CC BY
13В.И. Любимов, В.С. Щеглова, А.В. Панкратьев
Анализ тенденций развития и сфер использования основных типов скоростных...
[4] Панченков А.Н., Драчев П.Т., Любимов В.И. Экспертиза экранопланов.- Н. Новгород: Поволжье, 2006.
[5] Любимов В.И., Гаккель А.А., Барышев В.И. «Мы не плаваем, мы летаем!» - девиз компании «Элиен». - Н. Новгород: Поволжье, 2007.
[6] Маскалик А.И. и др. Экранопланы - транспортные суда XXI века. - СПб.: Судостроение, 2005.
[7] Любимов В.И., Варакосов Ю.Г., Барышев В.И. Современные концепции и перспективные сферы использования транспортных экранопланов // Вестник ВГАВТ. Вып. 22. - Н. Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2007.
[8] Смердов В.Н., Любимов В.И. Пассажирские скоростные суда - важные составляющие транспортного комплекса Ленского бассейна // Речной транспорт XXI век, 2014. № 2.
ANALYSIS OF TRENDS AND AREAS OF USE OF THE MAIN TYPES OF HIGH-SPEED TRANSPORT SHIPS
V.I. Lubimov, V.S. Scheglova, A. V. Pankratev
Keywords: passenger high-speed ship, hydrofoil, cushioncraft, vessel fir cavity, ground effect vehicle, architectural - constructor type, technical and operational characteristics, comparative analysis.
The article presents the analysis of the current state of development, construction and operation of the main types of domestic high-speed transport vessels. Discusses the advantages and disadvantages of various type of high-speed ships, the prospects of their development and sphere of use.
УДК 502:628.395
В.Н. Плотникова, к.х.н., доцент, ФГБОУВО «ВГУВТ» Д.С. Сухарева, студентка ФГБОУ ВО «ВГУВТ» 603950, г. Нижний Новгород, ул. Нестерова, 5
ОБЗОР И АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ВЫБРОСОВ САЖИ ОТ ТРАНСПОРТНЫХ СУДОВ В АРКТИКЕ
Ключевые слова: Арктика, транспортные суда, выбросы сажи, оценка выбросов.
В работе рассмотрены проблемы влияния «чёрного углерода» - сажи на окружающую среду. Анализируются документы международной организации «Арктического совета», которая проводит инвентаризацию источников выбросов сажи в Арктических районах. В перечень источников среди других входят транспортные суда. Авторами приведён количественный расчёт выбросов сажи от отечественного двигателя
Арктика - это северная полярная область Земли, включающая окраины материков Евразии и Северной Америки, почти весь Северный Ледовитый океан с островами. В современном международном праве закреплено разделение Арктики на 5 секторов [1]:
- Северные границы России (большая часть Арктики);
- Аляска (США);
- Северные границы Канады;
- Гренландия (Дания);
- Северные границы Норвегии.
Для климата Земли Арктика играет роль «планетарного кондиционера»: снег и лёд отражают тепловое излучение Солнца, которое в других частях планеты в разной степени поглощается. Но климат Арктики претерпевает изменения: повышение температуры в этой области происходит более высокими темпами, чем в других районах. Так за последние 50 лет среднегодовые значения температуры воздуха на Аляске и Северной Сибири выросла на 2-3 градуса, а на остальных частях планеты - только на 0,7 градуса. Динамика повышения среднегодовых температур в Арктике по годам представлена на рис. 1 [2, 3].
Рис. 1. Динамика глобального потепления, зафиксированная метеостанциями
Изучением состояния климата, выявлением источников, влияющих на их изменение, выработкой требований по ограничению воздействия на Арктику занимаются в настоящее время различные международные организации: «Арктический совет», совет Баренцева/Евроарктического региона, «Конференция парламентариев Арктического региона», «Северный совет», «Северное измерение» Евросоюза» и др. Ведущую роль среди этих организаций играет «Арктический совет», в состав которого входят 8 северных стран. Рабочая группа этой организации в 2012 году представила доклад по Арктике, в котором особое внимание было уделено «чёрному углероду» - саже. В докладе отмечено, что аэрозольные компоненты сажи занимают втрое место после углекислого газа по антропогенному воздействию на глобальный климат. Частицы сажи, оседая на снег и лёд, способствую большему поглощению солнечного тепла и, как следствие, таянию Арктических льдов. В результате снижается отражательная способность морей, что способствует усилению «парникового эффекта» и изменению климата Земли.
