Уникальные физико-химические свойства , громадные разведанные запасы исходного сырья — природного газа, развитая сеть магистральных газопроводов в передовых странах мира и возможность межконтинентальных перевозок, а также сравнительно невысокая цена и значительные экологические преимущества в сравнении с традиционными видами топлива делают универсальным энергоносителем XXI в., а проблему его широкого производства и использования — одной из приоритетных задач развития мировой экономики.
Основными потребителями как энергоносителя являются промышленно развитые страны мира — США, Франция, Германия, Япония, Великобритания, Южная Корея. Все большее применение сжиженный газ находит в таких странах, как Китай и Индия.
Первая попытка использования для удовлетворения «пикового» газопотребления была предпринята в 1939 г. в США, где построили установку производительностью 6 т/сут, а в 1940 г. в г. Кливленде была построена установка производительностью 12т/ч с тремя резервуарами общей емкостью 0,47 млн м3. После взрыва построенного здесь же, но позже, четвертого резервуара емкостью 2,83 млн м3 работы в этом направлении были возобновлены лишь в 1965 г. Теперь в США на долю СПГ приходится более 13 % общего объема газа, поставляемого потребителю в период «пиковых» нагрузок потребления.
По последним данным, в США, Канаде, странах Западной Европы, Австралии эксплуатируется 75 комплексов с установками для сжижения газа относительно небольшой производительности (до 20 т/ч) с хранилищами и приспособлениями для газификации СПГ, а также 78 комплексов, не имеющих установок для сжижения газа, — так называемых сателлитных, с доставкой СПГ с других установок.
Особенностью комплексов по производству, хранению и газификации СПГ для покрытия пиковых нагрузок газопотребления является их небольшая производительность по сжижению, большие объемы хранилищ СПГ и большая производительность по газификации. Это связано с тем, что природный газ на таких установках сжижается в период минимального спроса — летом, а газифицируется и подается в газопроводную сеть зимой, в особо холодный период, который составляет 20—30 дней в году.
Также СПГ используется в различных отраслях промышленности, транспорта и сельского хозяйства. За рубежом накоплен значительный опыт в проектировании, изготовлении и эксплуатации автомобилей и судов на СПГ.
Особенно широко и интенсивно развивается автомобильная тех ника на СПГ в США. Фирма Macks в сотрудничестве с фирмой Waste Management Inc. уже в течение 20 лет занимается производством двигателей на СПГ.
На СПГ создан седельный тягач Mack CY/LNG, который является самым экологически чистым грузовым автомобилем с запасом хода свыше 1000 км. Фирма General Motors подготовила к серийному производству легковой автомобиль EV1 с двигателем ЕСОТЕС с турбонаддувом, работающий на СПГ.
Перевод автомобилей и других транспортных средств на СПГ заключается в установке топливного криогенного бака с наполнительной, расходной, контрольно-предохранительной арматурой и испарительной аппаратурой.
В настоящее время в США на СПГ переведено до 25 % муниципального автотранспорта, работает более 600 карьерных самосвалов, а также автобусы и автопогрузчики. В США внедрением СПГ в автотранспорт занимаются ведущие автомобильные фирмы — General Motors, Ford, Chrysler.
По данным фирмы Ford, мощность автомобильного двигателя, работающего на СПГ, после 55 тыс. миль пробега была на 10 % выше, чем у аналогичного, работающего на бензине, а содержание окиси углерода в выхлопных газах двигателя в 5 раз ниже (соответственно 0,21 и 1,2 %). Аналогичные результаты были получены и другими фирмами.
Заправка автомобилей осуществляется на многочисленных криогенных автозаправочных станциях Особенно широкая их сеть создана на юго-западе США — в штатах Калифорния, Аризона, Колорадо, Техас, Пенсильвания. Созданы и успешно развиваются фирмы по производству комплектующих, в том числе криогенного оборудования, по обслуживанию таких автомобилей. Например, фирма Kaiser Brencar обслуживает свыше 1500 автомобилей на криогенном топливе и выпускает криогенные баки объемом от 70 до 500 л под давлением 0,15 МПа.
В Германии проблемами использования СПГ в автотранспорте занимаются такие известные фирмы, как Linde, MAN, Daimler-Benz. Так, опытные образцы Автобусов на СПГ и систем для их заправки созданы еще в 1972 г. фирмами Daimler-Benz и Linde и успешно эксплуатируются в течение ряда лет. Фирмами Mercedes-Benz и Messer разработаны мусоровозы на СПГ. Только во Франкфурте эксплуатируется порядка 80 таких машин.
