Выбросы черного углерода из дизельных источников в России

Отчет № PNWD-4434
Выбросы черного углерода от
дизельных источников в России:
Пример Мурманска
Резюме
Мередид Эвансa,
Назар Холодa,
Владимир Малышевb,
Светлана Третьяковаb,
Евгений Гусевb,
Ша Юa,
Александр Бариновb
a
b
Мемориальный Институт Баттелл
Мурманский государственный технический университет
Подготовлено для Агентства по охране окружающей среды США
Октябрь 2014
Мы провели оценку эмиссии черного углерода (ВС) от дизельных источников в Мурманской
области и Мурманске, самом большом городе за Полярным кругом. Базовым годом для
кадастра выбросов является 2012 год. Мы также экстраполировали данные по России с
использованием данных 2010 года.
Дорожный транспорт является одним из самых больших потребителей дизельного топлива в
области и самым большим потребителем в России в целом. Мы провели несколько
исследований для определения структуры автодорожного парка и режимов движения
автотранспорта. Также для всех источников выбросов мы использовали доступные местные
данные и публикации.
В 2012 г. в Мурманске было зарегистрировано 16,4 тысяч дизельных автомобилей, то время
как в области их насчитывалось 45,6 тысяч. Реестр автотранспортных средств показывает, что
исходя из возраста автомобилей, 45% легковых автомобилей, 62% грузовых автомобилей и
75% автобусов относятся к экологическому классу Евро-0. Средний возраст легковых
дизельных автомобилей меньше, чем грузовых автомобилей и автобусов. Мы определили, что
12% легковых автомобилей в Мурманске используют дизельное топливо, и эта доля выше,
чем в среднем по России. Мы использовали несколько источников данных для определения
среднего пробега легковых автомобилей в год. Научно-исследовательский институт
автомобильного транспорта (НИИАТ) предоставил свои оценки о среднем пробеге для других
видов автотранспортных средств. Мы использовали видеонаблюдения для оценки
интенсивности среднегодового суточного движения (AADT), умножили этот показатель на
протяженность дорог разных категорий для определения количества машино-километров
(VKT) в городе.
Мы проанализировали несколько методик, включая две расчетные инструкции НИИАТ, а
также методику Европейского агентства по защите окружающей среды, Коперт-IV.
Российские методики используют специфические для России удельные показатели выбросов
PM2.5, которые были определены для российского парка автомобилей разных экологических
классов. В то же время, российские методики содержат гораздо меньшие удельные
показатели выбросов для пуска и прогрева двигателей, чем международные методики. Таким
образом, чтобы отобразить характеристики российского автопарка, мы использовали КопертIV с российскими удельными показателями выбросов для пробега.
Применение устройств уменьшения выбросов на новых автомобилях ограничивает выбросы
вредных веществ дорожным транспортом. Мы пришли к выводу, что старые грузовые
автомобили являются основным источником дорожных выбросов. По нашим оценкам,
выбросы ВС в Мурманске составляют 12 тонн в год. Общие выбросы ВС дорожным
транспортом в Мурманской области составляют 49 тонн в год.
Горнодобывающая промышленность является крупнейшим источником выбросов ВС в
области. Ее доля в общих выбросах составляет 71% за счет значительного потребления
дизельного топлива и отсутствия устройств снижения выбросов (отсутствие контроля
выбросов). Предприятия горнодобывавющей промышленности области использовали 139
тысяч тонн дизельного топлива в 2012 году, главными потребителями дизельного топлива
являются большие карьерные самосвалы. Используя информацию из разных карьеров, мы
определили, что в области работает не менее 250 карьерных самосвалов.