«Арктический совет» выявил основные источники антропогенных выбросов сажи в северном регионе. К ним относятся: нефтегазовый сектор, природные и промышленные пожары, стационарные и плавучие установки, работающие на мазуте, дизельный транспорт и др. Рабочие группы этой организации в настоящее время проводят инвентаризацию источников выбросов «чёрного углерода» по странам Арктики с целью создания национальных кадастров по выбросам сажи.
В докладе Арктического совета отмечается, что вклад в общие объёмы выбросов сажи от морских перевозок в полярном регионе на сегодняшний день невелик. Однако ожидается его рост по мере увеличения добычи природных ресурсов в этом секторе и за счёт открытия Россией Северного Морского пути (СМП).
Северный морской путь - это кратчайший путь между Европейской частью России и Дальним Востоком. Он проходит по морям Северного Ледовитого океана: Кар-
В.Н. Плотникова, Д.С. Сухарева
Обзор и анализ проблемы выбросов сажи от транспортных судов в Арктике
скому, Лаптевых, Восточно-Сибирскому, Чукотскому и, частично, Тихого океана -Беренгову.
Расстояние от Санкт-Петербурга до Владивостока по СМП составляет чуть выше 14 тыс. км, для сравнения, через Суэцкий канал - свыше 23 тыс. км.
Организационно СМП делится на: западный сектор Арктики - от Мурманска до Дудинки, который обслуживается ледоколами Мурманского пароходства, и восточный сектор - от Дудинки до Чукотки, который обслуживается ледоколами Дальневосточного морского пароходства. [1]
Северный Морской путь был открыт для международного судоходства в 1991 году. Однако, только недавно, вследствие таяния льдов Арктики, количество транспортных судов и объёмов перевозок грузов стало увеличиваться (табл. 1). [4]
Таблица 1
Динамика возрастания судов на СМП
Год Количество судов Количество перевезённых грузов (тысяч тонн)
2010 4 110
2011 34 820
2012 46 1260
Для сравнения: через Суэцкий канал проходит 18 000 судов в год.
Подсчитано, что с 2012 по 2019 годы грузопоток может увеличиться примерно в 10 раз, а в перспективе - в 20 раз. Движение по трассе СМП обеспечивается 41-м ледоколом, из которых 6 - атомные, остальные 35 - дизельные. Главными пользователями СМП в России являются: «Норильский никель», «Газпром», «Лукойл», «Роснефть», «Росшельф» и др.
В настоящее время на транспортных судах в качестве топлива применяется арктическое дизельное топливо, а в котлоагрегатах - мазут. Применение «тяжёлых сортов» топлива в совокупности с фактом увеличения числа судов влечёт за собой несколько экологических рисков:
- выбросы сажи в атмосферу, оседание её на поверхность льдов, помимо влияния на изменение климата, оказывает токсичное действие на живые организмы;
- возможность аварийных разливов топлива, ликвидация которых в условиях Арктики невозможна, а самоочищение северных морей в силу низких температур происходит крайне медленно.
Именно поэтому в начале 2011 года Европейский парламент обратился к Международной Морской организации (ИМО) с предложением о запрете использование мазута на судах, заходящих в воды Арктики. Этот запрет вступил в силу с 1 августа 2011 года.
Авторами работы была выполнена количественная оценка массы выбросов сажи от отечественных дизелей с целью сравнения их с европейскими нормативами. В качестве примера был взят двигатель марки 16ДПН23/2х30 с номинальной мощностью (Ы) = 3300 кВт, с удельным расходом топлива (ц) = 225 г/кВт-час, время работы двигателей (т) = 1 час.
