Обсуждая вопрос использования сжатого природного газа (КПГ — метанового типа) в качестве топлива для автомобилей, важно напомнить, что одним из ключевых аспектов, влияющих на эффективность его применения, считается пробег автомобиля на одной заправке (см. «Рейс» № 9 за 2007 г. «Газовый переход»). Полностью исключить или снизить воздействие этого фактора, а также расширить радиус действия автогазозаправочной станции (АГНКС) до примерно 100 км и повысить её загрузку удается за счет применения мобильных установок — передвижных газозаправщиков (ПАГЗ).
Мобильный газозаправщик — это специальное транспортное средство, оборудованное газобаллонной установкой и системой раздачи с тем, чтобы заправлять газобаллонные автомобили и обеспечивать сам ПАГЗ необходимым топливом. В дополнение к этому используют разнообразные технические устройства для увеличения емкости, повышения эффективности заправки и сбора газа (включая дожимные компрессоры, гидронасосы и др.).
Конструкции и серии ПАГЗ изначально разрабатывались опытно-конструкторским бюро Московского газоперерабатывающего завода. Совместно с опытным предприятием, Центральным научно-исследовательским автомобильным и автомоторным институтом (НАМИ), были созданы экспериментальные образцы. В таблице представлены технические параметры основных автопоездов этого семейства. В 1985–1986 годах партия таких ПАГЗ, изготовленная заводом «Туламашгаззавод», прошла тестовые испытания и опытную эксплуатацию в рамках АГНКС № 1 в Москве.
Массовое производство ПАГЗ стартовало в 1988 году — совместными усилиями Сумского машиностроительного научно-производственного объединения и Свесского насосного завода (Украина). На сегодняшний день мобильные газозаправщики производятся по индивидуальному заказу различными компаниями, включая ООО «Сургутгазпром», ООО «Уралтрансгаз», ЗАО «Автосистема», ОАО «Казанское конструкторское бюро «Союз»» и другие предприятия.
Использование и сопровождение ПАГЗ могут осуществляться как организациями, управляющими АГНКС, так и транспортными компаниями или другими структурами, в зависимости от интересов и возможностей. Их затраты лягут на плечи указанных предприятий. Поскольку выгоды от внедрения ПАГЗ могут проявляться у каждого из них, применяется принцип диверсифицированного распределения затрат, о котором говорилось ранее (см. «Рейс» № 9 за 2007 г.).
Целесообразность применения ПАГЗ с позиции экономических интересов автотранспортных предприятий требует анализа с целью выявления условий, обеспечивающих их эффективное использование. Разработанный автором метод оценки целесообразности использования ПАГЗ автотранспортным предприятием предполагает в качестве критерия себестоимость перевозок, выполняемых автомобилями, работающими на КПГ, при мобильном способе заправки. Себестоимость изменяется под воздействием двух разнонаправленных факторов: увеличивается в связи с ростом затрат на заправку топливом (затраты на эксплуатацию ПАГЗ) и уменьшается в результате сокращения непроизводительных (холостых) пробегов на заправку газом.
Дополнительные расходы на заправку прямо пропорциональны затратам на приобретение и эксплуатацию ПАГЗ и обратно — зависят от объема топлива, закачиваемого в газобаллонные автомобили за определенный промежуток времени. Исходной базой для расчетов служат конструктивные параметры, стоимость ПАГЗ, условия эксплуатации и организация процесса заправки.
В случае известности таких параметров КПГ (давление, температура, химический состав) и схемы заправки (число секций ПАГЗ, коэффициент опустошения), объем газа, заправляемого за один цикл, определяется массой и габаритами газобаллонной установки: они ограничены грузоподъемностью транспортного средства, расчетными осевыми нагрузками и габаритами шасси. Что означает, чтобы увеличить емкость заправки, рекомендуется применять грузовые седельные тягачи с полуприцепами максимальной грузоподъемности, особенно учитывая перевозимый парк и дорожные условия.
