CC BY
12ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ
ENERGY AND ECOLOGY
Статья поступила в редакцию 16.01.12. Ред. рег. № 1187 The article has entered in publishing office 16.01.12. Ed. reg. No. 1187
УДК 504.054
ПРИМЕНЕНИЕ ПРИРОДНОГО ГАЗА В КАЧЕСТВЕ МОТОРНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ АВТОТРАНСПОРТА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
А.Л. Дмитриев, Е. О. Милютина
Российский государственный гидрометеорологический университет 195196 Санкт-Петербург, Малоохтинский пр., д. 98 Тел.: (812) 322-1889, факс: (812) 444-6090, е-mail alldmitriev@yandex.ru
Заключение совета рецензентов: 28.01.11 Заключение совета экспертов: 10.02.12 Принято к публикации: 15.02.12
Рассмотрено влияние автотранспорта и специфики городской среды на экологическое состояние воздушной атмосферы Санкт-Петербурга. Проанализированы возможные методы снижения токсичных выхлопов и установлено, что с экономической и технической точек зрения наиболее приемлемым на сегодняшний день является использование в качестве моторного топлива природного газа. Приведены количественные данные по снижению токсичных выхлопов и финансовых затрат при реализации в городе данного проекта.
Ключевые слова: автотранспорт, экология, токсичный выхлоп, моторное топливо, городская среда, природный газ.
APPLICATION OF NATURAL GAZ AS MOTOR FUEL FOR MOTOR TRANSPORT OF ST.-PETERSBURG
A.L. Dmitriev, E.O. Milutina
Tel.
Russian State Hydrometeorological University 98 Malookhtinsky ave., St.-Petersburg, 195196, Russia : (812) 322-1889, fax: (812) 444-6090, е-mail alldmitriev@yandex.ru
Referred: 28.01.11 Expertise: 10.02.12 Accepted: 15.02.12
Influence of motor transport and specificity of the city environment on an ecological condition of St.-Petersburg atmosphere is considered. Possible methods of toxic exhaust minimizing are analyzed. It is established that use of natural gas as a motor fuel is the most comprehensible for today according to the economic and technical points of view. The quantitative data on decrease in toxic exhausts and financial expenses is cited at realization in a city of the given project.
Keywords: motor transport, ecology, toxic exhaust, motor fuel, the city environment, natural gas.
Алексей Леонидович Дмитриев
Сведения об авторе: д-р техн. наук, главный научный сотрудник Российского научного центра «Прикладная химия», профессор Российского Государственного гидрометеорологического университета. Участвовал в разработке ракетно-космических проектов, в т.ч. РКС «Энергия-Буран». Награжден медалями. Ветеран космонавтики России.
Образование: Высшее военно-морское училище инженеров оружия.
Область научных интересов: ракетно-космическая техника, энергетика, водородная энергетика, экология.
Публикации: 115.
Елена Олеговна Милютина
Сведения об авторе:
аспирант Российского Государственного гидрометеорологического университета. Магистр по мониторингу окружающей среды.
Область научных интересов: экология, энергетика.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (106) 2012
© Scientific Technical Centre «TATA», 2012
Введение
Экологические проблемы во всем мире приобретают первостепенное значение, в особенности для крупных городов с численностью населения более 1 млн человек. Характерно, что ухудшение экологического состояния воздушного бассейна городов происходит даже на фоне снижения уровня промышленного развития, что особенно характерно для нашей страны. Сильнейшим загрязнителем атмосферного воздуха в крупных городах является автотранспорт. Его вклад в суммарное загрязнение более 50%, а для Санкт-Петербурга этот показатель, по разным оценкам, составляет около 80-90% [1] Связано это с ростом численности автотранспорта, использующего, в основном, нефтяные моторные топлива.
Для Петербурга ухудшение экологической обстановки имеет особое значение, т. к. оказывает влияние не только на здоровье жителей и гостей города, но и на культурный облик города (памятники архитектуры, скульптуры, дворцовые и парковые ансамбли), снижая его привлекательность как культурного центра мирового масштаба.
Специфика влияния автотранспорта на окружающую среду
Автотранспорт создает в городах превышение санитарно-гигиенических нормативов загрязнения воздуха. Поэтому все большую актуальность приобретают вопросы, касающиеся степени влияния выбросов автотранспорта на состояние здоровья населения. Наиболее чувствительны к вредному воздействию иммунная, эндокринная и система кровообращения.