Расход топлива рассчитывается:
б = Ы-ц-т = 3 300 кВт-225г/кВт-час-1час = 742,5кг/час
Как известно [5], продуктами горения дизельного топлива являются: примерно 90% - углекислый газ (СО2), а остальные 10% приходится на: угарный газ (СО), оксиды серы (80х), оксиды азота (N0^, углеводороды (-СН) и сажу (С). Выбросы сажи приняли как 1/5 часть от 10%, т.е. « 2%, тогда доля выбросов сажи от массы сгораемого топлива «0,2%.
Расчёт массы сажи (М):
Мсажи = Q-0,002 = 742,5 кг/час-0,002 = 1,485 кг/час
Мсажи = 1,485 кг/час-8 часов = 12 кг/сут.
Мсажи = 12 кг/сут-100 сут = 1,2т/навиг.-1судно
Согласно ГОСТа Р 51249-99 оценка выбросов сажи производится по удельным средневзвешенным выбросам (есажи):
есажи = 225 г/кВт-час-0,002 = 0,45 г сажи/кВт-час.
По европейским стандартам (Резолюция №61 ЕЭК от 2011 года) для судов внутреннего водного транспорта предельно допустимое значение удельных средневзвешенных выбросов (ПДЗ УСВ) сажи в зависимости от мощности двигателя составляют 0,2-0,5г/кВт-час.
Таким образом, наши расчёты входят в европейский коридор нормативов. Однако нами не учтены следующие факторы: двигатели на морских судах более мощные, при использовании мазута, как более «тяжёлого» вида топлива, % сажи может быть значительно выше, чем 0,2%. С учётом возрастающего количества судов в Арктике масса выбросов сажи будет только возрастать.
Анализируя литературные источники [6-8], решениями это проблемы может быть:
- применение экологически чистых видов топлива (природный газ, биотопливо, комбинированные виды, улучшенные виды дизельного топлива и др.);
- улучшение эксплуатационных характеристик двигателей (рациональный расход топлива, создание замкнутых систем газовых выбросов и др.);
- экономическое стимулирование (возрастание платы за выбросы, введение экологических коэффициентов, поощрение компаний за сокращение выбросов и др.);
- внедрение рыночных методов регулирования выбросов продуктов горения (в том числе сажи) (создание международного фонда по выбросам парниковых газов с судов и введение системы торговли квотами на выбросы в Арктике).
Список литературы:
[1] Ольшевский А. Организация плавания судов в акватории Северного морского пути.-http://www.transarctica-from.com/-12.03.2015 г. Москва.
https://wikipedia.ru/ Свободная энциклопедия.
[2] Рекомендации по снижению выбросов чёрного углерода и метана для замедления изменения климата Арктики. - http://www.arctic-council.org./index.php/ru/ 2015 г.
[3] Олерский В. Комплексный проект развития Северного морского пути - государственная стратегия развития Арктики. 2015 г.
[4] http://www.transarctica-from.com/-12.03.2015 г. Москва.
[5] Толшин В.И. Режим работы и токсичные выбросы отработавших газов судовых двигателей. Учебное пособие для вузов./В.И. Толшин, В.В. Якунчиков - М - МГАВТ, 1999 г., - 191 с.
[6] http://www.ansc.ru/Rus/Fleet/PosR.asp Сайт ОАО «Северное морское пароходство» 2015 г.
[7] http://www.youtube.com/watch?v=Dthal-cm-Kk Свободное общение в Чате 2015 г.
[8] http://geographyofrussia.ru/morya-severnogo-ledovitogo-okeana-2/ Свободное общение в Чате 2015 г.
DESCRIPTION AND ANALYZE PROBLEM OF «BLACK CARBON» EMISSION FROM VESSELS IN THE ARCTIC REGION
V.N. Plotnikova, D.S. Suckhareva
Key words: Arctic, vessels, soot's émission, émission estimation
