетонаційну здатність палива визначають октановим числом. Чим воно вище, тим краще паливо. Середнє октанове число природного газу - 105 - недосяжно для будь-яких марок бензину.
* Детонація [лат. detonare прогриміти] - поширення полум'я в речовини зі швидкістю, що перевищує швидкість звуку в даній речовині.
Двигун внутрішнього згоряння працює на суміші повітря й палива. Для запалення суміші потрібна певна концентрація палива. Газ, в порівнянні з бензином, горить при менших концентраціях, тобто при більш «бідних» сумішах. У разі підвищення концентрації газу і збагачення суміші можна домогтися збільшення потужності двигуна. Збіднюючи суміш, навпаки, можна знизити потужність. Виникає можливість зміною складу суміші регулювати потужність двигуна: газ як паливо значно «послушнее» бензину.
Експлуатація показала, що автомобілі на газі більш витривалі - у півтора-два рази довше працюють без ремонту. При згорянні газу утворюється менше твердих частинок і золи, що викликають підвищений знос циліндрів і поршнів двигуна. Крім того, масляна плівка довше тримається на металевих поверхнях - її не змиває рідке паливо, і, нарешті, газ практично не викликає корозію металу.
Незважаючи на численні переваги природного газу, закривати заправні станції і викидати бензинові каністри ще рано.
У переході на газове паливо є свої складності. Так, наприклад, щільність природного метану в тисячу разів нижче щільності бензину. Тому, якщо заправляти автомобіль метаном при атмосферному тиску, то для рівного з бензином кількості палива знадобиться бак в 1000 разів більше. Щоб не возити величезний причіп з паливом, необхідно збільшити щільність газу. Це можна досягти стисненням метану до 20. 25 МПа (200 250 атмосфер). Для зберігання в такому стані використовуються спеціальні балони, які встановлюються на автомобілях.
Природний газ-метан здатен різко зменшувати обсяг (в 600 разів) при його низькотемпературному зрідженим. Такий рідкий газ можна перевозити в спеціальних «бензобаках» при тиску не більше 6 атмосфер (тиск води у водопровідному крані). Є безліч технічних розробок і патентів по реалізації такої технології отримання рідкого метану. У всьому світі вже виробляється і споживається багато мільйонів тонн охолодженого (до температури близько -120 ° C) метану. Найбільшими виробниками є Індонезія, Алжир, Лівія, США, Норвегія і т.д. Для перевезення використовуються танкери-метановози водотоннажністю до 120 000 тон (Японія). Продуктами повного згоряння метану є нешкідливі речовини - вуглекислий газ і вода. Саме тому ми не відчуваємо незручностей на наших кухнях, де іноді цілий день горять газові (метанові) пальники.
Пропан-бутан
Пропан-бутан - синтетичне паливо. Його отримують з нафти і сконденсованих нафтових попутних газів. Щоб ця суміш залишалася рідкою, її зберігають і перевозять під тиском в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобалонна апаратура для зрідженого пропан-бутану трохи простіша. Процес заправки машин на газонаповнювальних станціях нескладний і дуже схожий на заправку бензином.
По своїх властивостях зріджений пропан-бутан майже не відрізняється від стисненого природного газу. Те ж високе октанове число, ті ж непогані екологічні та експлуатаційні показники. Є у зрідженого пропан-бутану й перевага перед метаном - 225 літрів цього пального вистачає на пробіг близько 500 кілометрів, а метану, що міститься у восьми балонах - на вдвічі менший. На зрідженому газі працює вдвічі менше машин, ніж на стиснутому і ось чому. Пропан-бутану одержують в 20. 25 раз менше, ніж добувають природного газу.