Вследствие неполного сгорания жидких топлив в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания (ДВС) (или побочных реакций, протекающих при высоких температурах) в воздушную среду поступает более двухсот химических соединений, в том числе окись углерода (СО), углеводороды (СиИт), окислы азота (МО и МО2), диоксид серы (802) [2]. Кроме того, вредное воздействие на организм человека оказывают выделяемые при работе двигателей канцерогенные вещества: сажа, альдегиды и бенз(а)пирен, среднесуточная предельно допустимая концентрация (ПДКсс) которого составляет 0,1 мкг/100 м3 [3].
Значения предельно допустимых концентраций (ПДК) основных соединений (максимально разовых (мр) и среднесуточных (сс) представлены в табл. 1 [3].
Таблица 1
ПДК основных соединений выхлопных газов ДВС [3]
Table 1
Maximum concentration limit of the basic connections of exhaust gases of internal combustion engines [3]
Норматив Соединение
СО NO no2 SO2 альдегиды взвешенные вещества
СН2О С4Н6О3 С3Н4О
ПДКмр, мг/м3 5 0,4 0,085 0,5 0,035 0,1 0,03 0,5
ПДКсс, мг/м3 3 0,06 0,04 0,05 0,003 0,03 0,01 0,15
Особенно сильное увеличение токсичных выбросов происходит при неравномерном движении транспорта, во время разгона, торможения, что особенно характерно при движении в большом городе, при остановках на перекрестках и перед светофорами, а в последние годы - при наличии многочисленных автомобильных пробок. В указанные моменты выделяется примерно в 10 раз больше несгоревших частиц, чем при равномерной работе двигателя.
Методы, применяемые для снижения токсичных выхлопов
Сегодня существует ряд мер для снижения доли токсичных выбросов от автотранспорта в окружающую среду. К подобным мерам относят: внедрение методов по снижению токсичности отработавших газов, законодательное регулирование, применение электрических и гибридных двигателей, использование альтернативных видов топлива.
Снижение токсичности отработавших газов достигается рядом технических решений: установкой нейтрализаторов отработавших газов, фильтров твердых частиц, использованием химических присадок к топливу. Установка каталитических нейтрализаторов отработавших газов и фильтров твердых частиц (сажи, сульфатов) применяется как дополнительное оборудование, которое без значительных изменений в конструкции двигателя легко встраивается в выпускной тракт двигателя и обеспечивает внешнюю экологическую очистку. Однако это приводит к увеличению расхода топлива на 3-5%. Поскольку в качестве катализатора используются драгметаллы (платина, палладий), стоимость автотранспорта возрастает. Данные устройства не являются вполне эффективными. К тому же их установка требует точной дозировки в подаче топлива, что возможно лишь на новом поколении автомобилей с электронной системой зажигания.
Ограничение выбросов основных токсичных компонентов, присутствующих в отработанных газах (ОГ) бензиновых и дизельных двигателей, изложено в Правиле Европейской Экономической Комиссии (ЕЭК ООН) № 49 от 1982 г. (и последующих поправках к нему). В Европейском Союзе (ЕС) с 2005 г. действует стандарт на бензин класса Евро-4, в то время как в нашей стране пока еще сохраняется Ев-ро-2. Намеченный на 2012 г. переход на бензин класса Евро-3 откладывается в связи с тем, что нефтяные компании не успевают модернизировать свои старые нефтеперерабатывающие заводы (НПЗ). Стандарты «Евро» - это требования и к двигателю, и к топливу. Однако к настоящему времени не более 15% автомобильного парка России в целом и Санкт-Петербурга в частности соответствует нормам «Евро-2» и выше.
Для улучшения экологических показателей моторных топлив и соответствия их стандартам «Евро» рассматривается применение биотоплив. Расширяется использование в качестве моторного топлива биоэтанола. Заключен договор между США и Бразилией о поставках в США этанола. В США также строится завод по производству биоэтанола мощностью до 400 млн л/год. К 2020 году США планирует 20% моторного топлива заменить на этанол. Применение биотоплива рассматривается также и для уменьшения выбросов парниковых газов. Например, в странах ЕС принято решение об уменьшении к 2020 году выбросов диоксида углерода на 20% за счет использования в качестве моторного топлива Е-85 (содержащего 85% этанола). Рассматривается также применение биодизеля: смесь дизтоплива с растительным маслом. Для этого в Финляндии, Швеции, Дании и других странах поощряется выращивание рапса, который используется для получения растительного масла. Однако, несмотря на более низкую стоимость биоэтанола по сравнению с бензином, существует опасность снижения ресурсных и эксплуатационных характеристик двигателя. Кроме того, использование для производства биоэтанола пищевого растительного сырья ограничено из-за нехватки продовольствия и голода во многих странах мира.
