Одной из основных статей расходов по добыче полезных ископаемых открытым способом являются транспортные расходы. В частности расходы на топливо для карьерной техники. Для снижения этих затрат мировая промышленность разработала несколько видов машин, первые машины работающие на полностью электрической тяге (например троллейные самосвалы, рис.1) и машины двигатели которых приспособлены к работе на природном газе (рис.2) [1]. Первый тип машин требует дорогостоящее переоборудование карьера (строительство контактной сети), также аккумуляторные батареи, использующиеся в конструкции троллейных самосвалов, являются дорогостоящей запчастью, а также плохо переносят низкие температуры. Машины, работающие на природном газе, не обладают данными недостатками и требуют меньших финансовых вложений для модернизации автопарка эксплуатирующего предприятия [2]. Стоит отметить, что в России было подписано и принято постановление правительства, подготовленное Минпромторгом, которое позволит увеличить выпуск техники, использующей природный газ в качестве моторного топлива, а также стимулировать развитие заправочной инфраструктуры.
Рис. 1. Троллейный карьерный самосвал Euclid-Hitachi
Рассмотрим экономическую выгоду использования автомобиля БелАЗ 75473, с двигателем КТА-19С (600 л.с.) и БелАЗ 75476 – вариация с газопоршневым мотором Кунгур-550 (549 л.с.) [3]. Удельный расход топлива при номинальной мощности у первого составляет q1 = 219 г/кВт•ч, для БелАЗ 75476 q2 = 230 г/кВт•ч (при условии: атмосферное давление 760 мм рт.ст., температура воздуха +15 С0, влажность воздуха 0%). Для того чтобы определить расход топлива за час работы двигателя при номинальной мощности воспользуемся формулой:
Q=
л/ч. (1)
где q – удельный расход топлива;
N – мощность, л.с. (кВт);
R – плотность топлива (дизельного 0,85 кг/дм3, природного газа 0,72 кг/дм3);
k1 – коэффициент, характеризующий процентное соотношение времени работы при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя (как правило, предполагается, что из 100% рабочего времени, на максимальных оборотах машина работает только 30%, поэтому k1 будет равен 70%/30% = 2,33);
Q - расход топлива в литрах в час.
Рис. 2. БЕЛАЗ-75476 оборудованный газопоршневым двигателем внутреннего сгорания
Для БелАЗ 75473 (рис.4):
Q=
л/ч.
Для БелАЗ 75476:
Q=
л/ч.
Рассмотрим динамику изменения цен на дизельное топливо и природный газ (рис.3). С 2016 года дизельное топливо подорожало на 52,3%, природный газ подорожал на 39% (состояние на январь 2019 года).
Рис. 3. Динамика изменения цен на ДТ и природный газ
При цене дизельного топлива 46,12 руб. за литр, а природного газа 16,4 руб. за м3. Подсчитаем стоимость топлива за час работы выбранных машин. Стоимость топлива для БелАЗ 75473 составит:
С1=48,8•46,12=2250,66 руб.
Для БелАЗ 75476:
С2=56,2•16,4=921,68 руб.
Тем самым экономия средств на топливо за час работы составит 1328,98. При двух сменной работе, продолжительность работы машины в сутки примерно составляет: 22 моточаса [4].
Тогда экономия денежных средств, за счет перехода с дизельного топлива на природный газ, в сутки (рис. 4) составит:
ΔСсут= 1328,98•22=29237,56 руб.
Чтобы посчитать экономию денежных средств при использовании газомоторных автомобилей БелАЗ воспользуемся формулой:
ΔСгод= ΔСсут•n руб.; (2)
где n – количество дней в году, которые автомобиль проводить в работе на линии [5].
Рис. 4. Затраты на топливо дизельной и газомоторной модификации автомобиля БелАЗ за сутки
Экономия за год (рис. 5) на одной машине:
ΔСгод=29237,56•335=9794582,6 руб.
Количество дней в году взято с учётом простоев техники на плановый ТО и ремонт. Тем самым, при условии, что карьерный самосвал оборудованный ДВС работающим на СПГ дороже самосвала на дизельном топливе в среднем на 15 млн. руб., одна машина на природном газе окупится и начнет приносить прибыль спустя 1,5 года.
Рис. 5. Затраты на топливо дизельной и газомоторной модификации автомобиля БелАЗ за год
Из вышесказанного можно сделать вывод, о том, что постепенная замена карьерных машин работающих на дизельном топливе на машины с ГБО выгодна эксплуатирующим предприятиям. Во-первых, это получение прибыли спустя 1,5 года с момента покупки машины, благодаря низкой стоимости природного газа. Во-вторых, возможна экономия на моторном масле, благодаря использованию метана, ресурс масла увеличивается и позволяет проработать на нем большее количество моточасов, а также очевидна экономия средств за счёт утилизации и переработки меньших объемов моторного масла.