Выбросы других парниковых газов
Система нормативных документов по охране окружающей среды
Руководящий нормативный документ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО РАСЧЕТУ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ
ОТ ПРЕДПРИЯТИЙ АВТОТРАНСПОРТА
Исполнитель: РГП «КазНИИЭК» МООС РК
Заказчик: Министерство охраны окружающей
Среды Республики Казахстан
Астана 2010
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общие положения
2. Цель и задачи
3. Порядок расчетов
3.1.Теоретические основы
3.2. Выбросы СО2
3.3. Выбросы других парниковых газов
4. Пример расчета
5. Оценка неопределенностей
6. Отчетность и документация
7. Список использованных источников
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
По значимости выбросы парниковых газов (ПГ) от всех видов транспорта во многих странах следуют обычно за выбросами энергетических предприятий. В некоторых больших городах выбросы автотранспорта часто превышают выбросы энергопредприятий.
Понятно поэтому, что нужны надежные методики для учета выбросов ПГ всеми видами транспорта. Кроме двуокиси углерода (СО2) к парниковым газам относятся также метан (СН4) и закись азота (N2O).
Категория «автотранспорт» соответствует категории «Дорожный транспорт» согласно Руководству и включает в себя все типы легковых автомобилей, легкие и средние грузовики ,автомобили большой грузоподъемности, такие как тягачи с прицепом и автобусы, а также мотоциклы всех типов. Транспортные средства работают на разных типах жидкого и газообразного топлива, а также на биотопливе или его смеси с обычными топливом. Кроме того, Руководство рассматривает еще выбросы СО2 от работы каталитических конверторов, использующих мочевину.
Выбросы СО2 от биотоплива относятся к другому разделу учета и учитываются отдельно как информационные единицы. Это, а также факт очень малых количеств использования биотоплива в ближайшие годы (менее 2%) стал основанием невключения в данную методику технологии расчетов.
Каталитические конверторы на мочевине дают выбросы СО2 от разложения мочевины в количестве от 1 до 3% от выбросов СО2 двигателем автомобиля. Эта цифра, будучи скорректированной на процент конверторов такого типа в стране, оказалась ничтожной. Это тоже стало основанием невключения этого источника выбросов СО2 в данную методику.
Для учета выбросов ПГ существует методика Руководстве, которая постоянно совершенствуется. Для инвентаризации всех выбросов в атмосферный воздух разработано Руководство по инвентаризации. По аналогии с CORINAIR дорожный транспорт в Руководстве выделен в специальную группу 7, в которой выделяются три подгруппы (таблица 1).
Таблица 1
Деление автомобилей по условиям эксплуатации
 07 01 | ЛЕГКОВЫЕ АВТОМОБИЛИ | |
| 07 0101 | Обычные легковые автомобили на бензине | |
| 07 01 03 01 | Движение по шоссе | |
| 07 01 0102 | Движение в сельской местности | |
| 07 01 01 03 | Движение в городской черте | |
| 07 01 02 | Легковые автомобили на бензине с катализатором | |
| 07 01 02 01 | Движение по шоссе | |
| 07 01 02 02 | Движение в сельской местности | |
| 07 0102 03 | Движение в городской черте | |
| 07 0103 | Дизельные легковые автомобили | |
| 07 0103 01 | Движение по шоссе |
Продолжение таблицы 1
| 07 01 03 02 | Движение в сельской местности | |
| 07 0103 03 | Движение в городской черте | |
| 07 01 04 | Легковые | автомобили на сжиженном нефтяном газе |
| 07 0104 01 | Движение по шоссе | |
| 07 01 04 02 | Движение в сельской местности | |
| 07 01 04 03 | Движение в городской черте | |
| 07 0105 | Двухтактные транспортные средства на бензине | |
| 07 01 05 01 | Движение по шоссе | |
| 07 01 05 02 | Движение в сельской местности | |
| 07 0105 03 | Движение в городской черте | |
| 07 02 | ТРАНСПОРТ МАЛОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ | |
| 07 02 01 | Транспорт малой грузоподъемности на бензине | |
| 07 02 01 01 | Движение по шоссе | |
| 07 02 0102 | Движение в сельской местности | |
| 07 02 01 03 | Движение в городской черте | |
| 07 02 02 | Дизельный транспорт малой грузоподъемности | |