Современные тенденции лидеров мирового авто-прома (Nissan, Toyota, Mercedes и др.) направлены на создание гибридных (имеющих ДВС и аккумуляторную батарею - АКБ) автомобилей и электромобилей. Однако такие автомобили пока еще занимают незначительный сегмент рынка. Связано это как с их высокой стоимостью, так и с присущими им недостатками: малым пробегом от одной зарядки (максимум 160 км), длительностью зарядки (7 часов от бытовой сети и 30-40 мин - на специальных зарядных станциях, снабженных высоковольтными розетками), высокой стоимостью литий-ионных АКБ, составляющих примерно 50% стоимости электромобиля (1 кВт ч запасенной в АКБ энергии стоит около 1000 долларов), дефицитом лития и др. Сейчас на рынок поставляются в основном электрокары с АКБ неболь-
шой мощности (20-30 кВт). При дальнейшем развитии электромобилей мощность АКБ будет в несколько раз выше. Кроме того, основной катодный материал батареи (в состав которых входит кадмий) представляет опасность для окружающей среды вследствие высокой токсичности. Следует учитывать и то обстоятельство, что рост численности электромобилей и применение мощных батарей потребует дополнительного увеличения мощностей электростанций. В более отдаленной перспективе рассматриваются электромобили с использованием в качестве источника электроэнергии электрохимических генераторов на основе водородных топливных элементов.
Во многих странах в качестве менее токсичного и более дешевого моторного топлива используется природный газ (ПГ). Природный газ относится к числу экологически чистых топлив в отличие от сжиженного углеводородного газа (СУГ) - побочного продукта добычи нефти и ПГ (основными компонентами СУГ являются тяжелые углеводороды: пропан и бутан, при сгорании которых, также как и при использовании бензина и дизельного топлива, образуется много токсичных соединений), что отражено в табл. 2. Кроме того, природный газ, имея разветвленную трубопроводную сеть, более удобен для создания автозаправочной инфраструктуры: широкой сети газораспределительных и газонаполнительных станций.
Таблица 2
Состав продуктов сгорания различных топлив [2]
Table 2
Structure of various fuel combustion products [2]
Вид топлива Выброс вредных веществ, г/км
СО СН NOx
Бензин 10,3 2,17 2,25
Сжиженный нефтяной газ 4,7 1,19 2,15
Сжатый природный газ 2,1 1,11 2,1
Бензин в смеси с водородом 0,74 0,69 1,11
Метанол 6,92 1,14 1,09
Метанол в смеси с синтез-газом (Н2+СО) 1,24 0,62 0,89
Синтез-газ (Н2+СО) 0 0,1 0,57
Водород 0 0 0,62
Из табл. 2 видно, что по наличию токсичных компонентов в выхлопных газах ПГ уступает только водороду. Мировой опыт использования ПГ в качестве моторного топлива насчитывает около 5,5 млн автомобилей. Половина из них находится в Аргентине, Бразилии и Италии, где созданы для этого соответствующие механизмы экономического стимули-
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (106) 2012
© Scientific Technical Centre «TATA», 2012
рования. В России же эта цифра составляет всего около 104 тыс. единиц (примерно 0,25% от всего автопарка). И это при том, что по запасам природного газа Россия занимает первое место в мире (около 47 трлн м3) по сравнению с 5,5% запасов нефти (около 10 млрд т) [4].
Специфика автотранспортной системы Санкт-Петербурга
Автопарк России составляет около 3,5% от мирового. В 2003 г. в стране насчитывалось 19,6 млн автомобилей, в том числе 14,7 млн легковых, 4,2 млн грузовых и 0,7 млн автобусов. По данным ГИБДД, прирост автомобильного парка Санкт-Петербурга составляет 7-10% в год, и к концу 2011 года численность его составит около 1700 тыс. единиц.
Техническое состояние автомобилей и марка применяемого топлива влияют на масштаб и степень токсичности загрязнения воздуха выбросами автотранспорта. Для России средний возраст автотранспортных средств (АТС) значителен и составляет около 10,8 года, в связи с этим количество токсичных выбросов в окружающую среду увеличивается. Основными видами моторного топлива являются бензин и дизельное топливо (доля автобусов на диз-топливе составляет примерно 62%, а легкового автотранспорта - около 5%) [2].