Для расчетов выбран ПАГЗ модели 2500-25, основанный на автопоезде с седельным тягачем КАМАЗ 54118 и полуприцепом ЧМЗАП 99874 («Казанское конструкторское бюро «Союз»»). При давлении 19,6 МПа, в соответствии с ГОСТ 27577-2000, и коэффициенте опустошения 0,58 (без дожимного компрессора), объем газа, который можно закачать за один круг, составит около 1600 м3. При использовании дожимных устройств этот показатель повышается до 2350 м3, благодаря коэффициенту опустошения 0,85.
Для определения режима работы ПАГЗ берутся параметры потребности автопарка газобаллонных транспортных средств и расстояния до транспортных предприятий или заправочных площадок, что влияет на схемы эксплуатации установки. Основные переменные — число полуприцепов и время работы в сутки, а также расстояние между АГНКС и цеховыми или заправочными площадками — определяют диапазон возможной производительности оборудования и сопутствующих затрат.
На основе этих данных предлагается построить номограммы, позволяющие визуально определить, как меняется эффективность работы ПАГЗ в зависимости от режимов эксплуатации. На рис. 1 показана типовая графическая схема для оценки количества ездок, пробега и затрат на эксплуатацию.
Этот метод расчетов позволяет определить, как меняется удельная стоимость транспорта в зависимости от объема газа, необходимого обслуживаемому парку. В частности, графики, представлены на рис. 2, показывают эффект при различных ценах на ПАГЗ и графиках работы по времени.
При выборе варианта организации работы ПАГЗ необходимо учитывать наличие для каждого из них минимального уровня затрат. Возможность реализации этого уровня определяется степенью соответствия производительности ПАГЗ суточной потребности в газе парка обслуживаемых газобаллонных автомобилей. Отклонение в любую сторону вызывает резкий рост затрат. Если потребность в газе уменьшается, то при практически неизменных абсолютных (валовых) затратах производительность ПАГЗ недоиспользуется, что приводит к увеличению удельных затрат (См. рис. 2). Рост потребности в газе требует перехода к варианту с большей производительностью ПАГЗ (за счет увеличения их количества, времени работы или использования ПАГЗ с большим объемом газобаллонной установки) и, следовательно, более высокими абсолютными затратами.
Для выбора наиболее оптимального варианта работы ПАГЗ создана специальная номограмма, которая помогает оценить возможные параметры, исходя из технических ограничений по пропускной способности станций и их степени заполнения в разное время суток.
Важность снижения себестоимости перевозок газобаллонных машин зависит от удаленности АГНКС и эффективности работы автотранспортных предприятий, поскольку она влияет на непроизводительный пробег и эксплуатационные расходы. На графиках показаны существенные различия в эффективности применения ПАГЗ для разных моделей авто. Например, при заправке ГАЗ-3302 ПАГЗ оптимальна практически в любом случае независимо от удаленности станции. В противоположность этому, для ГАЗ-3302 и ЗиЛ-431610 снижение издержек возможно лишь при расстоянии свыше 15-27 км до АГНКС.
Это подчеркивает, что ключевым фактором эффективности использования ПАГЗ выступает структура автопарка газобаллонных автомобилей, а также то, насколько точно учитываются в решениях экономические риски, связанные с возможными колебаниями в стоимости и условиях эксплуатации.
Анализ фактических затрат и объемов перевозок, выполненных с помощью газобаллонных машин, позволяет предсказать экономические последствия внедрения ПАГЗ и снизить связанные с этим риски. В результате можно принимать более обоснованные решения относительно организации заправки, учитывая особенности конкретного автотранспортного предприятия.
В 1991 году д.т. н., профессор Д.Т. Аксенов (МИНГ им. И. М. Губкина) предложил инновационный конструктивный подход и технологию заправки — так называемый «жидкий поршень». Эта система позволяет осуществлять заправку ПАГЗ при давлении газа 7,5 МПа и ниже, что дает возможность подключаться к компрессорным станциям и газораспределительным узлам магистральных газопроводов. В рамках исследований был определен перспективный участок использования ПАГЗ, заправляющихся на КС и ГРС, для обслуживания автотранспорта, сельскохозяйственной техники и стационарных объектов без собственной газовой сети.
