Аспекты бункеровки судов КПГ в Финском Заливе. Оптимизация

Аспекты бункеровки судов КПГ в Финском Заливе.
Оптимизация рентабельности заправки в условиях моря спецсудами -заправщиками КПГ-215 атм с КС
«Портовой» судов, следующих в Усть-Лугу и С.-Пб или из них, включает (сравни аналогию привычных
бензовозов на уборочной на Юге в пределах разумного транспортного плеча от КС «Береговой» с КПГ-250
атм [1] ), в частности, аспекты штормов и трубопроводов высокого давления от проходящих рядом с
портами магистральных газопроводов с давлением около 75 атм (а таковые имеются, в отличие от, напр.,
Таллина) для предварительной бункеровки судов перед выходом в море. По карте видно, что заправщик с КС
«Портовой должен выдвигаться на маршруты судоходства близко к Лужской губе, создающей естественное
укрытие от штормов, возможно и с наличием островов вблизи как естественных волноломов.
Напр., ж/д паром Усть-Луга --Балтийск- Заснитц (ФРГ, терминал Мукран на о. Рюген [2] c 08июня 2012)
выходит из порта Усть-Луга курсом на ФРГ. Предположим, что бункеровка - 90 т КПГ с объемом бункера из
нескольких секций в 550 куб. м (на 1 кг КПГ-215 атм~ 6 л сосудов под давлением). Какой смысл везти с КС
«Портовой» через весь Залив эти 30 т, когда ими возможно заправиться в порту, ведь 70-75 атм- это треть от
215 с КС «Портовой»? Зачем нам гнать природный газ к КС «Портовой», там капитально очистить и сжать,
а затем везти обратно на заправщике? Мы уже описывали в сообщении «Газификация II Финляндии»
технологию ступенчатого наполнения [3].
Заправщик, напр., на 1500 т КПГ- 215 атм с базовыми баллонами (Вот эта стандартная база: нижние 2 фото:
http://rugasco.ru/transportation-storage-system/ (Диаметр 1,08 м; Длина 11,6 м; Рабочее давление 250 бар; Объем воды 8 510
л. Вес 2 400 кг. КПГ (CNG) вес 1 845 кг). Судно-заправщик (напр., полый "Мистраль"?) напичкать такими баллонами, как
сигарную коробку сигарами) общим объемом более 9 000 куб. м (на 1 кг КПГ-215 атм~ 6 л сосудов под
давлением) с учетом технологических конструкций компоновки и т.д. будет иметь 1500/ 1,845= 815 штук, то
есть целую пневмосистему из 815 секций-элементов под управлением, естественно, компьютера.
Но из-за фактора композитности-неоднородности, включения- создания в схеме концентраторов
напряжения с радиаторами в общем парке баллонов (хорошо бы с металлическими лейнерами при их
наличии практически с нулевым температурным коэффищиентом как цельный проводник тепла и холода с
вентилями и трубопроводами технологической обвязки-оснастки?) совсем без цельнометаллических
сосудов под давлением, безразличных к широкому диапозону концентраций напряжений- тепловых усадок
и расширений, при всей их большей увесистости нельзя!
Поскольку двигатели судна работают на чистом метане, то выхлопные газы- пары воды и углекислый газ
тяжелее воздуха, направляемый в отсеки с баллонами как залог пожарной безопасности, также для
регулируемого технологического подогрева [3 (см. в конце )] секций баллонов. Сам метан намного легче
воздуха и при первой возможности устремится вверх и убежит (не лужа и пары разлитого бензина), его
накопление в среде воздуха взрывопожароопасно в закрытых помещениях.
Вот ж/д паром на ФРГ подошел, его надо дозаправить на 60 т.
Задача логистики: открываем блок баллонов №1 с начальным давлением 215 атм в бункер парома под 70
атм. По соотношению объемов блока баллонов и бункера давление выравнивается, скажем на 85 атм.