Санкт-Петербург - важный экономический, научный и культурный центр России, крупный транспортный узел. Исторический центр города и связанный с ним комплекс памятников входят в список Всемирного наследия Организации Объединенных Наций по вопросам образования, науки и культуры (ЮНЕСКО). Это один из самых важных в стране центров туризма.
Город является важнейшим центром автомобильных перевозок и находится на пересечении транспортных путей, соединяющих Скандинавский п-ов и континентальную Европу, центральные районы России и страны Балтии. Существенная часть автомобильных транспортных потоков связана с грузовыми перевозками из портов Финляндии, Ленинградской области и собственно Санкт-Петербурга в районы России, лежащие южнее и восточнее. Автомобильные магистрали связывают Петербург с Москвой и финской границей (трасса М10 «Скандинавия»), с эстонской границей (трасса М11 «Нарва»), с Петрозаводском и Мурманском (трасса М18 «Кола»), с Псковом и белорусской границей (трасса М20) и др. Трассы М10 и М20 входят в состав европейского транспортного коридора № 9. В ближайшее время в дополнение к нынешней, сильно перегруженной автомагистрали Москва - Санкт-Петербург должно начаться строительство современной платной автомагистрали.
Однако транспортные коммуникации самого города, проложенные в 18-19 веках, не рассчитаны на существующий объем транспортных средств. Город
характеризуют плохо организованная система дорожного движения и парковок; плохое транспортно-эксплуатационное состояние ряда автомобильных дорог; недостаточное количество транспортных развязок; прохождение основных транспортных потоков через центр города, что способствует увеличению объема выбросов токсичных веществ в атмосферу. Серьезную проблему для транспорта в последние годы представляют автомобильные пробки (частые торможения и разгон приводят к увеличению вредных выхлопов в 2-3 раза) с наибольшим скоплением автомобилей на мостах и перекрестках, что отражает рис. 1.
Рис. 1. Транспортный поток на одном из мостов Санкт-Петербурга Fig. 1. Transport stream on one of bridges of St.-Petersburg
Наблюдения за состоянием городской воздушной среды проводятся на 10 стационарных станциях Северо-Западного управления по гидрометеорологии. Ранее проводились наблюдения также на 6 станциях, принадлежащих промышленным предприятиям, которые в настоящее время закрыты в связи с их ликвидацией. Полученные данные показывают, что в целом по городу средняя за год концентрация некоторых токсичных компонентов (СО, N0*, СпИт) превышена в среднем в 2 раза. Особенно велика загазованность транспортных магистралей. Здесь максимальные разовые концентрации достигают 10 ПДК [5].
Для оценки вклада автотранспорта Санкт-Петербурга в загрязнение окружающей среды рассмотрению подлежал легковой и автобусный парк города с 1970 по 2008 г. Для проведения сводных расчетов загрязнения атмосферы городов выбросами автотранспорта используются данные по пробеговым выбросам, рассчитанные по программе фирмы «Магистраль», представленные в табл. 3. Принимаем, что один усредненный легковой автомобиль массой около 1390 кг проходит в год в среднем 15 тыс. км [2].
Опираясь на представленные выше данные, был произведен расчет ежегодного количества токсичных веществ, выбрасываемых автотранспортным комплексом (АТК) города. Полученная в результате расчетов динамика токсичных выхлопов всего автопарка города с 1970 по 2008 год отражена в табл. 4.
Таблица 3 Значения пробеговых выбросов для различных групп автомобилей
Table 3
Values of prorunning emissions for various groups of cars
Группы автомобилей Выброс, г/км
СО NO* CnHm SO2 Сажа
Легковые бензиновые 19 2,3 2,1 0,065 -
Легковые дизельные 2 1,3 0,25 0,21 0,1
Автобусы бензиновые 97,6 5,3 13,4 0,32 -
Автобусы дизельные 8,8 8 6,5 1,45 0,3
Таблица 4
Динамика выбросов токсичных веществ от автотранспорта Санкт-Петербурга (1970-2008 г.)