| 07 02 02 01 | Движение по шоссе | |
| 07 02 02 02 | Движение в сельской местности | |
| 07 02 02 03 | Движение в городской черте | |
| 07 03 | ТРАНСПОРТ БОЛЬШОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ | |
| 07 03 01 | Транспорт большой грузоподъемности на бензине | |
| 07 03 01 01 | Движение по шоссе | |
| 07 03 01 02 | Движение в сельской местности | |
| 07 03 01 03 | Движение в городской черте | |
| 07 03 02 | Дизельный транспорт большой грузоподъемности | |
| 07 03 02 01 | Движение по шоссе | |
| 07 03 02 02 | Движение в сельской местности | |
| 07 03 02 03 | Движение в городской черте | |
| 07 04 | МОПЕДЫ и МОТОЦИКЛЫ < 50 см3 | |
| 07 04 0101 | Движение в сельской местности | |
| 07 04 01 02 | Движение в городской черте | |
| 07 05 | МОТОЦИКЛЫ > 50 см3 | |
| 07 05 01 | Движение по шоссе | |
| 07 05 02 | Движение в сельской местности | |
| 07 05 03 | Движение в городской черте | |
| 07 06 | ИСПАРЕНИЕ БЕНЗИНА ИЗ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ | |
Для каждой из подгрупп введена необходимость учета особенностей движения а именно:
- движение по автомагистралям;
- движение в сельской местности;
- движение в городе.
Сравнительная классификация транспортных средств в CORINAIR и в Руководстве (ЕЭК) приведена в таблице 2. Можно видеть, что классификация CORINAIR легко извлекается из классификации Руководства (ЕЭК-ООН).
Таблица 2 Классификация транспортных средств, используемая при расчетах выбросов ЗВ
| Тип транспорта: | |
| По CORINAIR | По ЕЭК-ООН |
| Легковые автомобили | Категория Ml:Транспорт, используемый для перевозки пассажиров и имеющий не более 8 мест, исключая сиденье водителя |
| Транспорт малой грузоподъемности | Категория N1:Транспорт, используемый для перевозки товаров и имеющий максимальный вес, не превышающий 3.5 тонн |
| Транспорт большой грузоподъемности | Категория М2:Транспорт, используемый для перевозки пассажиров и имеющий более 8 мест, исключая сиденье водителя, с максимальным весом, не превышающим 5 тонн |
| Категория М3:Транспорт, используемый для перевозки пассажиров и имеющий более 8 мест, исключая сиденье водителя, с максимальным весом, превышающим 5 тонн | |
| Категория N2:Транспорт, используемый для перевозки товаров и имеющий максимальный вес, превышающий 3.5 тонн, но не превышающий 12 тонн | |
| Категория N3:Транспорт, используемый для перевозки товаров и имеющий максимальный вес, превышающий 12 тонн | |
| Двухколесный транспорт | Категория LI; L2; L3; L4; L5 - все виды мотоциклов |
Таким образом, приняв за основу классификацию транспорта по Руководству, можно было бы рассчитывать, что наша методика расчета выбросов ПГ будет близка к международным подходам.
К сожалению, значительная часть информации, необходимой для расчетов в соответствии с Руководством, отсутствует. Поэтому нами принят подход, основанный на доступных данных об автотранспорте, и в то же время достаточно близкий к подходам Руководства и CORINAIR.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ
Настоящий нормативный документ предназначен для использования на предприятиях автотранспорта для самостоятельного ежегодного расчета объемов выбросов парниковых газов.
Целью данного нормативного документа является разработка научно обоснованного и близкого по структуре к Международным и Европейским подходам метода оценки объемов выбросов парниковых газов от автотранспорта всех видов, приемлемого для условий Республики Казахстан.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
- изучить, какая информация доступна для любого автотранспортного предприятия относительно условий работы его технических средств;
- изучить известную на сегодня научную литературу, в основном дальнего зарубежья об удельных выбросах ПГ различными типами транспорта и выбрать наиболее соответствующую для условий РК;
- разработать саму методику учета выбросов ПГ автотранспортом предприятия;
- подготовить образец расчетов выбросов, для использования в качестве примера при расчетах на предприятии.
