CC BY
35Экологическая эффективность автотранспортного комплекса в регионах России при переводе на природный газ
А.Г. Ишков, заместитель начальника департамента - начальник управления ПАО «Газпром», д.х.н.,
К.В. Романов, начальник отдела ПАО «Газпром», к.э.н., Р.В. Тетеревлев, главный технолог ПАО «Газпром», Г.С. Акопова, начальник лаборатории ООО «Газпром ВНИИГАЗ», к.т.н., Н.Л. Власенко, ведущий научный сотрудник ООО «Газпром ВНИИГАЗ», к.б.н., Е.В. Косолапова, заместитель начальника лаборатории ООО «Газпром ВНИИГАЗ», к.т.н.,
Д.О. Грицюта, инженер I категории ООО «Газпром ВНИИГАЗ», Ф.Т. Есиева, младший научный сотрудник ООО «Газпром ВНИИГАЗ»
Представлены показатели экологической эффективности газомоторного топлива с использованием сценария перевода 50 % автотранспортных средств на компримиро-ванный природный газ в федеральных округах и крупных городах России.
Изложены способ расчета показателей выбросов и результаты расчетов, свидетельствующие о том, что перевод автотранспорта на природный газ приведет к сокращению выбросов в атмосферный воздух загрязняющих веществ на 49 % и диоксида углерода - от 21 до 25 %.
Для решения проблемы загрязнения атмосферного воздуха в регионах и крупных городах наиболее целесообразным является путь использования газомоторного топлива, что может значительно повысить экологическую эффективность транспортного сектора и внести существенный вклад в энергетическую безопасность страны.
__Ключевые слова:
газомоторное топливо, компримированный природный газ, автотранспортный комплекс, способ расчета выбросов, экологическая эффективность.
настоящее время проблема экологической эффективности моторных топлив приобретает все большую актуальность и масштабность. Это связано с тем, что разработанные системы снижения токсичности отработавших газов двигателей внутреннего сгорания уже не в состоянии (даже при массовом использовании)
остановить все более прогрессирующее загрязнение воздушного бассейна выбросами загрязняющих веществ (ЗВ) и парниковых газов, вызванное постоянно возрастающим парком автотранспортных средств. Поиск новых методов и перспективных технологий, направленных на совершенствование экологических качеств автотранспортных средств
и изучение конкуренции различных видов топлива (бензин, дизельное топливо, природный газ) по показателям экологической эффективности, может стать существенным шагом в активизации развития газомоторной отрасли и стимулировании спроса на природный газ на внутреннем рынке России.
Процессы перехода на использование компримированного природного газа (КПГ) в качестве газомоторного топлива (ГМТ) в Российской Федерации активизированы на федеральном уровне. Приоритеты государственной политики в сфере внедрения газомоторной техники определены в указах и посланиях Президента России, Прогнозе долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации на период до 2030 года, Транспортной стратегии Российской Федерации на период до 2030 года, Энергетической стратегии России на период до 2030 года, Стратегии инновационного развития Российской Федерации на период до 2020 года и других документах.
В целях развития рынка КПГ издано распоряжение правительства Российской Федерации от 13.05.2013 г. № 767-р «О регулировании отношений в сфере использования газового моторного топлива» [1].
Во исполнение перечня поручений, данных правительству Российской Федерации по вопросу расширения использования газа в качестве моторного топлива (№ Пр-1298) [2], разработан и утвержден Комплексный план мероприятий по расширению использования ГМТ до 2020 года (№ 6819п-П9 от 14.11.2013 г.) [3], который представляет собой совокупность правовых, экономических, организационных мер поддержки производства и использования природного газа в качестве моторного топлива.
В результате реализации мероприятий, предусмотренных в подпрограмме Комплексного плана, к концу 2020 г. планируется следующее:
• суммарный объем потребления ГМТ техникой специального назначения составит 244,4 млн м3;
• число тракторов и комбайнов, работающих на ГМТ, составит 1350 ед.;
• количество коммунальной техники, работающей на ГМТ, составит 7200 ед.;
• количество дорожной и строительной техники, работающей на ГМТ, составит 8100 ед.
Предполагается, что в результате этих мер объем выбросов ЗВ от техники специального назначения в окружающую среду снизится на 6 % по отношению к уровню 2013 г.
