В связи с истощением запасов нефти и ужесточением требований к экологии автотранспорта все большую актуальность приобретают вопросы создания и внедрения на автомобильном транспорте альтернативных моторных топлив. Одним из новых направлений в этом отношении представляется использование шахтного метана в качестве моторного топлива в двигателях внутреннего сгорания транспортных средств.
Практика применения сжатого (до 20 МПа) шахтного метана в качестве моторного топлива для автомобилей имеет достаточно давнюю историю. К 1990 году в США, Италии, Германии и Великобритании на шахтном метане работали свыше 90 тыс. автомобилей. В Великобритании, например, он широко используется в качестве моторного топлива для рейсовых автобусов угольных регионов страны.
Общие ресурсы шахтного метанасодержащего газа в угольных пластах России составляют по различным источникам 48–65 трлн. м3 с учетом восточных и северо-восточных бассейнов. Ежегодно в России дегазационными установками из угольных шахт извлекается и выбрасывается в атмосферу более 900 млн. м3 шахтного газа. Однако в России шахтный газ в незначительных объемах (47 млн.м3/год) используется лишь в Печерском бассейне, и только в последние годы работы по промышленному получению и применению шахтного газа начаты в Кузнецком и Донецком бассейнах.
Наиболее перспективным направлением получения шахтного метана является метод добычи шахтного газа вне полей действующих шахт, путем бурения с поверхности специальных скважин с применением искусственных методов повышения газопроницаемости угольных пластов (гидроразрыв, кавитация, специальные методы обработки и т.д.).
В качестве моторного топлива шахтный метан может применяться в автомобильных двигателях в сжатом (компримированном) или в сжиженном (криогенном) состоянии.
При этом сжатый шахтный метан как моторное топливо имеет ряд недостатков, которые в значительной мере сдерживают его широкое применение:
•необходимость использования баллонов высокого давления для хранения компримированного газа, что приводит к значительному увеличению веса топливной системы двигателя;
•снижение дальности пробега автомобиля на одной заправке;
•повышенная опасность газобаллонной аппаратуры высокого давления;
•необходимость выполнения периодического освидетельствования оборудования, работающего под высоким давлением и т.д.
Вышеперечисленные недостатки могут быть устранены при использовании в качестве моторного топлива сжиженного шахтного метана (СШМ). Сжижение уменьшает объем газа почти в 600 раз, что позволяет, по сравнению со сжатием газа, снизить массу системы хранения шахтного метана на автомобиле в 2–4 раза, а объем – в 1.5–3 раза. Сжижение шахтного метана происходит при достаточно низкой криогенной температуре (–162°С) и низком давлении (0.1 МПа). Поэтому до настоящего времени отсутствовала сравнительно дешевая технология получения СШМ.