CC BY
0
D m i-
U
IK
CO
О X
О
УДК 502.36 DOI: 10.24412/1816-1863-2024-1-76-81
МЕТОДЫ РАСЧЕТА УГЛЕРОДНОГО СЛЕДА ОБЪЕКТОВ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
Н. И. Шестаков, доцент, к. т. н., доцент кафедры «Градостроительство», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный ¡^ университет (НИУМГСУ)», SHestakovNI@mgsu.ru, г. Москва, Россия,
Д. К. Таргонский, студент кафедры «Градостроительство», ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет х (НИУМГСУ)», Targonsky.danila@mail.ru, г. Москва, Россия,
¡5 Н. С. Аргат, студент кафедры «Градостроительство», ФГБОУ ВО «Национальный ^ исследовательский Московский государственный строительный университет ш (НИУ МГСУ)», Nik.arhat.99@mail.ru, г. Москва, Россия,
^ Б. А. Моргоев, студент кафедры «Градостроительство», ФГБОУ ВО «Национальный ^ исследовательский Московский государственный строительный университет и (НИУ МГСУ)», Morgoevbogdan4@gmail.com, г. Москва, Россия
со
vo
О ^
U
° В статье рассмотрены методы расчета углеродного следа объектов дорожно-строительного коми плекса, начиная с добычи и транспортировки строительных материалов до строительства, экс-¡2 плуатации и ликвидации дорожных объектов. Обозначена значимость дорожного строительства О как ключевого фактора экономического развития, который одновременно является источником
Ш значительных экологических последствий, особенно в виде выбросов парниковых газов.
В работе предложены формулы для расчета углеродного следа, которые учитывают множество факторов на каждом этапе жизненного цикла дорожных объектов. Эти методики позволяют проводить стандартизированный расчет, облегчающий сравнение результатов между различными Ш проектами и строительными площадками. Такие подходы помогают идентифицировать наиболее х углеродоемкие этапы и процессы, что важно для планирования экологически более устойчивых q стратегий строительства.
g Рассмотрены текущие тенденции в снижении углеродного следа, включая переход на альтерна-^ тивные виды топлива, такие как биодизель и электричество, а также внедрение энергоэффективных и экологически чистых технологий. Подчеркивается важность автоматизации и применения современных информационных технологий для повышения эффективности использования строительной техники, что также способствует снижению выбросов углекислого газа. Исследование показывает, что точный расчет углеродного следа требует комплексного подхода и глубокого анализа, учитывающего множество экологических, технических и экономических факторов. Это необходимо для создания эффективных стратегий сокращения воздействия строительства на окружающую среду и минимизации углеродного следа на всех этапах жизненного цикла дорожных объектов.
The article examines methods for calculating the carbon footprint of road construction facilities, from the extraction and transportation of construction materials to construction, operation, and demolition of road facilities. The authors emphasize the significance of road construction as a key factor in economic development, which simultaneously serves as a source of significant environmental consequences, particularly in terms of greenhouse gas emissions.
The study proposes formulas for calculating the carbon footprint, taking into account multiple factors at each stage of the life cycle of road facilities. These methodologies allow for standardized calculations that facilitate the comparison of results between different projects and construction sites. Such approaches help identify the most carbon-intensive stages and processes, which is important for planning more environmentally sustainable construction strategies.
The authors also discuss current trends in reducing the carbon footprint, including the transition to alternative fuels such as biodiesel and electricity, as well as the introduction of energy-efficient and environmentally friendly technologies. The importance of automation and the application of modern information technologies to increase the efficiency of construction equipment usage is emphasized, which also helps reduce carbon dioxide emissions.
The research shows that accurate calculation of the carbon footprint requires a comprehensive approach and in-depth analysis that considers numerous environmental, technical, and economic factors. This is necessary to develop effective strategies for reducing the environmental impact of construction and minimizing the carbon footprint at all stages of the life cycle of road facilities.
Ключевые слова: углеродный след, жизненный цикл, автомобильные дороги, эмиссия, выбросы, биопозитивность.
76
Keywords: carbon footprint, life cycle, roads, emissions, emissions, biopositivity.