В 1999 г. появился новый тип автомобиля на СПГ — рефрижератор, построенный на шасси MAN F2000, — плод совместного труда сразу пяти компаний — MAN, Schmitz, Messer Griesheim, Frigobloc и Thyssengas. В его 300-литровый топливный бак с вакуумной изоляцией СПГ заливают при давлении 6 атм.
Рефрижератор построен на базе грузовика MAN Nutzfahrzeuge AG с мощностью двигателя 170 кВт и массой в снаряженном состоянии 18 т. Он оборудован топливной системой, в состав которой входит криогенный бак весом 240 кг на 280 л СПГ с рабочим давлением 5,3 бар, имеет теплообменник и холодильную установку для распыления СПГ в кузове рефрижератора.
На одной заправке такой рефрижератор проходит примерно 350…400 км. Холодильник машины работает на этом же топливе — хладагенте. Холодильная установка устроена так, что энергию ей отдает сжиженный газ — на пути от бака к двигателю он проходит через специальный теплообменник, где газифицируется.
Время поддержания температуры —12 °С в кузове при неработающем двигателе 22 ч, а длительность работы системы термостатирования кузова при температуре —20 °С — не менее 65 ч.
Эксплуатация этих рефрижераторов показала, что по сравнению с холодильной машиной применение СПГ для охлаждения продуктов позволило уменьшить расход топлива на 11 %, а при замене холодильной установки с приводом 17 кВт на СПГ — сэкономить 15 л дизтоплива на 100 км пробега.
Во Франции внедрением СПГ в грузовой автотранспорт активно занимаются фирмы Renault, «Эйр-Ликид», Gas de France. В Париже эксплуатируется автобус на СПГ. Криогенный бак вместимостью 72 л фирмы Kaiser Brencar обеспечивает стандартному легковому автомобилю запас хода в 290 км. Продолжительность бездренажного хранения топлива в баках колеблется от 73 до 160 ч.
В последние годы СПГ как моторное топливо стал применяться в Бельгии, Нидерландах, Норвегии, Финляндии, Великобритании и других странах. Так, в Финляндии созданная фирмой Gasum Оу Sisu VTT опытная модель грузового автомобиля эксплуатируется с января 1998 г., а в Великобритании с 1996—1997 гг. эксплуатируется мусоровоз, созданный фирмой BG, Transco IVECO и 10 грузовых перевозчиков фирм ВОС, Perking, Marks & Spenser используется криогенная емкость производства компании MVE объемом 450 л.
В развитых странах мира, имеющих разветвленную речную сеть, довольно продолжительное время проводятся работы по внедрению СПГ в качестве моторного топлива на речных судах (на самоходных баржах, танкерах, сухогрузах, буксирах и т. д.).
На танкерах-метановозах, осуществляющих морские межконтинентальные перевозки, испарение СПГ во время транспортировки составляет 0,1…0,2% в сутки. В ряде случаев испарившийся СПГ используется в качестве судового топлива.
С 1989 г. в США реализуется программа по определению пригодности СПГ как моторного топлива для железнодорожных локомотивов-тепловозов, включающая разработку технологии переоборудования двигателя, изготовление криогенного вагона-тендера и коммерческие испытания поезда в течение года. Работы по внедрению СПГ в тепловозную тягу ведутся также в Польше, Германии, Чехии, Великобритании.
В Голландии активно проводятся работы по использованию СПГ в сельском хозяйстве (перевод тракторов, комбайнов и других сельхозмашин на работу на сжиженном газе) и кухни мартини.
В течение длительного времени за рубежом ведутся работы по переводу авиационной техники (самолетов и вертолетов) на криогенное топливо, в том числе на СПГ. Особенно широкие программы по использованию СПГ в авиации осуществляются в США, где основные разработки проводятся в исследовательском центре НАСА «Левис». Имеются данные о работах в США по использованию СПГ в гражданской и военной авиации, в том числе при создании сверхзвуковых и гиперзвуковых самолетов. Это связано с тем, что криогенное топливо позволяет организовать эффективное охлаждение турбин авиационных двигателей и несущих плоскостей летательных аппаратов.
Во Франции основные работы ведутся в области создания авиационных двигателей, работающих на СПГ. Есть сообщения о работах по внедрению СПГ в авиацию в Германии, хотя там основное внимание уделяется водороду.