Топливо "Вверх по экологической лестнице"


Требования к свойствам и качеству топлива для российского автопарка

 

Виталий КОМАРОВ,

к. т. н.,

Феликс ТУРОВСКИЙ,

к. т. н., ОАО «НИИАТ»

 

Интенсивный рост автомобильного парка страны на данный период вывел Россию на уровень автомобилизации, при котором эксплуатация парка в значительной мере влияет на состояние воздушного бассейна - особенно крупных городов и мегаполисов. Автомобильный транспорт по экологическому ущербу лидирует во всех видах негативных воздействий на окружающую среду: доля загрязнения атмосферного воздуха составляет свыше 70 %, доля шума – около 50 %.

 

Причиной сложившегося положения является не только увеличение численности автомобильного парка, но также его структура и техническое состояние.

Международный опыт показывает, что в решении этой проблемы успех возможен при опережающих мероприятиях и поэтапном переходе на применение автотранспортных средств (АТС), отвечающих все более жестким эксплуатационным и экологическим нормативам. Принятия комплекса незамедлительных мер всеми заинтересованными федеральными органами исполнительной власти требуют также международные соглашения.

«Соглашение о принятии единообразных технических предписаний для колесных транспортных средств, предметов оборудования и частей, которые могут быть установлены и/или использованы на колесных транспортных средствах, и об условиях взаимного признания официальных утверждений, выдаваемых на основе этих предписаний», заключенное в Женеве 20 марта 1958 г., участником которого является Россия, предусматривает применение единых норм и методов испытаний всеми государствами-участниками.

В области нормирования экологических показателей АТС и двигателей Россия следует принципам этого Соглашения. Однако по срокам введения постепенно ужесточающихся европейских требований к АТС (от Евро-2 до Евро-5). Россия в настоящее время заметно отстает от развитых западноевропейских стран. Экологические требования Евро-2 были введены в Европе с 1995 г. – в России с  2006 г., Евро-3 в Европе с 2000 г. – в России с  2008 г., Евро-4 в Европе с 2005 г. – в России планируется с 2010 г., Евро-5 в Европе с 2009 г. – в России с 2014 г., т. е. имеет место постепенное сокращение отставания.

С расширением международных отношений и торговли значение применяемых нормативных актов (директив, регламентов, стандартов), призванных уменьшать количество технических барьеров, существующих в этой сфере, возрастает. Выполнение требований международных соглашений является одним из условий вступления России во Всемирную торговую организацию. Соответствие АТС современным международным требованиям по экологии является необходимым условием для участия в международных перевозках. Реализуется программа сокращения разрыва (гармонизации) между европейскими и российскими экологическими требованиями как к АТС, так и к топливам.

В соответствии с утвержденным постановлением Правительства РФ № 609 от 12 октября 2005 г. Техническим регламентом «О  требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой в обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ», нормы на выбросы впервые поставляемых на производство автомобилей экологического класса 2 введены с 2006 г., экологического класса 3 - с  2008 г., экологического класса 4 - вводятся с 2010 г. и экологического  класса 5 - с 2014 г.

Для реализации сокращения разрыва и гармонизации между европейскими и российскими экологическими требованиями к топливам постановлением Правительства РФ №1076 от 30 декабря 2008г введен с января 2009 г .(с изменениями) Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту». В качестве приоритетных приняты гармонизированные требования и Технического регламента, и директив Европейского союза 2003/17 ЕС и 98/70 ЕС. Наряду с требованиями к автомобильным бензинам и дизельному топливу в Технический регламент включены требования и к другим видам топлив (бензину авиационному, топливу для реактивных двигателей, судовым топливам и топочному мазуту), что расширяет действие регламента в сфере обращения нефтепродуктов.

Переход с одного уровня требований для АТС по экологическим классам к другому, более высокому, сопровождается одновременно изменением и ужесточением соответствующих нормативных показателей по экологическим классам на автомобильные топлива (таблицы 1 и 2). Ограничения устанавливаются, во-первых, исходя из требований надежности и эффективности работы новых и модернизированных конструкций АТС, включая двигатель и его системы, в том числе топливную, систему каталитической нейтрализации отработавших газов (ОГ) и бортовой диагностики, и, во-вторых, они устанавливаются исходя из закономерностей непосредственного влияния топлива на состав, свойства и интенсивность эмиссии вредных веществ, загрязняющих окружающую среду.