Работа в карьере проводится круглосуточно, в среднем карьерный самосвал работает более
6300 часов в год. Белорусский производитель «БЕЛАЗ» доминирует на рынке карьерных
самосвалов и большинство Белазов оборудованы двигателями Cummins. Согласно
информации от Cummins, 88% двигателей на больших карьерных самосвалах не имеют
систем уменьшения выбросов выхлопных газов (Tier-0), а остальные 12% относятся к
экологическому класс Tier-1. Небольшое количество карьерных самосвалов Caterpillar and
Komatsu могут иметь более чистые двигатели и отвечать стандартам Tier-1 и Tier-2.
Удельные показатели выбросов PM2.5 для внедорожных промышленных мобильных
источников без контроля выбросов составляют 3,551 г/кг топлива, а удельные показатели
выбросов PM2.5 экологического класса Tier-1 составляют 0,967 г/кг дизельного топлива. За
нашими оценками, общие выбросы в горной промышленности Мурманской области в 2012 г
составили 279 тонн.
Доля выбросов черного углерода от дизельных локомотивов невелика, поскольку главные
железные дороги области электрифицированы. Дизельные локомотивы Мурманского
отделения Российских железных дорог в 2012 использовали 21,2 тысяч тонн дизельного
топлива. Локомотивы в России не имеют систем контроля выбросов, и их возраст часто
превышает 30 лет. Удельное значение выбросов PM2.5 маневровых локомотивов составляет
1,44 г/кг топлива. Таким образом, локомотивы в Мурманской области выбросили 31 тонну
PM2.5, включая 22 тонны черного углерода.
Согласно официальной статистике по строительству и дорожному хозяйству, внедорожные
транспортные средства в строительной отрасли использовали 3,205 тысяч тонн дизельного
топлива, а внедорожные транспортные средства, машины и оборудование в дорожном
хозяйстве использовали 865 тонн топлива.
Жилищное строительство в Мурманской области находится в упадке. Большинство
оборудования в строительной отрасли области очень старое. В области зарегистрировано
более 1800 единиц техники и более чем 50% нуждается в замене. Мы использовали
европейские удельные значения выбросов для внедорожной техники, то есть 4,038 г PM2.5 /кг
дизельного топлива для машин без контроля выбросов и 0,967 г PM2.5 /кг для машин с
контролем выбросов. Таким образом, внедорожные машины строительной отрасли в
Мурманской области выбросили 13 тонн PM2.5 или 10 тонн ВС.
Сектор дорожного хозяйства включает ремонт дорог и уборку снега. Принимая во внимание
климат региона, уборка и вывоз снега является важной деятельностью в Мурманске.
Внедорожные транспортные средства в основном не имеют контроля выбросов. Удельные
значения выбросов для внедорожной техники в этом секторе составляют 3,551 г PM2.5 /кг
дизельного топлива. Выбросы PM2.5 составили 3 тонны, а ВС – 2 тонны в год.
Сельское хозяйство не очень развито в области, так как более 90% территории находится за
Полярным кругом. Сельскохозяйственная техника в области в основном российского
производства с небольшой долей импортной техники; 62% сельскохозяйственной техники
старше 10 лет. По данным региональной статистики, предприятия сельского хозяйства, охоты
и лесного хозяйство потребили в 2012 году 1344 тонн дизельного топлива. Удельные
значения выбросов для сельскохозяйственной техники составляют 3,755 г PM2.5 /кг топлива,
учитывая отсутствие систем уменьшения выбросов. Таким образом, мы оценили выбросы в 5
тонн PM2.5 или 4 тонны ВС.
Рыболовство является важной отраслью экономики Мурманской области. Рыболовство в
Мурманской области обеспечивает 16% вылова рыбы в России, но только четверть вылова
приходится на 12-мильную зону российских территориальных вод. Рыболовный флот в
Мурманской области составляет 226 судов или 76% всех гражданских судов в российской
Арктике. Средний возраст судов - 26 лет.
