ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ СНИЖЕНИЯ ЭМИССИИ

Аграрный вестник Урала № 9 (115), 2013 г.
Экология
УДК 504.5
ПРИРОДООХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ СНИЖЕНИЯ ЭМИССИИ
УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
Н. В. Храмцов,
профессор, доктор технических наук,
Л. Н. Скипин,
доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой,
Д. Н. Храмцов,
кандидат технических наук,
В. Н. Шиндин,
старший преподаватель,
Тюменский государственный архитектурно-строительный университет
(625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, д. 2; тел.: 8 (3452) 46-85-82, 8 (3452) 43-07-29; e-mail: [email protected])
Ключевые слова: углекислый газ, эмиссия, депонирование, прогноз, природоохранные мероприятия.
Аннотация. На основе мирового и регионального опыта для юга Тюменской области можно предложить следующие конструкторско-технологические природоохранные мероприятия: разработка инновационных технологических
процессов производства продукции; снижение затрат энергии на единицу продукции; повышение производительности труда за счет увеличения энерговооруженности исполнителей; повышение коэффициента полезного действия силовых установок (оптимальные тепловые режимы, оптимизация рабочего процесса и топливоподачи, использование
современных материалов и др.); переход на другие виды топлива (газификация двигателей, котельных, бытовых и
технологических установок); теплосбережение (использование новых теплоизоляционных материалов, снижение температуры теплоносителя, уменьшение длины теплосетей путем перехода на индивидуальное отопление, ужесточение
строительных нормативов на теплоизоляцию и др.); использование альтернативных источников энергии (ветровая,
солнечная и др.). Развитие цивилизации сопровождается все более возрастающей антропогенной нагрузкой на природу. Деятельность человека приводит к росту выделений углекислого газа, что способствует повышению температуры
воздуха и к изменению климата. В этом плане особенно актуальными являются определение и прогнозирование нагрузки на среду, разработка комплекса региональных природоохранных мероприятий. На примере Тюменской области
дан прогноз эффективности этих мероприятий. В качестве природоохранных мероприятий предлагается перевод на
газ автотракторной техники, газификация отопления частного сектора, модернизация газоперекачивающих станций
и котельных, увеличение площадей лесопосадок. Прогноз эмиссии и депонирования СО2 проведен до 2015 г. для 3
сценариев развития и внедрения природоохранных мероприятий. Стоимость квот от прогнозируемого уменьшения
эмиссии СО2 для юга Тюменской области составит 2,27 млрд руб.
ENVIRONMENTAL PROTECTION MEASURES TO REDUCE CARBON
DIOXIDE EMISSIONS
N. V. Khramtsov,
professor, doctor of technical sciences,
L. N. Skipin,
doctor of agricultural sciences, professor, head of department,
D. N. Khramtsov,
candidate of technical sciences
V. N. Shindin,
senior lecturer,
Tyumen state university of architecture and civil engineering
(625001, Tjumen’, Lunacharskiy st., 2; phone: 8 (3452) 46-85-82, 8 (3452) 43-07-29; e-mail: [email protected])
Keywords: carbon dioxide, emissions, deposition, forecast, environmental measures.
Abstract. On the basis of the global and regional expertise to the south of the Tyumen region can offer the following
environmental engineering and design activities: the development of innovative technological processes of production,
reduction of energy consumption per unit of production, increase productivity by increasing the power to performers, increasing
the efficiency of power plants (optimum thermal conditions, optimizing workflow and fuel, the use of modern materials, etc.),
switching to other fuels (gasification engines, boilers, domestic and processing plants), heat saving (the use of new insulation
materials, reducing the temperature of the coolant heating systems by reducing the length of the transition to individual
heating, tougher building codes for insulation, etc.); the use of alternative energy sources (wind, solar, etc.). The development
of civilization is accompanied by ever-increasing anthropogenic impact on nature. Human activity leads to an increase in
carbon dioxide emissions that contribute to climate change. In this regard, of particular relevance is the determination and
prediction of the load on the environment, to develop a set of regional environmental activities. On the example of the Tyumen
region forecast of the effectiveness of these measures. As environmental protection measures proposed for gas transfer tractor
machinery, gas heating of the private sector, modernization of gas compressor stations and boiler plants, the increase in area
forests. Forecast emissions and deposition of CO2 held before 2015 for three scenarios, the development and implementation of
environmental measures. The cost of quotas from the projected reduction in CO2 emissions will be more than 2 milliard rubles.