Замещение традиционных видов топлива на ГМТ направлено на снижение транспортных издержек в экономике, повышение конкурентоспособности транспортной системы Российской Федерации и позволит уменьшить негативное воздействие на окружающую среду, климат и здоровье населения. По мнению экспертов, это замещение является стимулом развития отечественной автомобильной отрасли. Спрос на газомоторный транспорт и технику растет как со стороны коммерческих, так и со стороны муниципальных предприятий. Сегодня газомоторные модели присутствуют в линейке выпускаемой продукции большинства российских автопроизводителей.
Развитие газомоторной составляющей в автотранспортном секторе России
Для динамичного развития рынка ГМТ в России необходим комплексный подход и условия, позволяющие увеличивать парк техники, работающей на природном газе, развивать газозаправочную сеть и сопутствующую инфраструктуру, повышать качество топлива и заинтересованность потребителей моторного топлива, прежде всего - населения, усиливать участие государства в регулировании развития рынка.
По состоянию на 2014 г. общий парк автомобилей в России составлял около 56 млн ед. Динамика развития (рис. 1) показывает ежегодный рост общего числа автотранспортных средств (АТС) [4-5]. Так, в 2014 г. в сравнении с 2013 г. парк вырос почти на 2369 тыс. ед., в том числе численность легковых автомобилей увеличилась на 2,2 млн. При этом число легковых автомобилей со сроком эксплуатации более 10 лет в 2014 г. составило 19,9 млн. На рис. 1
показано распределение автотранспортных средств по видам. Статистика показывает, что особенно интенсивный рост парка АТС наблюдается в крупных городах.
Динамика потребления топлива подвижным составом автомобильного транспорта РФ представлена на рис. 2, где прослеживается постоянное нарастание объемов использования моторных топлив. Динамика потребления ГМТ пока характеризуется невысокими
Рис. 1. Динамика роста автомобильного парка в Российской Федерации за 2004-2014 гг. (тыс. ед.)
Рис. 2. Динамика потребления топлив подвижным составом автомобильного транспорта РФ
''ЪоциН*1'
2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 Фактическое потребление ■ Газпром {2013 год) —•—Минэнерго (2014год) —■- Газпром (2015 год)
Рис. 3. Основные характеристики газомоторного сектора. По прогнозу потребление КПГ в России к 2020 г. составит:
10,4 млрд м3 (Газпром, 2013 г.); 2,6 млрд м3 (Газпром, 2015 г.); 1,6 млрд м3 (Минэнерго, 2014 г.)
Источник - Минэнерго России, Газпром
Рис. 4. Структура потребления КПГ и распределение АГНКС по федеральным округам РФ
показателями. В настоящее время в структуре потребления моторных то-плив в округах РФ доля КПГ в среднем составляет 0,4 %.
Особое внимание уделяется вопросу синхронизации увеличения производства техники на природном газе с расширением газозаправочной инфраструктуры в регионах. Для формирования у потребителя четкой идентификации природного газа в качестве нового вида моторного топлива компания «Газпром газомоторное топливо» ведет масштабную работу по
созданию федеральной сети автомобильных газонаполнительных компрессорных станций (АГНКС) - строительство новых и модернизацию действующих станций.
Основные характеристики газомоторного сектора - потребление КПГ, число АГНКС и их распределение по федеральным округам в Российской Федерации *, динамика роста спроса на КПГ - представлены на рис. 3-5.
* По данным ООО «Газпром ВНИИГАЗ».
Рис. 5. В 2014 г. число АГНКС составило 271 ед., включая Крымский Федеральный округ (на фото АГНКС, Самара)
Цель ПАО «Газпром» как участника рынка газомоторного топлива - сделать природный газ доступным моторным топливом, создать на территории РФ единую федеральную сеть газозаправочных станций и другие элементы инфраструктуры. По данным на начало 2015 г. в 58 регионах РФ действует 271 АГНКС с суммарной проектной производительностью около 2 млрд м3/год. Российский парк автомобилей, работающих на природном газе, оценивается примерно в 119 тыс. ед., 6 % которых принадлежат ПАО «Газпром». Российскими АГНКС на 01.05.2015 г. реализовано 0,4 млрд м3 КПГ [6].