К первой группе, например, можно отнести ограничения на содержание серы, фосфора, запрещение вовлечения в состав топлива металлосодержащих антидетонаторов (на основе свинца, марганца, железа), ко второй - ограничения на содержание бензола, олефиновых, ароматических, полициклических углеводородов и др.

Как отмечается выше, в нашей стране идет процесс восхождения по лестнице экологических классов АТС и топлив, но в условиях рыночной экономики его успешное развитие возможно лишь с учетом особенностей структуры  автомобильного парка и динамики его обновления, а также с учетом  сложившейся в стране системы производства и обращения автомобильных бензинов и дизельных топлив.

 

Таблица 1. Требования к основным показателям качества автомобильных бензинов в соответствии с Техническим регламентом РФ и директивами 98/70 и 2003/17 ЕС

Показатели

Эк. кл. т. 2 с 2006 г.

(Евро-2, с 1995 г.) 

Эк. кл. т. 3

с 2006 г. (Евро-3, с 2000 г.)

Эк. кл. т. 4

с 2010 г. 

(Евро-4, с 2005 г.)

Эк. кл. т. 5 с 2014 г. 

(Евро-5, с 2009 г.)

Массовая доля серы, мг/кг,

не более

500

150

50

10

Объемная доля бензола, %,

не более

5,0

1,0

1,0

1,0

Массовая доля кислорода, %,

не более

-

2,7

2,7

2,7

Объемная доля углеводородов, %, не более

- ароматических

- олефиновых

-

42

35

35

-

18

18

18

Октановое число:

- по исследовательскому методу, не менее

- по моторному методу,

не менее

92

95

95

95

83

85

85

85

Давление насыщенных паров, кПа, не более:

- в летний период

- в зимний период

-

45 – 80

45 – 80

45 – 80

-

50 – 100

50 – 100

50 – 100

Металлосодержащие присадки (свинец, железо, марганец), мг/кг

Отсутствие

Объемная доля оксигенатов, %, не более

Допускается в соответствии с национальными стандартами РФ и ЕС

 

К особенностям структуры парка страны следует отнести прежде всего наличие значительного количества морально и физически устаревших моделей низкого экологического уровня.

На учете в ГИБДД России числится около 30 млн легковых автомобилей (на начало 2009 г.). При этом парк машин, возраст которых старше 20 лет, составляет сейчас около 7 млн единиц (т. е. около 20 % с нулевым экологическим уровнем). В эту цифру входит более 3 млн автомобилей АвтоВАЗ, около 3 млн других российских и советских моделей и почти 1 млн иномарок. В целом по устаревшему легковому парку почти половина (около 50 %) - это легковые автомобили старше 10 лет, т. е. со смешанным экологическим классом 2 и ниже.

Примерно 28 % парка легковых автомобилей в возрасте от 5 до 10 лет в  основном экологического класса 2 и частично экологического класса 3. Практически столько же приходится на автомобили возрастом менее 5 лет (около 25% смешанного парка экологического класса 2 и 3, и частично 4 – в основном за счет иномарок).

 

Таблица  2. Требования к основным показателям качества дизельных топлив в соответствии с Техническим регламентом РФ и директивами 98/70 и 2003/17 ЕС

Показатели

Эк. кл. т.  2

с 2006 г.

(Евро-2, с 1995 г.)

Эк. кл. т. 3

с 2008 г. Евро-3, с 2000 г.)

Эк. кл. т. 4

с 2010 г.

(Евро-4, с 2005 г.)

Эк. кл. т. 5

с 2014 г.

(Евро-5, с  2009 г.)

Массовая доля серы, мг/кг, не более

500

350

50

10

Температура вспышки дизтоплива в закрытом тигле, °С, не ниже:

- для умеренного климата;

- для холодного климата

40

40

40

40

30

30

30

30

Фракционный состав:

95 % об. перегоняется при температуре, °С, не выше

360

360

360

360

Массовая доля полициклических ароматических углеводородов, %, не более

-

11

11

11

Цетановое число, не менее:

- для умеренного климата;

- для холодного климата

45

51

51

51

-

47

47

47

Предельная температура фильтруемости, °С,

не выше:

- для умеренного климата;

- для холодного климата

Минус 20

Минус 20

Минус 20

Минус 20

Минус 38

Минус 38

Минус 38

Минус 38

Смазывающая способность, мкм, не более

-

460

460

460

 

Омоложение российского  автопарка медленно, но происходит. Главным образом, парк омолаживается за счет притока новых автомобилей при невысоком уровне списания старых транспортных средств. В течение последних двух лет российский легковой автопарк пополнился за счет новых автомобилей (в основном иномарок зарубежного производства и российской сборки) примерно на 3 млн машин. При выбраковке в результате утилизации или снятия с учета ГИБДД – менее 1 млн единиц. Проблема утилизации старых автомобилей - одна из самых острых, так как в нашей стране при практическом отсутствии стимулирующих мер самый старый легковой автопарк в Европе. Темп обновления парка новыми моделями, соответствующими требованиям экологического класса 3, в среднем не превышает 10 %.

