Елистратов В.В., д.т.н.,профессор

Экологическое состояние и
эмиссия парниковых газов
водохранилищами ГЭС России в
условиях изменения климата
Федоров М.П., академик РАН,профессор
Елистратов В.В, д.т.н., профессор, Засл. энергетик
РФ,
Масликов В.И., д.т.н., профессор
Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет
Водохранилища мира
• Всего в мире - около 800000
водохранилищ, в том числе около 45000
больших
• Из них около 1000 водохранилищ ГЭС
• Площадь водохранилищ - 500000 км2
(сравнимо с площадью Каспийского моря)
• Полный объем водохранилищ - 8400 км3
www.dams.org
Выбросы парниковых газов
с водохранилищ ГЭС
•
•
•
•
•
•
•
Водохранилища ГЭС, в силу антропогенных причин своего
возникновения являются крупными источниками выделения
парниковых газов
Парниковые газы образуются при деструкции органического
углерода, источниками которого являются затопленные
растительность и почва, планктон и водоросли, сточные воды,
скапливающийся в водоеме мусори др.
Водохранилища как в арктических, так и в тропических регионах на
протяжении всего периода их эксплуатации являются источниками
выбросов метана, углекислого газа и др.
На уровень выбросов влияет множество динамических факторов
(параметры и режимы использования водохранилищ, природноклиматические условия, масштабы хозяйственного освоения
водосбора, экологическое состояние и др.
Исследования по 100 в-щам ГЭС, расположенных в разных широтах
(Barros et al ) показали, что общий объем выбросов парниковых газов
в них составил : 48 млн.тн в виде CO2 и 2 млн.тн в виде CH4.
Средний выброс по этим ГЭС составляет: ~ 100 г CO2 / кВт•ч
Эмиссия метана: с альпийского водохранилища Wohlensee ГЭС – 0,15
г/м2 в сутки, с водохранилища ГЭС Кариба на р. Замбези в Африке -1
г/м2 в сутки
Доля антропогенных источников
в эмиссию парниковых газов
Углекислый газ
• энергетика 30% , в т.ч
водохранилища ГЭС - менее 1%
• Нефте-газовая обрасль 20%
• транспорт < 20%
• ЖКХ > 10%
• лесные пожары <10%
Метан
• сельское хозяйство 40%
• угольные шахты 30%
• свалки 10 - 20%
• водохранилища ГЭС – до 2%
Выбросы парниковых газов в период жизненного цикла
энергетических объектов на базе различных типов
энергоносителей (г/кВт∙ч в СО2 –эквиваленте)
IPCC Special Report on Renewable Energy
Sources and Climate Change Mitigation
Эмиссия СО2 и метана из
водохранилищ
http://siteresources.worldbank.org
Эмиссия метана из водохранилищ ВолжскоКамского каскада ГЭС
Дзюбан А.Н., 2007
Эмиссия парниковых газов водохранилищ
Волжско-Камского каскада ГЭС
•Одним из крупных источников выбросов
парниковых газов водохранилищ ВКК,
являются донные отложения, которые
перегружены техногенными органическими
соединениями.
•Скорость метанообразования в некоторых
водохранилищах (Рыбинское, Жигулевское)
соответствует уровню высокотрофных озер
(озер с высокой биогенной нагрузкой).
Основные показатели водохранилищ и ГЭС
Волжско-Камского каскада
Параметр
Река
НПУ, м
F в-ща, Vполн. Vполез
км2
, км³ н., км³
ГЭС
Угличская
Волга
113
249
1,2
0,7
Рыбинская
Волга
101,81
4550
25,5
16,7
Нижегородская
Волга
84
1591
8,8
3,9
4,9
0,8
Чебоксарская
Волга
63,3*
1080/
2170
Камская
Кама
108,5
1915
12,2
9,8
Воткинская
Кама
89
1065
9,4
3,7
Жигулевская
Волга
53
6150
57,3
33,9
Саратовская
Волга
28
1830
12,9
1,7
Волжская
Волга
15
3117
31,4
8,3
Среднее
выделени
е метана,
мг/м2*сут
Годовая
эмиссия
метана,
т
35
60000
11
25000
3
3500
Например, с полигона «Волхонский» (Санкт-Петербург) с объемом ТБО около
50 млн. М3, в год выделяется около 4000 т метана
Изменения среднегодовой температуры
приземного воздуха (°С) по территории России
2,4
2,0
1,6
1,2
0,8
0,4
0,0
–0,4
–0,8
–1,2
–1,6
–2,0
1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2100
За период 1976–2006 гг. суммарное среднее потепление в целом по России
составило 1,33°С за 31 год, т. е. превысило 100-летнее среднее потепление
(1,00–1,29°С).
Влияние изменения температуры на концентрацию
основных парниковых газов в атмосфере
При увеличении
содержания метана в
атмосфере на 100 мегатонн
(на 0,04 ppm) средняя
глобальная температура
воздуха увеличивается на
~0,01 ºC
Изменение эмиссии метана от
температуры воды
Del Sontro et al. 2010
12
Заключение
•Для уточнения эмиссии парниковых газов
из водохранилищ ГЭС России необходима
организация исследований на реперных
объектах, расположенных в различных
природно-климатических зонах и
отличающихся антропогенной нагрузкой и
экологическим состоянием.
•Проведение исследований необходимо
проводить по методике IHA “GHG
Measurement Guidelines for Freshwater
Reservoirs”
Схема размещения мест отбора проб и измерений
эмиссии парниковых газов в бьефах ГЭС
http://siteresources.worldbank.org
Спасибо за внимание!