Отключаем блок № 1 с остаточным давлением 85 атм, включаем блок №2 с 215 атм. Опять выравнивание,
скажем, на 100 атм, отключаем блок № 2 с остаточными 100 атм. И так далее, пока на пароме не станет
примерно 210 атм, а на заправщике не образуется «лестница» из блоков баллонов под разными
давлениями, притом состав этих блоков каждый раз определяет компьютер, учитывая, напр., объемы
секций бункера и давление в них очередного судна и курс в порты или, наоборот, из портов.
Ведь надо опорожнить баллоны максимально, а для этого требуются пустые секции бункера с остаточным
околонулевым давлением, чтобы уж верно хватило на путь до порта. Подключаем требуемое количество
баллонов с минимальным давлением и опорожняем их. Напр., паром, имея несколько секций бункера,
тоже создает «лестницу», пусть и с минимальным перепадом давлений в них. Понятно, что двигатели судна
непосредственно снабжаются метаном из особой емкости, в к-рой редукторами поддерживается
постоянное давление подачей газа из других секций.
Варианты: А) судно, идущее в порт (Усть-Луга, С-Пб) подошло на место заправки с разумным
околонулевым остатком КПГ в бункере, дозаправилось на остаток пути в порт, практически полностью
опорожнив несколько баллонов заправщика (которому тоже надо будет опять на заправку к КС «Портовая»
через весь Залив на остатках КПГ).
Б) Судно, напр., ж/д паром заправившись предварительно в порту на треть, дозаправляется под свои нужды
заправщиком.
Ж/д паром точно в обоих направлениях идет груженый, но есть резон, напр., заправить автомобили по пути
в ФРГ под давлением 215 атм, потому что в ФРГ с подобным давлением будут проблемы, как и вагоны для
бункеровки тепловозов. Обратно бункеровка легкодоступна КПГ-100-110 атм (давление на немецком конце
Трубы Nord Stream’а ), но в случае проблем судно-заправщик может и выдвинуться навстречу.
[1] См. фото TITAN Система предназначена для перевозки газов автомобильным транспортом на 7 380 кг КПГ под
давлением 250 атм http://rugasco.ru/transportation-storage-system/ Как и привычный бензовоз (мобильную
заправочную станцию) можно подогнать в любое место без дорогущей и хлопотной проблемы подключения к
газопроводу, которого на оживленной трассе рядом с комбайнами и вывозящими зерно машинами на полях может и не
оказаться. Основная часть цены ГБО (газобаллонного оборудования автомобиля) приходится на баллон(ы), но ведь
комбайн работает месяца 2 в году и их можно переставить. И, если рядом есть магистральный газопровод на 75 атм, то
прямой резон заправить комбайн и т. п. предварительно оттуда, а потом нарастить давление уже под 250 атм
привозного с КС "Береговой" за 300-400 км хорошей дороги. Вариант ж/д: Вагон-бункер (11,5 т КПГ-250 атм) доставят
куда захотят, подгонят да заправят пару автоприцепов (модуль из 4- баллонов на 7,38 т), порожний вагон же- на МегаГНКС «Береговую» за новой партией груза КПГ.
Цит. "Стоимость КПГ заметно меньше (вдвое?-Т.В.), и, по расчетам Volkswagen, пробег в 100 км обойдется хозяину
модели Touran EcoFuel меньше чем в €5, ведь средняя стоимость КПГ чуть ниже €1 за 1 кг. Бензин (1 кг~ 1,28- 1,43 л.Т.В.) сегодня стоит в Германии более €1,5 за 1 л, так что обычный Touran потратит на тот же пробег €9,9 — вдвое
больше! Но все же чтобы окупить повышенную цену EcoFuel, необходим пробег в 44 тыс. км. Поэтому основными
потребителями таких автомобилей Volkswagen видит профессионалов, в частности таксистов. Для них менее актуальна и
другая проблема — небольшое число автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС). В
Германии всего 891 станция, где можно заправиться КПГ. Притом что сжиженным газом можно заправиться на 6271
станции, а АЗС с бензином и дизельным топливом — около 12 000.