Как видно из рис. 1, обновление грузового парка и автобусов происходит (и в ожидаемой перспективе будет происходить) в значительной мере за счет поставок на сборку зарубежных  двигателей и топливных систем, отвечающих требованиям экологических классов 3 и 4. Спрос на новую технику наряду с отсутствием стимулирующих мер ограничивается еще рядом факторов, включая экономическое состояние и возможности собственников, таможенной и налоговой политикой и пока еще не надежной обеспеченностью парка топливом требуемых свойств и качества.

 

 

Нефтеперерабатывающая индустрия на данный переходный период пока еще решает задачи удовлетворения внутреннего спроса, хотя и с признаками некоторого прогресса, который обусловлен особенностями конъюнктуры внутреннего рынка нефтепродуктов и определяется требованиями достаточно смешанного по структуре российского автомобильного парка. Определенными основаниями для намечающегося прогресса послужила положительная динамика выпуска топлив улучшенных свойств и качества, которая опережает изменения в структуре парка.

В  соответствии с федеральным законом в России с 2003 г. производятся только неэтилированные автомобильные бензины, которые с учетом требований Технического регламента по топливу могут применяться для автомобилей различных экологических классов (табл. 3, рис. 2, данные ВНИИНП).

По дизельному топливу определяющим показателем для обеспечения надежности работы систем нейтрализации ОГ современного автомобиля является содержание в топливе серы. Устройства систем, удовлетворяющих требованиям экологический классов 4 и 5, разработаны исходя из условий применения малосернистого и бессернистого дизельного топлива с содержанием серы не более 50 и 10 мг/кг соответственно.

 

Таблица 3. Производство автомобильных бензинов по экологическим классам на 2008 г.*

 

Марка, ГОСТ

Экологический класс топлива (ЭКТ)

Содержание серы, мг/кг, не более

Количество, млн т

% от общего

объема

А-76 ГОСТ 2084-77

Ниже ЭКТ-2

500 - 1000

2,4

6,7

АИ-80 и АИ-92,

ГОСТ Р 51105-97

ЭКТ-2

500

27,4 (в том числе 5,5 – АИ-80)

76,1 (в том числе 16,1 – АИ-80)

АИ-95, ГОСТ Р 51105-97

АИ-95, ГОСТ Р 51866-2002

ЭКТ-3

150

6,0 (3,0+3,0)

16,7

АИ-95, ГОСТ Р 51866-2002

АИ-98, ГОСТ Р 51866-2002

ЭКТ-4

ЭКТ-5

50

10

0,2

0,5

 

 

Всего около:

36,0 млн т

100 %

*Приведенные значения могут зависеть как от спроса на внутреннем рынке, так и от поставок топлива на экспорт, т. е. их баланс неустойчив. Однако приведенные данные позволяют оценить возможность удовлетворения автопарка топливом требуемого экологического класса.

 

 

 

Производство дизельных топлив по экологическим классам осуществляется на данный период с учетом технологических возможностей нефтеперерабатывающих заводов (НПЗ) и спроса внутреннего и внешнего рынка, приведено в табл. 4, рис. 3 (данные ВНИИНП).

 

Таблица 4. Общее производство дизельного топлива по экологическим классам на 2008 г. (на автомобильном транспорте расходуется не более 20 % от общего производства)

Марка, ГОСТ

Экологический класс топлива (ЭКТ)

Содержание серы, мг/кг, не более

Количество, млн т

% от общего

объема

ГОСТ 305-82

Ниже ЭКТ-2

2000 -5 00

51,6

78,4

ГОСТ 305-82

(с изменением № 6)

ЭКТ-2

500

2,1

3,2

ГОСТ Р 52368-2005

ЭКТ-3

350

14,2

2,5

21,6

3,8

ЭКТ-4

50

4,0

12,1

6,1

18,4

ЭКТ-5

10

5,6

8,5

 

Всего около:

65,8 млн т

100 %

 

 

 

 

Приведенные в табл. 4 значения могут зависеть как от спроса на внутреннем рынке, так и поставок топлива на экспорт, т. е. их баланс неустойчив. Однако приведенные данные позволяют оценить возможность удовлетворения автопарка топливом требуемого экологического класса. Так, из приведенных данных следует, что по экологическим классам в целом объем производства дизельных топлив может удовлетворить потребность в топливе на данный период.