ПОРЯДОК РАСЧЕТОВ.
Теоретические основы
Основным парниковым газом является углекислый газ (СО2), методика расчетов выбросов которого описана в Руководстве и основана на расчетах по уравнению окисляемого чистого углерода. Эта методика хорошо работает применительно к сжиганию угля. В теории на каждую тонну окисляемого углерода приходится 3,67 т. углекислого газа. На практике из-за воздействия ряда факторов возможны заметные отклонения от теории, что необходимо учитывать. Такими факторами являются полнота сгорания, наличия примесей в углероде (угле), потеря части газообразной составляющей в процессе хранения и технологии подготовки.
Применительно к жидким углеводородам проблема несколько усложняется тем, что имеется только общая их формула СnHm и соотношение между n и m заметно колеблется даже для одного типа горючего, например, бензина. Водородная составляющая в процессе окисления дает воду, а выбросы СО2 связаны с окислением углеродной составляющей. Для углеводородов характерны значительные потери за счет испарения.
Что же касается других выбросов парниковых газов, то их величины зависят от режима работы двигателей автотранспортных средств. Наименьшие выбросы на единицу сожженного топлива приходятся на некоторый установившийся режим работы при прогретом двигателе Переходные режимы, особенно режим прогрева холодного двигателя после запуска, сопровождаются повышенными выбросами других ПГ.
В зависимости от полноты информации расчет выбросов ПГ возможен по трем уровням: Уровень 1, 2 и 3.
Чем больше информации о типе транспортного средства, режиме его работы и особенностях эксплуатации тем выше может быть уровень и точнее результат.
В общем этапы оценки выбросов ПГ представлены на рис. 1.
Рис. 1. Этапы оценки выбросов от дорожного транспорта
Можно видеть, что выбросы CO2 оценивают обычно отдельно от СН4 и N2O. На рис. 2 представлена общая схема принятия решений в зависимости от полноты информации и выбор уровня расчетов.
Рис. 2. Схема принятия решений для выбросов CO2 от сжигания топлива в дорожных транспортных средствах.
Для Казахстана возможно выполнить расчеты на уровне 1 с использованием некоторых возможностей уровня 2.
3.2. Выбросы СО2
Выбросы главного парникового газа на уровне 1 для всех типов автомобильных бензиновых и дизельных двигателей независимо от технического состояния вычисляются по формуле:
(1)
где mm – количество сожженного автомобилями данного класса (потребление топлива тонны);
km – переводной множитель, ТДж (ед. топлива);
kэ – коэффициент эмиссии CO2 для данного вида топлива, который берется из таблицы 4 по умолчанию.
n – число автомобилей, по которым затем производится суммирование выбросов СО2.
Все необходимые для расчетов коэффициенты приведены в таблице 3 и 4.
Таблица 3Пе реводные множители для расчета выбросов СО2
| № n/n | Множитель | Величина |
| 1. | Множитель km для перевода тыс.т. (или тыс м3) в терраДжоули (ТДж) | |
| - бензин | 43,97 | |
| - дизтопливо | 42,50 | |
| - масла отработанные | 40,19 | |
| - пропан и бутан сжиженные | 47,31 | |
| 2. | Фракция окисления, Ф для всех видов топлива | 1,00 |
Результаты расчетов по каждому классу автотранспорта и по каждому виду топлива затем объединяются в общую таблицу.
Выбросы других парниковых газов
Схема принятия решений при расчете выбросов СН4 и N2O представлена на рис. 3.
Рис. 3. Схема принятия решений для выбросов CH4 и N2O от сжигания топлива в дорожных транспортных средствах.