Положительная рецензия представлена П. М. Михайловым, кандидатом технических наук, профессором, заведующим
кафедрой энергообеспечения сельского хозяйства Государственного аграрного университета Северного Зауралья.
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
77
Аграрный вестник Урала № 9 (115), 2013 г.
Экология
Снижение антропогенного воздействия эмиссии
углекислого газа на природу может выполняться по
двум направлениям:
1. снижение расхода энергии и углеродного топлива;
2. увеличение депонирующей способности территорий.
На основе мирового и регионального опыта для
юга Тюменской области можно предложить следующие конструкторско-технологические природоохранные мероприятия [1, 2, 3]:
— разработка инновационных технологических
процессов производства продукции;
— снижение затрат энергии на единицу продукции;
— повышение производительности труда за счет
увеличения энерговооруженности исполнителей;
— повышение коэффициента полезного действия
силовых установок (оптимальные тепловые режимы,
оптимизация рабочего процесса и топливоподачи,
использование современных материалов и др.);
— переход на другие виды топлива (газификация
двигателей, котельных, бытовых и технологических
установок);
— теплосбережение (использование новых теплоизоляционных материалов, снижение температуры
теплоносителя, уменьшение длины теплосетей путем
перехода на индивидуальное отопление, ужесточение
строительных нормативов на теплоизоляцию и др.);
— использование альтернативных источников
энергии (ветровая, солнечная и др.).
На юге Тюменской области эксплуатируется
236 тыс. единиц автотранспорта, выбросы от которого вносят значительный вклад в суммарное загрязнение атмосферы городов и населенных пунктов.
Так в городе Тюмени вклад автотранспорта, численность которого составляет 134 тыс. единиц, в суммарный выброс вредных веществ составляет 83,7 %.
В целом по южной зоне выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта составляют большую часть
от суммарного объема выбросов от всех источников.
Наибольший объем выделяемой энергии автотранспортом приходится на такие крупные регионы
как Тюменский, Заводоуковский, Тобольский, Ялуторовский, Ишимский районы. Выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта в них составляют соответственно 44,4; 40,2; 65,3; 65,4 и 77,4 % от общего объема выбросов загрязняющих веществ.
Ниже приводятся примеры использования результатов исследования при обосновании технологических и организационных разработок. Для оптимизации производственно-технологических, социально-экономических и экологических проектов и с
учетом возможности торговли квотами эмиссии СО2
необходимым условием является применение модели регионального прогнозирования эмиссии диоксида углерода.
В работе рассматриваются сценарии выделения
СО2 на перспективу (до 2015 г.) с учетом внедрения
более эффективных технологий и использования силовых и тепловых установок с более высоким коэффициентом полезного действия.
При расчете эмиссии углекислого газа учитывали
коэффициент КiΔ ВВП увеличения валового внутреннего
продукта (принимали его для двух вариантов: худшего
(3 %) и лучшего (5%)) с коэффициентами снижения
энергоемкости ВВП, то есть отношению энергопотребления к объему ВВП по двум вариантам: базовый
(нижний) — снижение на 0,5 % в год, вероятный —
1,6 % в год и оптимистичный — 2 % в год. Тогда QiСО2
для i-го календарного года находится по формуле:
Qi + 1СО2 = QiСО2 i × Кэ × КВВП, тыс. т СО2/млн руб.
Так для 1999 г. верхний и нижние уровни эмиссии
СО2 составят, соответственно, 5507 и 5321 тыс. т .
За годы прогноза предполагается максимальное
увеличение эмиссии диоксида углерода в 2,10 раза
при минимальном значении 1,17 и среднем — 1,51.
Реален перевод на газ до 30 % тракторов и автомобилей, тогда суммарное снижение эмиссии СО2 по
тракторам будет 345 тыс. т, а по автомобилям составит 117 тыс. т.
За 13 лет с 1985 по 1998 г. количество легковых
автомобилей по югу Тюменской области увеличилось в 3,84 раза. Принимаем возможный прирост
увеличения количества автомобилей за 1998…2015 г.
4-кратный, а долю перевода их на газ — 25 %, тогда к
2015 г. уменьшение выбросов СО2 от перевода легковых автомобилей на газ составит 182 тыс. т.