Важнейшей проблемой применения топлив, реализуемых на внутреннем рынке страны, является имеющий место в действующих стандартах широкий диапазон значений отдельных показателей, характеризующих свойства и качество топлив. При этом при широком диапазоне показателей отмечается не только улучшение свойств и качества топлива за счет, например, гармонизации с европейскими нормативами или за счет совершенствования процессов нефтепереработки, но и его ухудшение – за счет вовлечения в него нестабильных компонентов, малоизученных (недостаточно испытанных) присадок и добавок, а также при нарушении установленных нормативов на показатели качества.

На ширину диапазона показателей свойств и качества топлив оказывает влияние еще ряд факторов. Например, различия в эксплуатационных и экологических требованиях к топливу изготовителей  техники, формирующих потребности рынка, одновременное действие наряду с национальными стандартами целого ряда нормативных документов в виде Технических условий, отсутствие единой системы контроля и мониторинга рынка топлив, смешение  и  загрязнение топлив в процессе транспортировки и хранения и т. д.

На внутреннем рынке находят своего покупателя автомобильные  бензины, существенно различающиеся по октановым числам. Так, в 2008 г. в России было выработано около 36 млн т автомобильных бензинов, включая А-76 и АИ-80 – около 22 %, АИ-92 – 60 %, АИ-95 – 17,5 % и АИ-98 – 0,5 %.

Значительно различаются по свойствам и качеству дизельные топлива, используемые на автомобильном транспорте, в частности, только по содержанию серы - от 2000 до 10 мг/кг. С таким широким диапазоном различий в значениях показателей топлива на рынке уже более десяти лет не сталкиваются в США, Японии, странах ЕС и ряде других государств мира, где практикуется опережающий массовый переход на выпуск автомобилей нового поколения с заранее планируемыми переходами по экологическим классам топлива с применением систем нейтрализации ОГ, с электронным управлением двигателем и его систем и бортовой компьютерной диагностикой.

Негативное влияние на топливный рынок оказывает продукция так называемых мини-НПЗ - общей мощностью около 5 млн т/год, с весьма несовершенной технологией производства. Не имея современных технологий вторичных процессов, улучшающих свойства и качество топлив и углубляющих переработку нефти, эти предприятия не могут производить продукты требуемого качества, и рынок, особенно в последние годы, наполняется большим количеством бензиновых и дизельных полупродуктов, малоизвестных присадок, что позволяет торговцам автомобильными топливами бесконтрольно смешивать такие суррогаты с товарным топливом, получая тем самым дополнительные прибыли за счет ухудшения свойств стандартизованных товарных топлив. Вследствие таких нарушений может проявляться, например, зависание клапанов системы газораспределения, выход из строя свечей зажигания, снижение срока службы каталитических  нейтрализаторов ОГ и регулирующих систем, выход из строя плунжерных пар насосов высокого давления, топливных фильтров и т. д. Это отмечается, например, Ассоциацией зарубежных производителей автомобилей, торгующих на российском рынке по результатам анализа рекламаций и гарантийного выполнения обязательств.

С  целью снижения экономической привлекательности нелегального производства из прямогонных бензинов суррогатных автомобильных бензинов в 2005 г. Государственной Думой был принят законопроект, устанавливающий на прямогонный низкооктановый бензин сумму акциза на уровне ставки, действующей для бензина с октановым числом до 80 единиц. Это существенно снижает эффективность бизнеса структур, получающих бензин путем примитивной технологии смешивания прямогонного бензина с малоизвестными присадками или добавками, повышающими октановое число.