Из структуры схемы и требований, содержащихся в ней видно, что если данных о пробеге нет, то уровень 3 не может быть использован. Наличие данных о типах автомобилей и сожженном топливе (типы технологий) позволяет выполнить расчеты на уровне 2. В этом случае выбросы парникового газа для одного автомобиля определяются как:
(2)
где mj – удельный выброс парникового газа CH4 и N2O автомобилем с двигателем типа k, (кг/ТДж) (см. табл. 5);
Tk – сожженное топливо за расчетный период, тыс.т;
km – переводной множитель для топлива тыс.т в ТДж (см. табл. 3);
ПRjk – произведение коэффициентов влияния следующих факторов: технического состояния (П) и возраста автомобиля (R) на выброс i-го газа(см. табл. 6);
n – число автомобилей, по которым затем осуществляется суммирование выбросов.
Предусмотрены расчеты выбросов ПГ по следующим группам автомобилей:
- грузовые и специальные грузовые с бензиновым двигателем;
- грузовые и специальные грузовые с дизельным двигателем;
- автобусы с бензиновыми двигателями;
- легковые служебные и специальные.
Далее осуществляется суммирование выбросов i-го газа всеми автомобилями типа k, а затем – выбросов этого же i-го парникового газа автомобилями всех типов, имеющихся на данном предприятии.
Необходимые для расчетов коэффициенты приведены в таблицах 3, 4 и 5.
Таблица 5.Коэффициенты выбросов N2O и CH4 по умолчанию для дорожного транспорта
| Вид топлива/ Репрезентативная категория транспортных средств | CH4 (кг/ТДж) | N2O (кг/ТДж) | ||||
| По умолчанию | Нижний | Верхний | По умолчанию | Нижний | Верхний | |
| автомобильный бензин - неконтролируемые | 9,6 | 3,2 | 0,96 | |||
| автомобильный бензин – катализатор окисления | 7,5 | 8,0 | 2,6 | |||
| автомобильный бензин – Легкий грузовой транспорт с малым пробегом, производства 1995 года или позже. | 3,8 | 1,1 | 5,7 | 1,9 | ||
| Бензин / Дизтопливо | 3,9 | 1,6 | 9,5 | 3,9 | 1,3 | |
| Природный газ | ||||||
| Сжиженный нефтяной газ | na | na | 0,2 | na | na | |
| Этанол, грузовики, США | ||||||
| Этанол, автомобили, Бразилия | na | na | na | |||
Величины коэффициентов для учета технического состояния (П) и возраста автомобиля (R) на выброс i-го газа
Таблица 6
Коэффициент П
| Коэффициент | Техническое состояния автомобиля | ||
| Отличное | Хорошее | Удовлетворительное | |
| П | 1,0 | 1,05 | 1,10 |
Коэффициент R
| Коэффициент | Годы эксплуатации | ||||
| R | 1,0 | 1,05 | 1,10 | 1,15 | 1,20 |
ПРИМЕР РАСЧЕТА
Расчет выбросов парниковых газов автотранспортом г. Алматы (2008 год).
Заметим сразу, что применение данной методики предусматривает учет выбросов парниковых газов по предприятиям, а не по административным единицам. Поэтому при необходимости выбросы ПГ по г.Алматы должны рассчитываться как сумма выбросов этих газов автопредприятиями, расположенными, на территории города.
Приведенный пример расчета, таким образом, предназначен только чтобы продемонстрировать технологию расчетов на реальных данных по изложенной выше методике. Распределение автотранспорта по категориям приведено в таблице 7.
Таблица 7.
Распределение автотранспорта по категориям
| Виды транспорта | Годы | |||||
| Автобусы, общее кол‑во | ||||||
| Автобусы, частные. влад | ||||||
| Легковые автомобили общее кол‑во в тыс. ед-ц | 218,2 | 199,5 | 254,8 | 341,1 | 450,2 | 453,5 |
| Легковые автомобили частные. влад тыс. ед-ц | 210,0 | 190,6 | 235,1 | 319,6 | 419,7 | 418,1 |
| Количество автомобилей на 100 человек | 18,1 | 16,0 | 19,1 | 25,2 | 32,1 | 31,1 |
Потребление топлива по его типам приведено в таблице 8
Таблица 8.
