Альтернативные энергоносители на автотранспорте: эффективность и перспективы

УДК 629.3-62/-63
ББК 39.33-08
       П12

Р е ц е н з е н т ы:

член-корреспондент, доктор экономических наук, 
профессор В. Ф. Медведев,
доктор технических наук, кандидат экономических наук, 
профессор В. М. Руденков,
член-корреспондент, лауреат Государственной премии СССР, 
доктор технических наук, профессор Г. Г. Маньшин

Падалко, Л. П. 
Альтернативные энергоносители на автотранспорте: 
эффективность и перспективы / Л. П. Падалко, Ф. Ф. Иванов, 
В. И. Кузьменок ; под науч. ред. А. Е. Дайнеко ; Нац. акад. наук 
Беларуси, Ин-т экономики. – Минск : Беларуская навука, 
2017. – 263, [1] с.
ISBN 978-985-08-2094-5.

В издании изучена проблема замещения бензина и дизельного топлива для автотранспорта природным газом и электроэнергией. Дана 
характеристика альтернативных видов энергоносителей для автотранспорта, освещен мировой и отечественный опыт их использования, разработаны методические основы расчета экономической эффективности 
замещения жидкого топлива электроэнергией.
Предназначено работникам государственного управления и транспортного комплекса, преподавателям и студентам высших учебных заведений, а также всем, кто интересуется перспективами развития автотранспорта.
УДК 629.3-62/-63
ББК 39.33-08

ISBN 978-985-08-2094-5
       
© Падалко Л. П., Иванов Ф. Ф.,  
    Кузьменок В. И., 2017  
© Оформление. РУП «Издательский дом 
    «Беларуская навука», 2017

П12

ОГЛАВЛЕНИЕ

Принятые сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
6

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
7

Глава 1. Современное состояние и проблемы автотранспорта Беларуси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
9

1.1. Общая характеристика автотранспортного комплекса в Беларуси  
9

1.2. Автомобильный парк Республики Беларусь . . . . . . . . . . . . . . . . .  
10

1.3. Экономические и экологические проблемы использования традиционного топлива для автотранспортных средств . . . . . . . . . . . . .  
13

Глава 2. Альтернативные виды энергоносителей для автотранспорта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
20

2.1. Альтернативные виды моторного топлива, их технические и энергоэкономические характеристики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
20

2.2. Использование электроэнергии как энергоносителя для автотранспортных средств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
39

Глава 3. Мировой и отечественный опыт использования альтернативных энергоносителей для автотранспорта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
42

3.1. Мировой и отечественный опыт использования газомоторного 
топлива . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
42

3.2. Мировой и отечественный опыт применения электрической 
тя ги для автомобилей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
74

Глава 4. Макроэкономические и методические подходы к эффективности замещения жидкого топлива природным газом . . . . . . . . . . . .  
86

4.1. Методические основы оценки экономической эффективности замещения традиционных энергоносителей альтернативными энергоносителями для автотранспортных средств  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
86

4.2. Экономическая эффективность замещения жидкого топлива 
компримированным природным газом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
89

4.3. Макроэкономические подходы к определению экономической 
эффективности замещения жидкого топлива компромированным 
газом  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
105

Глава 5. Экономическая эффективность замещения жидкого моторного топлива электрической энергией  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
124

5.1. Электромобили и их преимущества . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
124

5.2. Недостатки электромобилей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
129

5.3. Экономический эффект использования электрической энергии для автомобилей как основной фактор масштабных планов
производства электромобилей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
131

5.4. Распределение автотранспортных средств по видам топлива 
на примере Латвии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
134

5.5. Потребление различных видов топлива на примере Латвии . . .  
135

5.6. Алгоритм вычисления экономического эффекта исполь зования 
электрической энергии для автомобилей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
138

5.7. Расчет эксплуатационных издержек электромобилей . . . . . . . . .  
140

5.8. Возможность замены на возобновляемые источники энергии 
ископаемых энергетических ресурсов в схеме питания электромобилей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
145

5.9. Обоснование необходимости использования электрической энергии в качестве энергоносителей автотранспортных средств . . . . . . .  
148

5.10. Экономический эффект для различных типов транспортных 
средств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
155

5.11. Аргументы против использования электроэнергии для передвижения пассажиров и грузов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
174

Глава 6. Электромобили и аккумуляторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
179

6.1. Электромобили (определение, схема, преимущества и недостатки) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
179

6.2. Свинцовые элементы и аккумуляторы  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
186

6.3. Никелевые элементы и аккумуляторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
187

6.4. Проблемы загрязнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
190

6.5. Альтернативный путь развития автотранспорта без изменения 
инфраструктуры заправочных станций. Термоэлектрические генераторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
191

6.6. Квантовые батареи – революция в системах накопления электроэнергии  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
196