Вопросы качества топлива становятся важными в деятельности международных организаций в области автомобильного транспорта. Результаты организованного 15 ноября 2007 г. Всемирным форумом для согласования правил в области транспортных средств (WP.29) круглого стола по вопросу о качестве топлива четко показали, что существует тесная связь между качеством топлива, предлагаемого на рынке, и выбросами загрязняющих веществ автотранспортными средствами. Было признано, что для дальнейшего сокращения объема выбросов на основе применения более строгих соответствующих нормативных положений требуются более совершенные технологии ограничения объема выбросов, в связи с чем возникает острая потребность в повышении качества топлива. Принято решение о создании неофициальной группы по разработке дорожной карты для гармонизации требований к качеству топлива с целью сокращения загрязнения воздуха.

Неофициальная группа должна разработать рекомендации в отношении качества топлива, предлагаемого на рынке, с тем чтобы транспортные средства, подвергаемые испытаниям в соответствии с Правилами Организации Объединенных Наций или другими эквивалентными предписаниями и использующие конкретные виды эталонного топлива при проведении этих испытаний, в ходе повседневной эксплуатации использовали топливо с определенными характеристиками, соответствующими заданным уровням выбросов загрязняющих веществ и технологическому типу.

Эти рекомендации должны обеспечить на протяжении всего срока эксплуатации транспортных средств соответствие тому же уровню выбросов газообразных загрязняющих веществ и твердых частиц, что и при выполнении процедуры их сертификации.

Дискуссии должны быть нацелены на:

а) согласование спецификаций топлива в качестве ориентиров для WP.29;

б) принятие спецификаций топлива в контексте Правил Организации Объединенных Наций, касающихся выбросов загрязняющих веществ транспортными средствами.

Первоначально мандат неофициальной группы следует ограничить периодом до ноября 2010 г. Работа будет осуществляться на основе консенсуса.

На основании Федерального закона № 148-ФЗ от 27.12.2002 г. «О техническом регулировании» разрабатывается ряд Технических регламентов и других нормативных актов, способствующих развитию современного автопарка страны, производства и потребления топлив, отвечающих требованиям соответствующих экологических классов в том числе:

– Технический регламент «О требованиях к выбросам автомобильной техникой, выпускаемой  в  обращение на территории Российской Федерации, вредных (загрязняющих) веществ». Постановление Правительства Российской Федерации № 609 от 12 октября 2005 г.;

– Технический регламент «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту». Постановление Правительства Российской Федерации № 118 от 27 ноября 2008 г. с Изменениями № 1076 от 30 декабря 2008 г.

Выполнение этих регламентов требует появления на рынке топлив с соответствующими вводимым экологическим классам показателями, а также предупреждения действий, вводящих в заблуждение приобретателей автомобильных бензинов и дизельных топлив. При этом начиная с 2011 г. - для бензинов и с 2012 г. - для дизтоплив предусматривается отзыв с рынка тех марок топлив, которые еще могут вполне удовлетворять требованиям части еще эксплуатируемого, но устаревшего автомобильного парка. Следовательно, владельцы техники различного экологического уровня в переходные периоды времени должны уметь ориентироваться в различных по свойствам  топливах по объявленной марке и (или) показателям качества. Уникальность топлива как рыночного товара состоит в том, что оно на сегодня продается "в розлив" без указания изготовителя и поставщика, а также без указания важнейших потребительских и экологических характеристик, указывается лишь сорт топлива и его цена.

В периоды обновления парка в соответствии со сроками ввода АТС по экологическим классам очень важна разработка рекомендаций, возможно, в виде стандарта для потребляемого топлива к маркировке бензинов и дизельных топлив, т. е. к их единым обозначениям. Это позволит потребителю ориентироваться в экологических классах предлагаемых на рынке топлив в соответствии с экологическим классом эксплуатируемого АТС, а контролирующим организациям - легче осуществлять свои функции и выделять недобросовестных операторов рынка.

Важной определяющей (как будет относиться субъект к информации по качеству и стоимости автомобильных топлив) является его положение в жизненном цикле обращения топлива (крупные производители, операторы малотоннажного производства, производители техники, операторы рынка зарубежной техники, потребители различного социального уровня, различные контрольные комиссии, представители медиа и др). С целью оптимизации системы «Топливо-автомобильный парк-экология» предлагаются самые различные программы, часто не имеющие технико-экономического обоснования, не прошедшие этапов экспертной проверки и испытаний в реальных условиях эксплуатации.

В проблеме поэтапного перевода автомобильного парка на новый экологический уровень эксплуатации НИИАТ видит свою задачу в консолидации интересов производителей техники и топлив для достижения одной общей цели – снижение экономических и экологических издержек в условиях эксплуатации автомобильного парка.