Распределение потребление топлива.
| Виды топлива, т | Количество, т |
| Бензин автомобильный | |
| Дизтопливо | |
| Газ для автомобилей | |
Потребление топлива по категориям транспорта приведено в таблице 9
Таблица 9.Потребление топлива по категориям транспорта.
| Тип Автомобилей | Виды топлива и доля потребления в % | |||||
| Бензин, т | Доля в % | Дизтопливо, т | Доля в % | Газ, т | Доля в % | |
| Легковые | 28,5 | 47,1 | ||||
| Транспорт малой грузоподъемности | 10,2 | 42,5 | ||||
| Транспорт большой грузоподъемности | 1,0 | 17,6 | 5,2 | |||
| Автобусы | 2,0 | 43,7 | 5,2 | |||
| Всего | ||||||
А. Выбросы ПГ автотранспортом, работающим на бензине.
Таблица 10.Количество выбросов СО2 от автомобилей, работающих на бензине.
| Типы автомобилей | Количество сожженного топлива, тыс.т | Коэффициент km тыс. т/ТДж | Количество топлива, ТДж | Удельный Коэффициент выбросов СО2 т/ТДж | Количество СО2, т |
| легковые | 780,38 | 43,97 | 34337,6 | 69,3 | 2379595,7 |
| автобусы | 20,0 | 43,97 | 87,94 | 69,3 | 6121,4 |
| всего | Х | 34425,5 | Х | 2385716,1 | |
При расчетах, содержащихся в таблице 10, коэффициент для перевода топлива в [ТДж] взят из таблицы 3. Удельный коэффициент для СО2 был взят из таблицы 4 «по умолчанию», который был переведен в [т/ТДж] для удобства расчетов.
Далее найдем выбросы CH4 и N2O от того же автотранспорта, работающего на бензине.
Выбросы CH4.
Таблица 11.Количество выбросов CH4 от автомобилей, работающих на бензине.
| Типы автомобилей | Количество сожженного топлива, тыс.т | Коэффициент km тыс. т/ТДж | Количество топлива, т/Дж | Удельный Коэффициент выбросов CH4 т/ТДж | Количество СО2, т |
| легковые | 780,38 | 43,97 | 34337,6 | 0,033 | 1133,5 |
| автобусы | 20,0 | 43,97 | 87,94 | 0,033 | 2,9 |
| всего | 800,4 | Х | 34425,54 | Х | 1139,4 |
Выбросы N2O.
Таблица 12 оличество выбросов N2Oот автомобилей, работающих на бензине.
| Типы автомобилей | Количество сожженного топлива, тыс.т | Коэффициент km тыс. т/ТДж | Количество топлива, т/Дж | Удельный Коэффициент выбросов CH4 т/ТДж | Количество СО2, т |
| легковые | 780,38 | 43,97 | 34337,6 | 0,032 | 109,9 |
| автобусы | 20,0 | 43,97 | 87,94 | 0,032 | 0,28 |
| всего | 800,4 | Х | 34425,54 | Х | 110,2 |
Примечание: Поскольку для автотранспорта Казахстана выбросы ПГ приняты неконтролируемыми, то удельные коэффициенты взяты из первой строки таблицы 5 «по умолчанию» одинаковыми для обоих типов автомобилей, как рекомендует Руководство.
Итак, выбросы от автотранспорта, работающего на бензине, составляют:
СО2 – 2 385 716,1 т.
CH4 – 1 136,4 т
N2O – 110,2 т
Б. Выбросы ПГ автотранспортом, работающим на дизтопливе.
Далее выполним расчеты выбросов ПГ транспортом, работающим на дизтопливе.
Выбросы CО2
Таблица 13.Количество выбросов СО2 от автомобилей, работающих на дизтопливе.
| Типы автомобилей | Количество сожженного топлива, тыс.т | Коэффициент km тыс. т/ТДж | Количество топлива, ТДж | Удельный Коэффициент выбросов СО2 т/ТДж | Количество СО2, т |
| легковые | 350,95 | 42,50 | 14911,1 | 74,1 | 1154912,5 |
| Транспорт малой грузо-подъемности | 125,00 | 42,50 | 6312,5 | 74,1 | 467756,2 |
| Транспорт большой грузо-подъемности + автобусы | 751,00 | 42,50 | 31917,5 | 74,1 | 2365071,8 |
| всего | 1226,85 | Х | 53141,1 | Х | 3987740,5 |
Выбросы CH4.