6.7. Другие виды автомобилей на альтернативном топливе  . . . . . . .  
197

Глава 7. Методы стимулирования развития автотранспортных 
средств на альтернативных видах энергоносителей . . . . . . . . . . . . . .  
215

7.1. Мировой опыт стимулирования, применяемый в различных 
странах мира . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
215

7.2. Отечественный (белорусский) опыт стимулирования развития  
236

Глава 8. Экономические, экологические и социальные последствия 
развития альтернативных видов энергоносителей для автотранспорта Беларуси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
244

8.1. Экономическая перспективность использования альтернативных видов энергоносителей для автотранспорта  . . . . . . . . . . . . . . . .  
244

8.2. Экологические последствия использования альтернативных видов энергоносителей для автотранспорта  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
249

8.3. Социальные последствия использования альтернативных видов 
энергоносителей для автотранспорта Беларуси  . . . . . . . . . . . . . . . . .  
251

Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
257

Литература и источники  . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  
260

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

АГНКС  
– автомобильные газонаполнительные компрессорные станции

АЭС 
– атомная электростанция

ВВП  
– валовой внутренний продукт

ВЭУ  
– ветроэнергетическая установка

ГБА  
– газобалонная аппаратура

ГБО  
– газобаллонное оборудование

ГЭС  
– гидроэлектростанция

ДВС 
– двигатель внутреннего сгорания

ДМЭ  
– диметиловый эфир

долл.  
– доллары США

КГМ  
– криогенные газовые машины

КПГ  
– компримированный природный газ

КПД  
– коэффициент полезного действия

НБ РБ  
– Национальный банк Республики Беларусь

НИОКР  
– научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы

ООН  
– Организация Объединенных Наций

ОПЕК 
– Организация стран – экспортеров нефти

ПАГЗ  
– передвижные автомобильные газовые заправщики

ПХГ  
– подземные хранилища газа

РФЯЦ–ВНИИТФ – Российский федеральный ядерный центр – 
                      Всероссийский научно-исследовательский институт технической
                      физики
СНГ, LPG – сжиженный нефтяной газ
СПГ, CNG – сжиженный природный газ
СУГ  
– сжиженный углеводородный газ

ТБО 
– твердые бытовые отходы

ТОТЭ  
– твердооксидные топливные элементы

ТС  
– транспортное средство

ТСПГ  
– транспортные средства на природном газе

ТЭГ 
– термоэлектрогенератор

EV (Electric Vehicle) – транспортное средство, которое для осуществления 
                    передвижения использует одну или несколько электрических
                    силовых установок (электродвигателей)
LVL  
– латвийский лат

NGVA Europe – Европейская газомоторная ассоциация
OEM (Original Equipment Manufacturer) – оригинальный производитель 
                    оборудования
UTC (Unisonic Technologies Company) – международная технологическая 
                    компания по производству полупроводниковой продукции

ПРЕДИСЛОВИЕ

Проблема альтернативных энергоносителей на транспорте 

практически стоит на повестке дня с момента изобретения двигателя внутреннего сгорания. Расширить сырьевую базу автомобильных топлив и одновременно уменьшить вредное воздействие на окружающую среду можно за счет использования так 
называемых нетрадиционных, или альтернативных, топлив. Cегодня наибольшее распространение на автомобильном транспорте получили газообразные углеводородные топлива (природный газ и пропан-бутан), которые относятся к чистым в экологическом отношении моторным топливам. Однако стоит 
отметить, что пропан-бутан (нефтяной газ) – попутный продукт 
при добыче и первичной переработке нефти. Следовательно, запасы его на нашей планете иссякнут одновременно с нефтью. 
Запасов же природного газа должно хватить человечеству 
ориентировочно на 100–150 лет, а по последним данным – на 
250 лет, в то время как нефть, по прогнозам ученых, закончится 
к середине XXI в.

Помимо природного газа к альтернативным видам моторно
го топлива могут быть отнесены: нефтяной газ, биогаз, синтетическое жидкое топливо, генераторный газ, водород, диметиловый эфир, топливный этанол. Все представленные виды топлива 
являются газообразными либо жидкими энергоносителями. Однако газы в непосредственном виде не используются, а применяются в сжиженном либо сжатом виде.

В этой книге авторы попытались исследовать один из самых 

новых нетрадиционных (альтернативных) энергоносителей для 

автотранспорта – электрическую энергию, которая может использоваться для привода электрического мотора. В свою очередь, для производства электроэнергии требуется расход топлива. 
Каждый из этих видов энергоносителей имеет свои достоинства 
и недостатки, характеризующиеся их энергетической ценностью, экономичностью и экологичностью.