В России существуют разные оценки и плановые прогнозы по росту рынка КПГ (см. рис. 3, 4). В 2013 г. компания «Газпром газомоторное топливо» сообщила о перспективах роста потребления КПГ в стране с 0,4 млрд м3 в 2013 г. до 10,4 млрд м3 в 2020 г. Фактические результаты Минэнерго показали, что потребление в 2015 г. оценивается на уровне 0,5 млрд м3. В прошлом году оценка потенциального спроса на КПГ в стране в 2020 г. снизилась с 10,4 млрд до 2,6 млрд м3, а к 2023 г. предполагается
потребление 4,1 млрд м3. Существенный пересмотр планов может быть вызван снижением инвестиционной активности компаний (производители инфраструктуры и потребители газа) в связи с ухудшением общеэкономической ситуации в 2014-2015 гг. Минэнерго России также прогнозирует потребление КПГ в России. Прогнозы ведомства немногим ниже оценок Газпрома от 2015 г. и предполагают рост потребления менее чем в 5 раз за 2015-2020 гг.
Следует отметить, что Россия на мировом рынке природного газа в качестве моторного топлива занимает 14 место по общему спросу на КПГ.
Анализ экологической ситуации в городах и регионах РФ
В Российской Федерации имеются достаточно благоприятные условия для газификации транспортных средств, прежде всего, за счет природного газа, запасы которого дают возможность рассматривать его как надежный энергоресурс. Единая система газоснабжения обеспечивает подачу природного газа
20
более чем в 20 тыс. населенных пунктов России, в том числе в 700 городов, транспорт которых является потенциальным потребителем этого вида моторного топлива.
Проблемы городской экологии занимают специфическое место во всем комплексе экологических проблем. Это обусловлено, во-первых, общемировой тенденцией увеличения доли городского населения. В частности, в России в городах концентрируется около 73 % населения. Во-вторых, функционирование предприятий, транспорта, объектов инфраструктуры на ограниченной территории города способствует образованию практически всех существующих видов антропогенного загрязнения, что в условиях высокой концентрации населения приводит к крайне опасному повышению степени экологического риска для всех компонентов окружающей среды - атмосферного воздуха, растительности, почвы, водных объектов, увеличивается также шумовое воздействие. Все это в комплексе отрицательно сказывается на здоровье и качестве жизни.
На настоящем этапе особенно актуальной становится проблема оптимизации экологической обстановки в городах-миллионниках. Ранее способы улучшения экологической ситуации были направлены в основном на борьбу с последствиями загрязнения. Однако бороться только с последствиями загрязнения среды или ориентироваться на традиционные подходы (например, снижение уровня антропогенного воздействия с помощью технологических мер) недостаточно, необходима природоохранная политика, предупредительные (профилактические) меры, экологическая оптимизация территории.
На протяжении многих лет в России остается достаточно высоким уровень загрязнения атмосферного воздуха. Известно, что выбросы ЗВ автомобильным транспортом в сравнении с другими
источниками наносят наиболее весомый ущерб окружающей среде.
По данным Госдоклада о состоянии и охране окружающей среды Российской Федерации, подготовленного Министерством природных ресурсов и экологии в 2014 г., были проанализированы показатели загрязнения воздуха вследствие выбросов от стационарных источников и транспорта. Так, в период за 2007-2014 гг. снижение общих выбросов от автотранспортных средств составило 7,5 %, при этом объем выбросов СО, твердых веществ и оксидов азота уменьшился на 3,6; 49,4 и 22,1 % соответственно. Тем не менее в 2014 г. произошло увеличение общего объема выбросов ЗВ от автотранспортных средств на 197,2 тыс. т в сравнении с 2013 г.
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных и автомобильных источников и их динамика за период 2005-2014 гг. представлены на рис. 6 [5].
В настоящее время доля автомобильного транспорта в общем объеме выбросов ЗВ в атмосферный воздух составляет около 44 % в целом по Российской Федерации (рис. 7), а в крупных городах этот показатель достигает 80...90 % [5].
Приведенные на рис. 4 данные по динамике выбросов ЗВ в атмосферный воздух от автомобильного транспорта показывают, что в период с 2008 по 2014 г. происходили некоторые колебания объема выбросов ЗВ по отношению к выбросам в 2008 г., принятым за 100 %, в пределах ±0,2.3,6 %, которые зависели от многих факторов, в том числе от роста автопарка, срока эксплуатации, экологического класса.