Введение
Развитие транспортной сети в России сегодня характеризуется значительными объемами работ, связанных как с новым строительством, так и с реконструкцией и ремонтом существующих автомобильных дорог и объектов дорожно-строительного комплекса. В последние годы наблюдается тенденция по существенному увеличению финансирования отрасли на федеральном, региональном и местном уровнях за счет реализации комплекса национальных проектов и программ. Так, планируется начать работы по таким крупнейшим проектам, как: реконструкция а/д М-4 «Дон», строительство обхода г. Казань, реконструкция автодороги Адлер — Красная Поляна, развитие дорожной сети вокруг Санкт-Петербурга, строительство ЦКАД и т. д., что является значимым шагом к улучшению транспортной доступности и развитию экономики страны в целом.
Таким образом, строительство и реконструкция объектов дорожно-строительного комплекса в России, охватывающей обширные и экологически разнообразные территории, и требуют особого внимания к минимизации негативного воздействия на окружающую среду. В связи с этим дорожное строительство выступает не только как важный элемент экономического развития, но и как значительный источник выбросов парниковых газов в атмосферу, что делает расчет углеродного следа д орожных покрытий критически важным инструментом для оценки экологической нагрузки, создаваемой различными строительными материалами и технологиями.
Особенностью Российской Федерации является ее огромная территория, разнообразие климатических условий и интенсивность использования дорожно-транспортной сети. Это определяет необходимость глубокого исследования углеродного следа, связанного с жизненным циклом объектов дорожно-строительного комплекса в стране [1, 2]. Особый интерес представляет анализ углеродных эмиссий, связанных с полным жизненным циклом объектов дорожно-строительного комплекса, начиная от добычи и транспортировки строительных материалов до строительства, эксплуатации и ликвидации [3, 4].
Модели и методы
Работа основывается на анализе современных исследований в области оценки углеродного следа, методологий жизненного цикла и специфики дорожного строительства в России. Рассмотрение углеродного следа в контексте жизненного цикла дорожно-строительных объектов предполагает анализ нескольких ключевых этапов, каждый из которых вносит свой вклад в общий объем выбросов углекислого газа. Эти этапы включают в себя добычу сырья, его переработку, производство строительных материалов, транспортировку материалов на строительную площадку, сам процесс строительства, эксплуатацию дорог, а также их реконструкцию или ликвидацию. Важно отметить, что каждый из этих этапов характеризуется различными уровнями потребления и, соответственно, разными объемами выбросов углекислого газа.
Для оценки углеродного следа на каждом из этапов жизненного цикла необходимо использовать методы, позволяющие количественно оценить общее воздействие проекта на окружающую среду. Этот подход помогает выявить наиболее «угле-родоемкие» этапы и процессы, предоставляя тем самым возможность для оптимизации и внедрения более устойчивых и биопозитивных практик [5, 6].
Расчет углеродного следа может быть выполнен с использованием различных подходов и методик, в том числе метода оценки жизненного цикла. В общем виде формулы для расчета углеродного следа представлены в таблице 1.
Результаты и обсуждение
На этапе строительства автомобильной дороги эксплуатация дорожно-строительной техники существенно влияет на уровень углеродного следа [5, 6].
Решение проблемы высокого углеродного следа, связанного с дорожно-строительной техникой, требует комплексного подхода, включающего разработку и внедрение более энергоэффективных и экологически чистых технологий. В последнее время наблюдается тенденция к переходу на альтернативные виды топлива, такие как биодизель или электричество, а также к оптимизации работы машин с целью
О) ^
о
О -1
х
а>
Г)
а
¡а
б
а>
ы
О ^
а
г> л
О г>
г>
-I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I 03
а
о ~о о ш
г> ^
о
X
о
ы
Г) -I
оз
а
77
о
т
I-
и
со О X
О ^
и а О СР
О
а
и
Ф
IX
о
СР
I-
и
и о
X
и о с
о
со ф
Ю ч;
О ^
и Ф т X
О
Методы расчета углеродного следа
Этап жизненного цикла
Методика расчета
Добыча сырья
Транспортировка
Строительство
Эксплуатация
Реконструкция/ Ликвидация
УС
'добыч
= К V
сырья
X эксырья
I — тип сырья, используемого в дорожном строительстве (например, битум, цемент, инертные материалы); эксырья — эмиссионный коэффициент I сырья
УСтоанс _
Ь — расстояние доставки груза; ту — масса груза; ЭКтро"с — эмиссионный
= Е(Ь; х т;х ЭК;ранс),
транс
коэффициент ' транспорта; ' — тип транспортного средства или маршрута (например, грузовик, железнодорожный транспорт)
УСс
= К«к х ЭКт,0ПЛ),
tk — время работы к машины; ЭК^ — эмиссионный коэффициент топлива; к — тип строительной машины (экскаватор, каток, автогрейдер и т. д.)