В первой главе дается общая характеристика и описание 

состояния автомобильного парка Республики Беларусь, во второй – освещаются основные технические, энергоэкономические 
и экологические характеристики альтернативных видов энергоносителей, в третьей – приводится характеристика мирового 
и отечественного опыта применения альтернативных видов моторного топлива, а также электроэнергии на автотранспорте.

В четвертой главе описаны методические основы оценки 

экономической эффективности замещения традиционного жидкого топлива компримированным (сжатым) природным газом 
и приведены результаты расчетов на уровне отдельного физического лица, владельца автотранспортного средства, на уровне 
автопредприятия и на уровне страны, а также обоснована необходимость использования электроэнергии в качестве энергоносителей автотранспортных средств.

В пятой главе освещены вопросы экономического, экологи
ческого и социального аспектов использования альтернативных 
видов транспорта в Беларуси. В шестой главе изложены устройства 
электромобилей, их преимущества и недостатки, а в седьмой – 
уделено внимание методам стимулирования развития автотранспортных средств на альтернативных видах носителей. В восьмой 
главе авторами описано их собственное концептуальное видение развития альтернативных транспортных средств в Республике Беларусь на ближайшую и стратегическую перспективу.

Авторы благодарят профессора А. М. Ильянка за предостав
ленные им сведения о возможных перспективных направлениях 
развития электромобилей будущего, а также выражают признательность младшему научному сотруднику Института экономики НАН Беларуси А. А. Коноваловой за участие в подготовке 
материалов для данного издания.

Глава 1

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ 

И ПРОБЛЕМЫ АВТОТРАНСПОРТА БЕЛАРУСИ

1.1. Общая характеристика автотранспортного комплекса 

в Беларуси

Уровень развития автотранспортной системы государства – 

один из важнейших признаков ее технологического прогресса 
и цивилизованности – является одной из главных экономических подсистем народного хозяйства страны.

В настоящее время в нашей стране на долю автомобильного 

транспорта приходится 10% всех грузовых и 40% всех пассажирских перевозок. При этом важное значение имеет использование автомобилей, которое позволяет осуществлять транспортную связь с объек тами, расположенными таким образом, что 
перевозки грузов и пассажиров с помощью железнодорожного, 
водного или воздушного транспорта невозможны или экономически нецелесообразны.

Транспортный комплекс является важнейшим элементом эко
номико-социальной инфраструктуры республики. Среди всех 
видов транспорта особое место принадлежит автомобильному, 
способному с наибольшей эффективностью обеспечить удовлетворение потребностей общества в перевозках грузов и пассажиров. Автомобильный транспорт играет одну из определяющих 
ролей в транспортной логистике республики благодаря двум 
присущим ему принципам доставки грузов: «от двери до двери» 
и «точно в срок».

Важной стороной автомобилизации в настоящее время явля
ются также массовый выпуск автомобилей личного пользования, развитие автотуризма и автомобильного спорта, что в значительной степени сказывается на росте интенсивности дорожного движения.

Транспорт и связь в Республике Беларусь. Относительно 

небольшая протяженность территории Республики Беларусь, 
хорошо развитая сеть автомобильных дорог, а также наличие 
большого количества мелких партий товаров обусловили постоянную востребованность услуг автомобильного транспорта.

Выгодное геополитическое положение республики способ
ствует развитию транзитных автомобильных грузовых и пассажирских перевозок в международном сообщении, а также дальнейшему развитию автодорог, приграничного и придорожного 
сервиса.

Сейчас мы имеем сеть дорог общего пользования протяжен
ностью более 80 тысяч километров. По территории Беларуси 
проходят важнейшие международные транспортные маршруты: 
Критский транспортный коридор II (участок граница Польши–
Брест–Минск–граница Российской Федерации), Критский коридор IX (участок граница Российской Федерации–Витебск–
Гомель–граница Украины) и IX В (участок граница Литвы–
Минск–Гомель–граница Украины). Они связывают Западную 
Европу со многими промышленными центрами Беларуси, России, Украины, Литвы, Молдовы и другими странами. Их общая 
протяженность на территории Беларуси превышает 1500 км.

1.2. Автомобильный парк Республики Беларусь

В последнее десятилетие автомобильный парк Беларуси по
стоянно расширяется, главным образом, за счет личного автотранспорта (табл. 1.1). Так, за период с 2000 по 2014 г. общее количество автомобилей в Беларуси увеличилось с 1502,9 тыс. 
до 2405,8 тыс. единиц, или на 60,1%. Количество личного автотранспорта за это же время возросло с 1116,2 тыс. до 2023,3 тыс., 
или на 81,3%, а количество автомобилей, находящихся в ведении предприятий, организаций и учреждений, сократилось 
с 386,7 тыс. до 382,5 тыс. единиц, или на 1,1%.

За последние три года наблюдается повышение экономиче
ских темпов роста предприятий, занимающихся международными перевозками. Улучшается техническая оснащенность