В 2013 и 2014 г. отмечено увеличение объема выбросов ЗВ в сравнении с динамикой снижения в 2008-2012 гг., что связано с ростом автопарка, в котором доля автотранспортных средств со сроком эксплуатации более 10 лет пока очень медленно уменьшается.
Рис. 6. Динамика выбросов ЗВ в атмосферный воздух в РФ за 2005-2014 гг.
Рис. 7. Доля автотранспорта в выбросах ЗВ в атмосферный воздух
Сохраняется тенденция роста загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей и на улицах городов с интенсивным движением транспорта. Доля выбросов ЗВ от автотранспорта в крупнейших российских городах значительно превышает долю выбросов от стационарных источников.
Среди парниковых газов, выбрасываемых в атмосферу транспортом в России, доминирует С02, при этом на долю автотранспорта приходится
98 % совокупного объема выбросов от транспорта. Рост выбросов обусловлен в значительной степени продолжающимся увеличением числа личных автомобилей, которое к 2035 г. в РФ достигнет среднего для Восточной Европы уровня (350...400 транспортных средств на 1000 жителей), что будет сопровождаться соответствующим увеличением объема выбросов парниковых газов с 116 т (оценочный показатель в 2009 г.) до 210 т СО2 экв (прогнозируемый показатель в 2030 г.) [7].
Способ расчета выбросов в атмосферный воздух
Последствиям произошедших изменений уделяется, обычно, больше внимания, чем перспективным оценкам. Однако больший интерес представляет перспективный вариант. Поэтому для расчета выбросов был выбран сценарий перевода на природный газ 50 % существующего парка автотранспортных средств России. Этот показатель основан на оптимистичном варианте развития отрасли с учетом следующих факторов:
• Распоряжения Правительства РФ [1] и Перечня поручений Правительству РФ [2] в части перевода 50 % муниципального транспорта в крупных городах;
• программы ОАО «Газпром», в которой анонсированы планы по расширению использования КПГ и СПГ в качестве моторного топлива, согласно которым количество газомоторной техники различных типов в 2017 г. должно составить не менее 50 % [8];
• реального стремления достижения расчетных объемов реализации КПГ, сопоставимых даже с нынешним потреблением газомоторного топлива в странах, являющихся мировыми лидерами по использованию автотранспортных средств на природном газе.
Расчет валовых выбросов С02 и загрязняющих веществ существующим парком автотранспортных средств проводили с использованием данных Госдоклада [5], расчетной методики [9] и с учетом следующих необходимых для расчета параметров:
• парка АТС в федеральных округах и крупных городах;
• пробега каждого вида АТС (легковые, грузовые, автобусы) в год (усредненные показатели);
• удельные выбросы С02 и каждого индивидуального ЗВ, взятого в расчет (N0^ СО, 802, ТЧ, летучие органические соединения - ЛОС), для каждого вида топлива (бензин, дизельное топливо, КПГ) с учетом его класса (Евро-0, Евро-2, Евро-3 и выше) [9].
Для расчета валовых выбросов С02 и загрязняющих веществ по сценарию перевода 50 % парка автотранспортных средств на КПГ использованы данные по существующему парку АТС в федеральных округах и крупных городах РФ, включающие две составляющие:
1) парк переведенного на КПГ автотранспорта, состоящий из суммы половины парка АТС на бензине, половины парка на ДТ и всего существующего парка на КПГ;
2) оставшийся парк АТС на бензине и ДТ, не переведенный на КПГ.
Блок-схема расчета валовых выбросов СО2 и ЗВ представлена на рис. 8.
Результаты расчета выбросов в атмосферный воздух
На рис. 9 показаны результаты сокращения выбросов диоксида углерода и ЗВ по сценарию перевода 50 % парка автотранспортных средств на КПГ в федеральных округах Российской Федерации (по данным ООО «Газпром ВНИИГАЗ»).
