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 

международных перевозчиков. Количество автомобилей, соответствующих экологическим требованиям: Евро-2 – уменьшилось 
и составило 15,4% от общего парка АТС, Евро-3 – увеличилось  
и составило 31,9% от общего парка АТС, Евро-4 – увеличилось и составило 4,8% от общего парка АТС, Евро-5 – увеличилось  
и составило 0,1% от общего парка АТС. В парке международных 
перевозчиков преобладают собственные транспортные средства. Из общего количества седельных тягачей, работающих 
на международных перевозках, 11% составляют автомобили 
марки MAЗ и 5% – автомобили MAZ/MAN. Из иностранных 
марок седельных тягачей наиболее популярные: SCANIA – 
15%, VOLVO – 16%, MERСEDES-BENZ – 14%. Среди гру- 
зовых автомобилей преобладают транспортные средства 

Таблица 1.1. Наличие транспортных средств (на конец года), шт.

Транспортные  
средства
2005 г.
2009 г.
2010 г.
2011 г.
2012 г.
2013 г.

Принадлежащие организациям
Автомобильные 
транспортные 
средства*

367 628
405 771
411 213
412 945
421 700
426 579

Грузовые  
автомобильные 
транспортные 
средства

–
269 378
277 204
275 328
279 841
285 388

Легковые  
автомобили
–
102 820
100 215
104 048
107 775
107 318

Автобусы
29 870
33 573
33 794
33 569
34 084
33 873
Находящиеся в личной собственности граждан*

Грузовые  
автомобильные 
транспортные 
средства

77 091
114 288
119 402
121 133
123 274
128 805

Легковые  
автомобили

1 737 100 2 339 800 2 501 200 2 646 500 2 640 800 2 670 600

Автобусы
11 631
10 781
10 863
9 509
10 799
10 876

* По данным Министерства внутренних дел Республики Беларусь.

западных производителей, в частности автомобили марки 
MERCEDES-BENZ – 31% и MAN – 16%. Отечественные грузовые автомобили марки МАЗ и МАЗ-MAN составляют 5 и 1% соответственно от общего парка грузовых автомобилей. В разрезе 
марок отечественные полуприцепы МАЗ составляют 13% от общего парка полуприцепов. Для устойчивого развития транспорта необходимы ускоренное обновление и модернизация парка 
подвижного состава, проведение гибкой тарифной политики, наращивание объемов экспортно-импортных перевозок, привлечение 
транзита грузов и пассажиров через территорию Беларуси, обеспечение экологической безопасности и безопасности движения.

Особое внимание уделяется обновлению парка подвижного 

состава автомобильного транспорта. За 2011–2014 годы автотранспортными организациями, выполняющими автомобильные перевозки пассажиров транспортом общего пользования, 
приобретено 1496 автобусов (в 2011 г. – 491, 2012 г. – 125, 2013 г. – 
413, 2014 г. – 467). Для их эксплуатации предусматривается обеспечить: модернизацию основных фондов транспорта, особенно 
транспортных средств сообщения; создание и внедрение новых 
прогрессивных технологий при перевозках, ремонте и техническом обслуживании транспортной техники; продолжить укрепление транспортно-экономических связей с сопредельными государствами и совершенствование нормативно-правовой базы. 

Приоритетными направлениями устойчивого социально-эко
но мического развития транспорта в ближайший период должны 
стать:

– обновление, модернизация подвижного состава, транс
портных объектов и коммуникационных систем, обслуживающих перевозочный процесс, приведение их в соответствие с международными стандартами;

– использование экологически чистых видов топлива;
– перевод и модернизация автотранспорта на электрическую 

тягу, использование нетрадиционных источников энергии (солнечные батареи, водород, атомную энергию и т. д.);

– создание системы информационного обеспечения рынка 

транспортных услуг;

– внедрение современных логистических терминальных си
стем обслуживания потребителей, автоматизированных систем 
таможенного и пограничного контроля, а также учета перемещения грузов;

– повышение безопасности дорожного движения на основе 

создания интеллектуальных транспортных систем и выполнение природоохранных требований в процессе эксплуатации автотранспортных средств;

– создание современной научно-технической производствен
ной базы для внедрения прогрессивных технологий, новой техники и материалов;

– завершение обустройства международных транспортных 

коридоров, проходящих по территории страны.

Комплексная система мер экологической направленности по
зволит повысить экологическую безопасность транспорта, снизить негативное воздействие его на окружающую среду и обеспечить новый уровень технологического обслуживания перевозочного процесса. Реализация мер по устойчивому развитию 
транспорта позволит повысить качество предоставляемых услуг, 
экологическую безопасность и конкурентоспособность, вый ти на 
более высокий уровень технологического обслуживания.

1.3. Экономические и экологические проблемы 

использования традиционного топлива 

для автотранспортных средств

Экологические проблемы. Сегодня автомобильный транс
порт является основным источником выбросов вредных компонентов (в крупных городах доля выбросов от автотранспорта достигает 70%). В целом автопарк России, насчитывающий более 
34 млн единиц, выбрасывает вместе с отработанными газами 
более 14,5 млн т вредных веществ в год, что составляет более 
40% от общего объема промышленных выбросов в атмосферу. 
При этом величина экологического ущерба, наносимого промышленными выбросами, достигает 2% валового внутреннего 
продукта (ВВП).