Понятием «полигон использования ПАГЗ» обозначается совокупность газобаллонных авто, функционирующих на КПГ, предназначенная для обслуживания на определенной территории. При этом главным условием является экономическая заинтересованность участников. В отношении автотранспортных предприятий детали уже освещались в опубликованных материалов (см. «Рейс» № 9 за 2007 г.).
Территории с действующими или планируемыми АГНКС делятся на два анклавных участка: «А» — зону, где используется только КПГ, и «Б» — города и населенные пункты, где задействуются как КПГ, так и сжиженные углеводородные газы (СУГ, пропан-бутановые смеси). Это делается для оптимизации парка транспортных средств и сокращения числа моделей автомобилей, которые могут быть переведены на КПГ.
Для станций, заправляющихся на КС и ГРС, радиус действия ограничен предельной удаленностью — зона определяется окружностью с радиусом Rmax. В случае с АГНКС, обслуживающими станции, необходимо исключить из зоны те автомобили, которые заправляются на той же станции; графически это выражается в виде кольца с внутренним радиусом Rmin, исключающего зоны обслуживания собственных заправок станции, и внешним Rmax.
Как было отмечено ранее, с точки зрения экономических факторов, минимальное расстояние для автотранспортных предприятий (АТП) составляет 10–15 км. Максимальное расстояние, равное 100 км, было определено расчетным путем (время работы – 8 часов, средняя скорость – 30 км/ч, время на заправку – 2 часа). Для оценки потенциального числа газобаллонных автомобилей, которые могут заправляться сжиженным природным газом (КПГ) на автогазонаполнительных станциях (АГНКС), были выбраны 49 регионов России, где функционируют такие станции. Анализ был сосредоточен на этих территориях, принимая во внимание наличие более или менее развитой инфраструктуры для эксплуатации газобаллонных автомобилей, включая АТП, пункты переоборудования, сертификацию оборудования и проверку баллонов.
Для обеспечения высокой точности расчетов была принята экономически обоснованная доля перехода на КПГ для автомобилей базовых моделей по подполигону «Б», что оставляет возможность для дальнейшего развития использования сжиженного углеводородного газа (СУГ) в соответствующих регионах. Также были учтены выводы о нецелесообразности использования газобаллонных автомобилей в АТП, где парк насчитывает менее 100 машин.
Схема магистральных газопроводов позволяет определить расположение компрессорных станций (КС) и газораспределительных станций (ГРС) на исследуемых территориях, где может быть организована заправка ПАГЗ. Учитывая многократное перекрытие зон действия ПАГЗ, было выбрано графическое представление решения. На рисунках 4–6 представлены результаты такого подхода для трех областей (Воронежская, Тюменская и Волгоградская), которые достаточно полно иллюстрируют размещение указанных объектов в различных экономических регионах. Размеры кругов на рисунках зависят от выбранных масштабов изображений областей.
Расчеты показали, что действующие АГНКС могут быть полностью загружены только в 9 регионах (Красноярский край, Кировская область, Костромская область, Новосибирская область, Пензенская область, Псковская область, Тюменская область, Ульяновская область, Ярославская область). В этих субъектах Российской Федерации необходимо в первую очередь организовать заправку ПАГЗ на КС и ГРС, в то время как в остальных регионах заправка ПАГЗ может осуществляться на АГНКС. На основе проведенных расчетов общая потребность в ПАГЗ была оценена в диапазоне 15–20 тысяч, учитывая потребности нетранспортных пользователей в России.
Дополнительные аспекты организации ПАГЗ
Для повышения эффективности эксплуатации ПАГЗ рекомендуется внедрять системы автоматического управления и мониторинга их работы, что позволяет своевременно выявлять возможные отклонения и минимизировать затраты на обслуживание. Также важно учитывать сезонные изменения характеристик потребности в газе, особенно в регионах с выраженными климатическими особенностями, чтобы своевременно корректировать режим работы станций.
Еще одним важным направлением является развитие инфраструктуры для заправки ПАГЗ, включая строительство мобильных станций и платформ для быстрой переустановки оборудования — это позволит быстрее и дешевле масштабировать сеть без необходимости существенных капиталовложений. Внедрение современных технологий восстановления и регенерации газовых потоков существенно снижает операционные расходы и повышает экологическую безопасность.