Мурманский рыбный порт находится на расстоянии 22 морских миль от открытого моря. Мы
анализировали выбросы ВС только на отрезке от порта к границам 12-мильной зоны и
обратно. Мы рассчитали потребление топлива и выбросы ВС в Мурманске, исходя из
информации о судозаходах в порт для средних судов; для малых судов мы использовали
другую доступную информацию о количестве и экспертные оценки о режиме работы этих
судов.
По данным Информационной системы государственного портового контроля, большие и
средние рыболовные суда заходили в Мурманский порт 1713 раз в 2012 году. Используя
информацию о мощности двигателей, режиме и времени их работы, мы применили удельные
показатели выбросов 0,35 г ВС/ кВт-ч для расчета выбросов ВС рыболовными судами в
российских территориальных водах. По нашим оценкам, большие и средние суда выбросили
4,3 тонны ВС. В области работает примерно 100 малых судов. Мы предположили, что
средняя номинальная мощность двигателя составляет 50 кВт, нагрузка двигателя 60%, и суда
работают в среднем 800 часов в год. Выбросы ВС малыми судами составили 840 кг в год. По
нашим оценкам, общие выбросы ВС рыболовными судами в Мурманской области в 2012 году
составили 5 тонн.
В Мурманской области мы выделили две категории дизельных генераторов. Первая
категория включает генераторы и дизельные обогреватели, которые используются
небольшими магазинами и предприятиями сферы услуг в поселениях с централизованным
электроснабжением. Вторая категория включает генераторы в поселениях без
централизованного электроснабжения, которые работают значительное количество часов в
год.
Мы нашли очень мало данных о малых генераторах и обогревателях – государственные
органы не ведут учет и не регулируют использование таких генераторов. Качество данных о
дизельных генераторах очень низкое, а неопределенность очень высокая. В общем,
статистика показывает, что в области на нетранспортные нужды было использовано 7,1 тыс.
тонн дизельного топлива. Удельное значение выбросов дизельных генераторов составляет 4,0
г PM2.5 /кг топлива, и за нашими оценками дизельные генераторы и обогреватели выбросили
21 тонну ВС.
Несколько десятков поселений в области не имеют доступа к централизованному
электроснабжению из-за их отдаленности; они зависят от дизельных электростанций.
Дизельное топливо для больших поселений субсидируется государством. Используя подход
«снизу-вверх», мы определили, что такие генераторы потребили 1700 тонн дизельного
топлива в 2012 году. Таким образом, выбросы ВС от больших дизельных генераторов
составили 5 тонн ВС.
По данным Международного энергетического агентства (МЭА), Россия потребила 23,3
миллиона тонн дизельного топлива в 2010 году, автотранспорт потребил 12,5 миллион тонн.
В то же время НИИАТ провел оценку потребления дизельного топлива автотранспортом по
методу «снизу-вверх» и определил, что автотранспорт потребил 17,3 миллиона тонн топлива.
Мы использовали данные НИИАТ для дорожного транспорта и данные МЭА для всех
остальных секторов экономики. Сельское и лесное хозяйство потребили 2,8 млн тонн, а
промышленность – дополнительно 2,6 млн тонн. Все остальные сектора экономики
использовали 2,9 млн тонн дизеля. Исходя из этих данных, мы рассчитали, что общие
выбросы ВС от дизельных источников в России были на уровне 56,726 тонн в 2010 году и
доля дорожного транспорта составила 55%.
По нашим оценкам, выбросы черного углерода от дизельных автомобилей в России составили
31,117 тонн и две трети этих выбросов пришлось на грузовики экологического класс Евро-0.
Сельское хозяйство также являются значительным источником выбросов ВС в масштабах
России, отчасти из-за отсутствия устройств снижения выбросов. По нашим оценкам, выбросы
ВС от сжигания дизельного топлива в сельском хозяйстве и лесном хозяйстве составили 8180
тонн, в то время как промышленные выбросы были на уровне 5610 тонн (включая 2536 тонн в
горной промышленности). Выбросы черного углерода во всех остальных секторах экономики
составили 11,818 тонн.