УСэкспл = 2(КР, х ЭМрем),
КР/ — количество ремонтов; ЭМрем — эмиссия на ремонт; I — вид ремонтных работ или обслуживания (например, покрытие, ямочный ремонт)
УСл
= Е( Vе
V т
ЭКтат) + Е( V,
перер
х Р),
Vm — объем сноса; ЭКт — эмиссионный коэффициент т материала;
р-перер — объем переработки п; Р — снижение эмиссий за счет переработки; т и п — типы материалов и процессы, связанные со сносом и переработкой
х
78
снижения их воздействия на окружающую среду. Кроме того, инновации в области автоматизации и умных технологий способствуют повышению эффективности работы техники, что также ведет к сокращению углеродных выбросов.
Точный расчет углеродного следа из-за работы дорожно-строительной техники требует комплексного подхода и учета множества факторов. Использование стандартизированных методик и нормативных значений может облегчить этот процесс и
Таблица 2 Нормы выбросов СО2 для разных типов применяемого топлива
Тип топлива Коэффициентов выбросов С02, кг СО2/л
Бензин Дизельное топливо Мазут 2,31 2,68 3,20
обеспечить сопоставимость результатов между различными проектами и строительными площадками.
Различные виды топлива имеют разный углеродный след [7, 8], то есть при их сгорании выделяется разное количество СО2. Здесь ключевым параметром является коэффициент выбросов СО2, который измеряется как масса выделяемого СО2 на единицу энергии, полученной в результате сгорания топлива (обычно в граммах на мегаджоуль).
Важно отметить, что коэффициенты могут варьироваться в зависимости от эффективности процесса сгорания [9—10], технологии очистки выбросов, состава топлива и других факторов. В таблице 2 представлен общий обзор коэффициентов выбросов СО2 для различных видов топлива.
Рассмотрим углеродный след некоторых дорожно-строительных работ, встречающихся как при строительстве, так и при реконструкции и капитальном ремон-
Ориентировочные объемы выбросов СО2 для разных типов дорожно-строительных работ
№ ГЭСН Описание типа работ Применяемые машины Объем работ, маш.-ч Расход топлива, л/ч Выбросы СО2, кг СО2
ГЭСН 01-01012-01 Разработка грунта экскаваторами с погрузкой на автомобили-самосвалы, вместимость ковша 2,5 (1,5-3) м3, группа грунтов: 1-1000 м3 Бульдозеры, мощность 79 кВт (108 л. с.) 1,79 4,5—17,9 12,1—47,9
Экскаваторы одноковшовые дизельные на гусеничном ходу, объем ковша 2,5 м3 6,37 5,0—10,0 13,4—26,8
ГЭСН 01-01046-03 Устройство дорожных насыпей бульдозерами с перемещением грунта до 20 м, группа грунтов: 3-1000 м3 Бульдозеры, мощность 79 кВт (108 л. с.) 15,6 4,5—17,9 12,1—47,9
Рыхлители прицепные (без трактора) 1,08 0 0
Тракторы на гусеничном ходу, мощность 79 кВт (108 л. с.) 0,98 21,9—22,3 56,3—59,8
ГЭСН 27-06029-01 Устройство покрытия из горячих асфальтобетонных смесей асфальтоукладчиками второго типоразмера, толщина слоя 4 см—1000 м2 Погрузчики одноковшовые универсальные фронтальные пневмоколесные, номинальная вместимость основного ковша 2,6 м3, грузоподъемность 5 т 0,55 12,0 32,2
Асфальтоукладчики гусеничные, максимальная ширина укладки 5 м, скорость укладки до 30 м/мин, производительность 350 т/ч 2,04 45,1—47,4 120,9—127,0
Катки самоходные гладкие вибрационные, масса 10 т 2,14 15,0—18,3 40,2—49,1
Катки самоходные гладкие вибрационные, масса 7 т 1,51 10,7—11,9 28,7—31,9
Катки самоходные пневмоко-лесные статические, масса 12 т 2,59 15,3—17,6 41,1—47,2
Катки самоходные гладкие вибрационные, масса 14 т 0,97 19,7—22,4 52,8—60,0
Перегружатели асфальтовой смеси, емкость бункера до 25 т 2,04 55,0—60,0 147,4—160,8
Машины поливомоечные, вместимость цистерны 6 м3 3,1 33,0—37,0 88,4—99,2
О) ^
о
О -1
х
а>
Г)
о ^
б
а>
ы
О ^
0 Г)
1
о
Г)
Г) -I
тз
о
-I
а>
О-
Г> -I 03
О
О ТЗ О Ш
Г) ^
О
X
о
ы
Г) -I
оз О
те автомобильных дорог. Нормы времени и производительности взяты из Федеральной сметно-нормативной базы в разделе «Государственные элементные сметные нормы на строительные работы и специальные строительные работы». Расчетные значения для типов работы представлены в таблице 3.