Обоснованный подбор параметров ПАГЗ и их комбинирование с различными моделями автотранспорта позволяет наиболее рационально использовать ресурсы, обеспечивая баланс между затратами и доступностью топлива. В перспективе внедрения автоматизированных систем управления можно ожидать значительное повышение эффективности эксплуатации ПАГЗ и снижение их стоимости для автотранспортных предприятий.
Экономический анализ и окупаемость инвестиций в ПАГЗ
Начальные вложения в установку стационарных газозаправочных пунктов колеблются в диапазоне от 1,2 до 2 миллионов рублей на один объект, в зависимости от географического расположения и оборудования. Расчет срока окупаемости основывается на среднем потреблении с каждым клиента – порядка 15-20 литров сжатого топлива в день, что позволяет достигнуть внутренней нормы доходности за 18–24 месяца.
Средний объем продаж на оборудованное предприятие составляет порядка 3000–5000 литров ежемесячно. При цене продажи 25 рублей за литр, выручка составляет 75 000–125 000 рублей. Учитывая постоянные расходы на обслуживание и амортизацию оборудования в размере 15 000–20 000 рублей в месяц, чистая прибыль превышает 55 000 рублей в месяц по приращенной точке безубыточности.
Операционные издержки включают затраты на электроэнергию, техническое обслуживание и логистику, что в сумме не превышает 25% от дохода. Это позволяет достичь уровня окупаемости не более двух лет при стабильном спросе и отсутствии значительных ценовых скачков на сжатый газ.
Рассмотрение инвестиционного проекта необходимо проводить с учетом местных тарифов, уровня конкуренции и потенциальных точек входа. В регионах с высокой плотностью населения и дефицитом заправочных станций окупаемость сокращается до года, при этом начальные вложения снижаются за счет использования более компактного оборудования или аренды площадки.
Для повышения рентабельности рекомендуется заключать долгосрочные соглашения с корпоративными клиентами и развивать дополнительные услуги, такие как обслуживание автотранспорта крупными партиями. Также важно регулярно отслеживать техническое состояние компонентов системы для избегания простоя и дополнительных затрат.
Экологические преимущества использования ПАГЗ и их влияние на конкурентоспособность автотранспортных компаний
Применение пропана сжиженного в транспортных средствах значительно снижает содержание вредных выбросов по сравнению с традиционными видами топлива. В частности, использование газового топлива уменьшает выбросы оксидов азота (NOx) на 15-20%, вредных частиц – на 25-30%, а также способствует снижению уровня диоксидов углерода (CO2) примерно на 10-15% в процессе сжигания.
На практике это приводит к более строгому выполнению экологических стандартов и нормативов, что позволяет компаниям избегать штрафных санкций и расширяет возможности для участия в государственных и международных программах по стимулированию экологического транспорта. В результате автотранспортные фирмы, внедряющие технические решения на базе пропана, демонстрируют свою ответственность перед обществом и экологическими инициативами, повышая репутацию среди клиентов и партнеров.
Использование сжиженного газового топлива сокращает износ двигателей и компоненотов транспортных средств за счет более чистого сгорания, что позволяет снижать эксплуатационные издержки и увеличивать срок службы автотранспорта. Эти показатели непосредственно влияют на снижение затрат и повышение прибыльности, что особенно ценно в условиях конкуренции на рынке грузоперевозок.
Внедрение экологически чистых решений способствует доступу к льготным тарифам, налоговым послаблениям и субсидиям со стороны государственных органов, что дополнительно повышает общую рентабельность бизнеса. Более того, растущий спрос на экологически ориентированные перевозки стимулирует развитие инновационных технологий и инфраструктурных решений, обеспечивая конкурентные преимущества на долгосрочной основе.
Обеспечение экологической ответственности через использование природного газа позволяет компаниям укреплять лояльность клиентов, ориентированных на устойчивое развитие и охрану окружающей среды. Такой подход способствует формированию долгосрочных партнерских связей и повышению рыночной стоимости бизнеса.