Рис. 8. Блок-схема расчета валовых выбросов СО2 и ЗВ
СЗФО
р, *
■5^цфо 637
/
¡РФО
кфо а
СКФО О
N
ДФО ,88]
СФО
УФО
/
в
; 2086_ . 1064:
О'
|До перевода ^^ВПосле перевода
б
Рис. 9. Сокращение выбросов диоксида углерода (а), млн т, и ЗВ (б), тыс. т, по сценарию перевода 50 % парка автотранспортных средств на КПГ в федеральных округах РФ
а б
Рис. 10. Сокращение выбросов СО2 (а), млн т, и ЗВ (б), тыс. т, на примере субъектов Центрального Федерального округа
а
24
Показатель выбросов До перевода После перевода
Общее количество выбросов ЗВ, тыс. т 3 255 1 669
СО2, млн т 75,9 58,1
СО, тыс. т 2 561 1 313
ЛОС, тыс. т 331 166
N0^, тыс. т 320 168
802, тыс. т 32 16
ТЧ, тыс. т 11 5
Сокращение выбросов С02 составит от 21 до 25 %; сокращение выбросов загрязняющих веществ - 48.49 %.
На примере Центрального федерального округа приведены величины сокращения выбросов С02 и ЗВ по сценарию перевода 50 % парка автотранспортных средств на КПГ для субъектов округа (рис. 10).
Снижение выбросов СО2 и ЗВ от автомобильного транспорта в Центральном федеральном округе по сценарию перевода 50 % автотранспортных средств на КПГ показано в таблице.
Сокращение выбросов ЗВ и СО2 от автомобильного транспорта в крупных городах по сценарию перевода 50 % всех автотранспортных средств на КПГ
в Москве и Санкт-Петербурге представлено на рис. 11 и 12.
Сокращение выбросов СО2 и ЗВ по сценарию перевода 50 % парка автотранспортных средств на КПГ на примере Москвы и Санкт-Петербурга соответствует тенденции сокращения по федеральным округам РФ и составляет: по СО2 - 24 %; по ЗВ - 49 %.
Таким образом, экологические преимущества перевода автотранспортных средств на КПГ подтверждены проведенными комплексными исследованиями по жизненному циклу топлив с оценкой эффективности использования ГМТ в федеральных округах и городах Российской Федерации. Эффективность перевода оценена по основным экологическим
Рис. 11. Сокращение выбросов ЗВ и СО2 от автомобильного транспорта в крупных городах по сценарию перевода 50 % всех автотранспортных средств на КПГ, г. Москва
Рис. 12. Сокращение выбросов ЗВ и СО2 от автомобильного транспорта в крупных городах по сценарию перевода 50 % всех автотранспортных средств на КПГ, г. Санкт-Петербург
характеристикам топлив, суммарным валовым выбросам ЗВ, по отдельным веществам (N0^ СО, 802, ТЧ, ЛОС) и СО2.
Применение природного газа в качестве моторного топлива отвечает
требованиям времени и принципам устойчивого развития - сохранению здоровья населения и благоприятной окружающей среды при стабильном экономическом росте.
_ Литература
1. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 13.05.2013 г. № 767-р «О регулировании отношений в сфере использования газового моторного топлива» // Транспорт на альтернативном топливе. - 2013. - № 5 (35). - С. 5-6.
2. Перечень поручений Президента Российской Федерации по итогам совещания по вопросу расширения использования газа в качестве моторного топлива от 14 мая 2013 г. № Пр-1298. http://kremlin.ru/events/president/news/18345.
3. Комплексный план мероприятий по расширению использования природного газа в качестве моторного топлива, утвержденный заместителем председателя Правительства Российской Федерации А.В. Дворковичем 14 ноября 2013 года (№ 6819п-П9). http://aviatp.ru/upload/medialibrary/plan.pdf.
4. Статистика МВД ГИБДД, 2015 г. http://www.gibdd.ru/stat/
5. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2014 году», 2015 г.
6. Международный газовый союз (на 01.05.2015). http://www.igu.org/
7. Проект Программы развития ООН, Глобального экологического фонда, министерства транспорта РФ «Сокращение выбросов парниковых газов от автомобильного транспорта в городах России» http://www.undp.ru/index.php?iso=RU&lid=2&cmd=progr ams&id=220
8. Программа по расширению использования КПГ в качестве моторного топлива на собственном транспорте организаций группы Газпром на 2014-2017 годы. Утв. Приказом ОАО «Газпром» от 14 июля 2014 г., № 338.
9. Расчетная инструкция (методика) по инвентаризации выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. - М.: НИИАТ, 2008 г.
