И снова о баллонах КПГ

На рынке баллонов для компримированного природного газа существует несколько типов конструкций баллонов, предлагаемых по всему миру, в том числе баллонов КПГ новой конструкции пятого типа «без вкладышей», которые недавно получили нормативное одобрение для использования на транспортных средствах. Ниже приведено краткое описание пяти типов баллонов:

• Тип I: Цельнометаллическая конструкция, обычно стальная.
• Тип II: В основном сталь или алюминий с оболочкой из армированного волокном полимера в наиболее нагруженной центральной части баллона, из стекловолокна, углеволокна или базальтового волокна. Металлическая база и намотанные композитные материалы несут примерно одинаковую структурную нагрузку.
• Тип III: Металлическая основа (обычно алюминиевая), полностью обернутая композитным углеродным или стекловолокном. Композитные материалы несут большую часть структурных нагрузок.
• Тип IV: Неметаллическая конструкция. Представляет собой углеродную или комбинированную (углерод/стекловолокно) нить, намотанную на вкладыш из термопластичного полимера (обычно из полиэтилена высокой плотности или полиамида) по всей поверхности баллона. Композитные материалы несут основную часть структурных нагрузок.
• Тип V: Полностью композитная конструкция. Баллон, в отличие от четвертого типа не имеет полимерной основы и полностью изготовлен из углеродного или гибридного углеродно-стекловолоконного композитного материала. Композитные материалы несут все нагрузки.

Каждый тип баллонов имеет свои преимущества и недостатки. Баллоны КПГ типа I являются наименее дорогостоящими. Материалы и оборудование, необходимое для их производства, широко доступны на по всему миру. Однако баллоны первого типа также самые тяжелые, весом около 1,4кг. на литр гидравлического объема. Для сравнения, емкости для КПГ типа II стоят на 50% дороже при изготовлении, но могут снизить вес сборок для хранения на 30-40%. Баллоны типа III и типа IV обеспечивают еще большую экономию веса и весят от 0,3 до 0,45 кг./литр объема. Однако стоимость баллонов типа III и IV примерно в два раза выше стоимости баллонов типа II и в 3,5 раза больше, чем у таковых типа I. Баллоны типа III и IV являются рекомендуемыми по трем причинам. Во-первых, установка баллонов, полностью или частично изготовленных, из композитов снижает массу транспортного средства и как следствие позволяют добиться большей полезной загрузки и топливной экономии. Например, на типичном магистральном тягаче с дозаправками газа через 400-500 километров, использование баллонов типа III и типа IV может легко снизить вес системы хранения газа более чем на 600 кг. Снижение веса не только повысит топливную эффективность, но также увеличит грузоподъемность и что даст возможность быстрее окупить установку битопливной системы питания. Во-вторых, композитные баллоны имеют большее рабочее давление. В-третьих, композитные материалы обладают лучшей коррозионной стойкостью и меньшой усталостью конструкции при том же количестве циклов перезаправок, что существенно продлевает срок их службы. Баллоны, армированные углеродным волокном или стекловолокном типа III и типа IV, могут эксплуатироваться в течение 30 лет, прежде чем они потребуют замены, а это два интервала, разрешенных для баллонов типа I и типа II.

Новым вектором на рынке систем хранения КПГ являются баллоны типа V. Недавно разработанные и сертифицированные, эти баллоны представляют собой наиболее совершенные с точки зрения соотношения веса к объему конструкции. Разработчики композитных материалов обещают дополнительное снижение веса на 10-20% по сравнению с баллонами типа IV. Считается, что благодаря более упрощенной конструкции, баллоны пятого типа в итоге станут менее дорогим вариантом, чем системы хранения КПГ третьего и четвертого типов. И это похоже на правду, несмотря на несколько более высокие затраты на материалы – специальные эпоксидные смолы и нанокомпозиты, необходимые для удержания газа в отсутствие полимерного вкладыша.