Заключение
Расход топлива и выбросы СО2 явно коррелируют с эффективностью и типом используемой машины, а также с условиями работы (например, плотность грунта, рельеф местности и пр.). При работе с бульдозером расход топлива и соответс-
79
D m i-
U
w
CO
О X
О ^
и a
О
ср
О
a
са
U
Ш
IX
О
ср
I-
и
и о
X
и о с
о
со Ф
vo
О ^
U
ш
т
о (Г)
твующие выбросы СО2 значительно варьируют, что указывает на разнообразие условий работы и эффективность выполнения работ. Экскаваторы имеют меньший разброс в показателях, что предполагает более стабильные условия работы или эффективность использования.
Максимально возможные выбросы СО2 на единицу времени у бульдозеров могут быть выше, чем у экскаваторов. Это может быть связано как с характеристиками конкретных машин, так и с различиями в используемом топливе и условиями эксплуатации.
Учитывая важность снижения выбросов СО2 для защиты климата, важно рассматривать меры по повышению эффективности работы машин и возможность применения менее загрязняющих видов топлива или даже альтернативных источников энергии в будущем.
Полученные результаты предоставляют интерес для планирования и анализа дорожно-строительных работ, особенно с точки зрения расхода топлива и объема выбросов углекислого газа, что является важным аспектом в контексте экологической устойчивости и сокращения воздействия на окружающую среду.
Системы управления экологическими рисками и стандарты, такие как ISO 14001 (системы экологического менеджмента), могут помочь организациям систематизировать подходы к снижению углеродного следа и обеспечить соответствие деятельности современным экологическим требованиям. Это включает в себя не только мониторинг и снижение прямых выбросов от дорожно-строительной техники и работ, но и учет косвенных выбросов, связанных с добычей, переработкой и транспортировкой используемых материалов.
Библиографический список
1. Веселова Д. Н. Политика России в сфере смягчения последствий изменения климата // Дискурс-Пи. — 2023. - Т. 20. № 2 - С. 86-105.
2. Калинина А. В., Петроченко М. В. Комплексный подход к оценке жизненного цикла строительства на стадии проектирования с применением программных комплексов // Строительство: наука и образование. — 2022. — Т. 12. — № 1. — С. 88—100.
3. Маргалитадзе О. Н. Применение ББО стратегии к зеленому финансированию в России // Столыпинский вестник. — 2022. — Т. 4. — № 9. — С. 5448—5462.
4. Лукьянец А. С., Брагин А. Д. Оценка масштабов и перспектив влияния климатических рисков на социально-экономическое развитие России // Экономические и социальные перемены: факты, тенденции, прогноз. — 2021. — Т. 14. — № 6. — С. 197—209.
5. Балашов М. М. Влияние механизмов углеродного регулирования на развитие промышленности Российской Федерации // Стратегические решения и риск-менеджмент. — 2020. — Т. 11. № 4. — С. 354—365.
6. Глазкова И. Н., Нурыйахметова С. М. Стратегические предпосылки снижения углеродного следа, отечественный и зарубежный подходы // Экономика и предпренимательство. — 2023. — № 6. — С. 260—267.
7. Дячук А. М. Конкурентоспособность инфраструктуры международных транспортных коридоров как основной фактор повышения эффективности грузоперевозок // Транспортное дело России. — 2023. — № 2. — С. 202—204.
8. Кондратьева О. Е., Локтионов О. А., Кузнецов Н. С. Обзор и сравнительный анализ цифровых инструментов оценки углеродного следа // XXI век. Техносферная безопасность. — 2022. — № 7. — С. 305—313.
9. Королев И. С. «Глобальные потепление» и энергетический переход (внешнеэкономический аспект) // Анализ и прогноз. Журнал ИМЭМО РАН. — 2022. — № 2. — С. 13—22.
10. Дмитриевский А. Н., Еремин Н. А., Басниева И. К. Цифровая модернизация нефтегазового производства в условиях снижения углеродного следа // Известия Тульского государственного университета. Науки о земле. — 2022. — № 1. — С. 467—476.