Перевод на газ одной зерносушилки приводит
к снижению эмиссии СО2 на 14 т СО2 в год. Всего
сушилок 664; возможен их перевод на газ до уровня
90 % к 2005 г., тогда снижение эмиссии СО2 составит
8,4 тыс. т СО2 .
В настоящее время возможен перевод на газ котельных с имеющегося уровня 40 % до 95 % при суммарном снижение эмиссии СО2 на 695 тыс. т.
Таблица 1
Влияние природоохранных мероприятий на снижение эмиссии углекислого газа для юга Тюменской области
№
Доля внедрения,
Снижение эмиссии
Наименование мероприятия
пп
(повышение КПД), %
СО2, тыс. т
1
Перевод на газ тракторов
30
345
2
Перевод на газ грузовых автомобилей
30
117
3
Перевод на газ легковых автомобилей
25
182
4
Газификация котельных
95
695
5
Газификация отопления частного сектора
25
149
6
Газификация зерносушилок
90
8
7
Модернизация газоперекачивающих станций
(7,6…8,3)
55
8
Модернизация ТЭЦ-1, ТЭЦ-2
634
9
Лесопосадки
10
282
10
Инновационное использование древесины
(15…20)
210
Итого
2677
78
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
Аграрный вестник Урала № 9 (115), 2013 г.
Экология
Рисунок 1
Диаграмма вклада природоохранных мероприятий
на снижение эмиссии углекислого газа для юга
Тюменской области к 2015 г.
Из-за относительно высокой стоимости газовых
котлов, проектирования и монтажа оборудования
с достигнутого 1 % уровня газификации отопления
частного сектора возможно к 2015 г. достичь только
25 %-го уровня перевода их на газ при суммарном
снижении эмиссии СО2 на 149 тыс. т.
Влияние внедрения энергосберегающих технологий, модернизации оборудования, лесопосадок и
более эффективного лесоиспользования на эмиссию
углекислого газа к 2015 г. сводим в таблицу.
Прогнозируемое снижение эмиссии диоксида
углерода при внедрении указанных в этой таблице
мероприятий будет в пределах 24,3…43,3 %, а при
наиболее вероятном сценарии — 33,5 %. Из рис. 1
и 2 наглядно видно изменение эмиссии диоксида
углерода и вклад энергосберегающих технологий и
модернизации оборудования в снижение эмиссии.
Диапазон возможной эмиссии СО2 между минимальным Qmin и максимальным Qmax значениями относительно велик. С учетом снижения эмиссии СО2
от внедрения указанных в таблице конструкторскотехнологических мероприятий произойдет уменьшение вероятного выделения углекислого газа Qвер1 до
уровня Qвер2. Из рис. 2 видно, что в этом случае, не-
Рисунок 2
Прогноз эмиссии диоксида углерода на юге
Тюменской области в зависимости
от сценариев развития и внедрения конструкторскотехнологических и природоохранных мероприятий
смотря на рост ВВП и энергопотребления, эмиссия
СО2 практически не увеличивается.
Кроме указанных в таблице мероприятий могут
быть внедрены и другие эффективные конструкторско-технологические и организационные решения,
а предложенные мероприятия могут быть реализованы в большем объеме, поэтому при неизбежном росте производственной и промышленной продукции
и улучшении жизненного уровня населения юга Тюменской области возможным становится снижение
суммарных объемов эмиссии диоксида углерода.
В соответствии с киотским протоколом [2] стоимость квот от уменьшения эмиссии СО2 для Тюменской
области может составить к 2015 г. свыше 2 млрд руб.
Литература
1. Дэвис Д. Энергия. М. : Энергоатомиздат, 1985. 468 с.
2. Реввель П., Реввель Ч. Среда нашего обитания. Энергетические проблемы человечества. М. : Мир, 1995. 291 с.
3. Экологические проблемы энергетики / под ред. А. А. Папина. Новосибирск : Наука, АН СССР СЭИ, 1989. 320 с.
References
1. Davis D. Power. M. : Energoatomizdat, 1985. 468 p.
2. Revvel P., Revvel Ch. Our environment. Energy problems. M. : Mir, 1995. 291 p.
3. Ecological problems of energy / ed. A. A. Papin. Novosibirsk : Nauka, USSR Academy of Sciences SEI, 1989. 320 p.
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
79