Инфраструктурная проблема
В России ситуация еще хуже. В Германии парк автомобилей на КПГ насчитывает около 85 тыс. единиц, то есть на каждые
100 машин приходится 1 станция. У нас развитие сети АГНКС началось еще в 1980-е годы, однако сегодня в РФ
насчитывается 250 АГНКС — в среднем 1 станция на 400 потенциальных потребителей. И во многих городах, а то и
целых регионах есть только 1 точка, где можно заправиться КПГ. Профильный сайт www.agnks.ru сообщает только о 4рех станциях в Москве — все они на МКАД. Подробнее: http://www.kommersant.ru/doc/1669379"
[2] Линия была открыта в присутствии самой Канцлерши (она же депутат от тех краев) А. Меркель и ж/д министров РФ
и ФРГ http://www.warandpeace.ru/ru/news/view/70141/page=1/
[3] Экономически эффективная Технология термодинамических циклов ступенчатого наполнения с "Портовой" судназаправщика (и т. п. и т. д.) с маневрированием температур и давлений: сначала на входе на КС «Портовая» (или из
магистрали подачи газа высокого давления в Финляндию) газом нормальной очистки (без основной первичной очистки
живо сожрет металл труб) из подходящего газопровода до его дорогой и тщательной доочистки на УПГТ перед
повышением давления перед подачей в Трубу с ее повышенными требованиями к степени химической чистоты и
осушки газа, затем придется (?) уже сверхочищенный от примесей, хотя и, видимо, совсем небязательно до создания
некоторого (а, может и всех 215 атм) повышенного давления как-то в обход основного режима закачки в Трубу; напр.,
со ступени в 60 атм (значения давлений условные, как и температуры газа на ступенях сжатия рассчитываются
специально как параметры термодинамического цикла в числе других), затем переключение на 110 (достижение такого
давления газа обходится уже подороже), затем 160 (еще дороже в получении), в конце все 215 атм (самый дорогой
КПГ, но сосуды под давлением: цистерны и баллоны задействованы оптимально на 200-250 атмосферах). Опорожнение
секций базовых баллонов судна-заправщика в бункера парома (секции и бункера с регулируемой термоизоляцией) -так
же ступенчато с последовательным полным опорожнением емкостей хранения в пустые (с близким к нулю давлением)
бункера значительных объемов заправляемых судов. Перепад давления в 50-60 атм из-за эффекта дросселирования
позволяет не переохладить КПГ ниже 30-40 градусов Цельсия во избежание возникающих проблем при
переохлаждении композитных конструкционных материалов и в то же время оптимально загрузить емкости КПГ.
Термоизоляция, особенно в летних условиях, способствует стабильности давления в емкостях хранения во избежание
предохранительного стравливания попусту в атмосферу, откуда идет забор метана на работу двигателей судна (также с
эффектом дросселирования), пока не будет выбран проблемный вес КПГ с первой операцией бункеровки. Мы ведь
знаем, напр., что вода при нагреве расширяется, так что если мы налили в сосуд воду сполна при некоторой
температуре, то нам нельзя допустить повышения температуры воды с переливом попусту, но если мы отольем на свои
нужды проблемный вес (нек-рое значимое количество воды по каплям или разом), то эта опасность исчезнет, да пусть
себе расширяется, все равно объем образовавшейся пустоты позволяет. Опять же понятно, что двигатель на большей
мощности, то есть тянущий больший груз автопоезда, судна и т. п., быстрее выработает этот начальный проблемный
вес. Т. е. заполнять под завязку лучше при максимально загруженном транспортном средстве. Когда будет достигнута
некая степень опорожнения, то желателен другой маневр температурой- подогрев секций заправщика с целью
поднятия давления.