Таблица 14.Количество выбросов CH4 от автомобилей, работающих на дизтопливе.
| Типы автомобилей | Количество топлива, ТДж | Удельный Коэффициент выбросов CH4 т/ТДж | Количество CH4, т |
| легковые | 14911,1 | 0,0039 | 58,15 |
| Транспорт малой грузо-подъемности | 6312,5 | 0,0039 | 24,62 |
| Транспорт большой грузо-подъемности + автобусы | 31917,5 | 0,0039 | 124,48 |
| всего | 53141,1 | Х | 207,25 |
Выбросы N2O.
Таблица 15 оличество выбросов N2Oот автомобилей, работающих на дизтопливе.
| Типы автомобилей | Количество топлива, ТДж | Удельный Коэффициент выбросов N2Oт/ТДж | Количество N2O, т |
| легковые | 14911,1 | 0,0039 | 58,15 |
| Транспорт малой грузо-подъемности | 6312,5 | 0,0039 | 24,62 |
| Транспорт большой грузо-подъемности + автобусы | 31917,5 | 0,0039 | 124,48 |
| всего | 53141,1 | Х | 207,25 |
Итак, выбросы от автотранспорта, работающего на дизтопливе, составляют:
СО2 – 987 740,5 т.
CH4 – 207,25 т
N2O – 207,25 т
Примечание:
1. Выбросы CH4 и N2O оказались одинаковыми из-за равенства удельных коэффициентов выбросов CH4 и N2O «по умолчанию» (таблица 5).
2. Расчеты на уровне 1 могут быть упрощены из-за того, что коэффициенты «по умолчанию» для разных типов транспорта одинаковы. Нижеприведенный пример расчета выбросов транспортом, работающим на газе, сделан именно так.
В. Расчет выбросов ПГ автотранспортом, работающим на газе
Выбросы CО2
Таблица 16. оличество выбросов СО2 от автомобилей, работающих на газе.
| Типы автомобилей | Количество сожженного топлива, тыс.т | Коэффициент km тыс. т/ТДж | Количество топлива, ТДж | Удельный Коэффициент выбросов СО2 т/ТДж | Количество СО2, т |
| Все виды | 115,69 | 47,31 | 4 476,29 | 56,1 | 250952,1 |
Выбросы CH4.
Таблица 17. Количество выбросов CH4 от автомобилей, работающих на газе.
| Типы автомобилей | Количество топлива, ТДж | Удельный Коэффициент выбросов CH4 т/ТДж | Количество CH4, т |
| Все виды | 4473,29 | 0,092 | 410,54 |
Выбросы N2O.
Таблица 18 Количество выбросов N2Oот автомобилей, работающих на газе.
| Типы автомобилей | Количество топлива, ТДж | Удельный Коэффициент выбросов CH4 т/ТДж | Количество CH4, т |
| Все виды | 4473,29 | 0,003 | 13,4 |
Итак, выбросы от автотранспорта, работающего на газе, составляют:
СО2 – 250952,1 т.
CH4 – 410,5 т
N2O – 13,4 т
Оценим суммарные выбросы ПГ автотранспортом города.
Таблица 19 Сумма выбросов парниковых газов
| Топливо | Парниковые газы, т | ||
| СО2 | CH4 | N2O | |
| Бензин | 2385716,1 | 1136,4 | 110,2 |
| Дизтопливо | 3987740,5 | 207,25 | 207,25 |
| Газ | 250952,1 | 410,54 | 13,4 |
| Всего | 6624408,7 | 1754,19 | 330,85 |
Примечание:
1. Окончательные расчеты должны быть представлены аналогично таблице 19.
2. Если имеются международные рейсы, то расчеты по таким маршрутам должны быть выполнены и представлены отдельно от рейсов внутри города и страны.