80
METHODS FOR CALCULATING THE CARBON FOOTPRINT OF ROAD CONSTRUCTION FACILITIES
N. I. Shestakov, Ph. D. (Technical), associate professor of the department of Urban Planning, "National Research Moscow State University of Civil Engineering", SHestakovNI@mgsu.ru, Moscow, Russia,
D. K. Targonsky, student of the Department of Urban Planning, "National Research Moscow
State University of Civil Engineering", Targonsky.danila@mail.ru, Moscow, Russia, K
N. S. Argat, student of the Department of Urban Planning, "National Research Moscow State §
University of Civil Engineering", Nik.arhat.99@mail.ru Moscow, Russia, r
B. A. Morgoev, student of the Department of Urban Planning, "National Research Moscow 5
State University of Civil Engineering", Morgoevbogdan4@gmail.com, Moscow, Russia O
K
Q
References ^
CD
w
1. Veselova D. N. Politika Rossii v sfere smyagcheniya posledstvij izmeneniya klimata [Russia's policy in the O field of climate change mitigation]. Diskurs-Pi. 2023. Vol. 20. No. 2. P. 86—105 [in Russian]. q
2. Kalinina A. V., Petrochenko M. V. Kompeksnyj podhod k ocenke zhiznennogo cikla stroitel'stva na stadii H proektirovaniya s primeneniem programmnyh kompleksov [An integrated approach to assessing the life cycle O of construction at the design stage using software packages]. Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie. 2022. -i Vol. 12. No 1. P. 88—100 [in Russian].
3. Margalitadze O. N. Primenenie esgstrategii kzelyonomu flnansirovaniyu v rossii [Application of esg strategy
T3
to green finance in Russia] Stolypinskij vestnik. 2022. Vol. 4. No 9. P. 5448—5462 [in Russian]. O
4. Luk'yanec A. S., Bragin A. D. Ocenka masshtabov iperspektiv vliyaniya klimaticheskih riskov na social'no- T ekonomicheskoe razvitie rossii [Assessing the scale and prospects of the impact of climate risks on the socio- § economic development of Russia]. Ekonomicheskie i social'nye peremeny: fakty, tendencii, prognoz. 2021. n Vol. 14. No. 6. P. 197—209 [in Russian]. q
5. Balashov M. M. Vliyanie mekhanizmov uglerodnogo regulirovaniya na razvitie promyshlennosti Rossijskoj Q Federacii [The influence of carbon regulation mechanisms on the development of industry in the Russian r Federation]. Strategicheskie resheniya i risk-menedzhment. 2020. Vol. 11. No 4. P. 354—365 [in Russian]. _0
6. Glazkova I. N., Nuryjahmetova S. M. Strategicheskie predposylki snizheniya uglerodnogo sleda, otechest-
O
vennyj i zarubezhnyjpodhody [Strategic prerequisites for reducing the carbon footprint, domestic and for- c eign approaches] Ekonomika ipredprenimatel'stvo. 2023. No 6. P. 260—267 [in Russian]. k
7. Dyachuk A. M. Konkurentosposobnost' infrastruktury mezhdunarodnyh transportnyh koridorov kak osnovnoj r faktor povysheniya effektivnosti gruzoperevozok [Competitiveness of the infrastructure of international ® transport corridors as a main factor in increasing the efficiency of cargo transportation] Transportnoe delo Q Rossii. 2023. No 2. P. 202—204 [in Russian].
8. Kondrat'eva O. E., Loktionov O. A., Kuznecov N. S. Obzor i sravnitel'nyj analiz cifrovyh instrumentov ocenki uglerodnogo sleda. [Review and comparative analysis of digital carbon footprint assessment tools] XXIvek. Tekhnosfernaya bezopasnost'. 2022. No 7. P. 305—313 [in Russian].
9. Korolev I. S. Global'nye poteplenie i energeticheskij perekhod (vneshneekonomicheskij aspekt) ["Global warming" and energy transition (external economic aspect)]. Analiz i prognoz. ZHurnal IMEMO RAN. 2022. No. 2. P. 13—22 [in Russian].
10. Dmitrievskij. A. N., Eremin N. A., Basnieva I. K. Cifrovaya modernizaciya neftegazovogo proizvodstva v usloviyah snizheniya uglerodnogo sleda [Digital modernization of oil and gas production in the context of reducing carbon footprint]. Izvestiya Tul'skogo gosudarstvennogo universiteta. Nauki o zemle. 2022. No. 1. P. 467—476 [in Russian].
w a
n
-I 03
Q
81