Table 4
Dynamics of emissions of toxic substances from motor transport of St.-Petersburg (1970-2008)
Год Количество токсичных выбросов, тыс. т/год
CO NO* CnHm SO2 Сажа Всего
1970 12,2 1,6 1,5 0,08 0,008 15,4
1980 37,5 4,6 4,4 0,18 0,011 46,7
1990 82,5 10,1 9,4 0,35 0,015 102,4
1995 164,2 20,0 18,4 0,61 0,013 203,3
2000 243,5 29,7 27,1 0,90 0,022 301,3
2001 226,0 27,6 25,2 0,84 0,021 279,6
2002 254,6 31,1 28,4 0,94 0,023 314,9
2003 267,4 32,6 29,8 0,99 0,025 330,9
2004 275,6 33,6 30,7 1,02 0,025 341,0
2005 288,1 35,1 32,1 1,06 0,025 356,4
2006 312,5 38,3 34,8 1,19 0,045 386,8
2007 340,3 41,6 37,6 1,24 0,036 420,8
2008 357,9 44,1 39,6 1,38 0,078 443,1
Анализ таблицы показывает, что больше всего с ОГ выбрасывается оксида углерода, а также более токсичные оксиды азота и углеводороды. С увеличением количества дизельных АТС наблюдается увеличение выброса канцерогенной сажи. В целом по городу выбросы от АТС составляют 92% от суммарных техногенных выбросов вредных веществ [5].
Таким образом, анализ показывает тенденцию к ухудшению экологического состояния окружающей среды под воздействием возрастающей численности автотранспорта. В настоящее время численность автотранспорта города увеличилась, как отмечалось
выше, до 1700 тыс. единиц, а суммарный объем выбросов вредных веществ составляет более 400 тыс. т в год.
Экологическое состояние окружающей среды Петербурга является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье жителей города. Заболеваемость и смертность населения в 90-е годы составляла 15 человек на 1000 жителей. Среди причин повышенной смертности ведущее место занимают заболевания онкологические, сердечно-сосудистые и органов дыхания, возникновение которых в значительной степени связано с загрязнением воздушной среды. В результате этого экономические потери города составляют более 100 млн долларов в год.
Кроме того, токсичные вещества в атмосфере воздействуют на исторические и архитектурные памятники Петербурга, нанося им непоправимый урон и требуя больших затрат на ремонт и реставрацию. Например, если первый ремонт шпиля Петропавловского собора проводился через 100 лет (после возведения в 1858 году), то второй ремонт - через 34 года. Ростральные колонны ремонтировались, соответственно, в 1947 и в 1996 гг., шпиль Адмиралтейства - в 1957 и в 1977 гг.
Работы по оптимизации автомобильного движения проводились в городе начиная с 1980-х годов, но они оказались неэффективны при столь высоком росте численности автотранспорта. В последние годы комитетом по благоустройству и дорожному хозяйству администрации города был проведен ряд мероприятий по строительству новых и ремонту и реконструкции существующих городских автодорог. Одними из крупнейших проектов являются реконструкция набережных, предполагаемое строительство Орловского тоннеля под Невой. В качестве одной из мер, направленных на снижение загруженности исторических районов Петербурга, рассматривается возможность платного въезда в центр города. С целью снижения загруженности городских автомагистралей транзитным транспортом реализован проект строительства Петербургской кольцевой автодороги (КАД), частично проложенной по дамбе Финского залива, что отражено на рис. 2; в ближайшее время намечено продолжение работ по реализации Западного скоростного диаметра (ЗСД) - транзитной магистрали, призванной связать западные районы города и Морской порт (проходящей по западной части Васильевского острова и частично - по эстакаде (рис. 3), проложенной по Невской губе Финского залива). Однако поскольку указанные магистрали являются продолжением международной трассы Е-18 «Скандинавия», нагрузка на указанные участки автотрассы со временем будет только возрастать. На начальном этапе после их ввода предполагается пропускать до 100 тыс. автомашин в сутки по участку КАД, проложенному по дамбе, и до 140 тыс. единиц в сутки - по ЗСД. Это приведет к увеличению выбросов токсичных веществ к значениям более 100 тыс. т в сутки.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (106) 2012
© Scientific Technical Centre «TATA», 2012
Рис. 2. Участок дамбы с автомагистралью Fig. 2. Site of a dam with a highway
M
щ \\
Рис. 3. Проектируемый участок ЗСД Fig. 3. Projected site of the western high-speed diameter
Преимущественная роза ветров в районе Финского залива - западная. Поэтому значительная часть вредных газовых выхлопов осядет на территории Петербурга. Кроме того, непосредственный контакт вредных выбросов с водной поверхностью сравнительно мелкого в этих местах Финского залива может привести к необратимым последствиям для всей его биоты.
Таким образом, для автотранспорта Санкт-Петербурга необходимы дополнительные мероприятия по снижению его экологического давления на окружающую среду. Из приведенного выше анализа следует, что наиболее перспективным являлось бы применение электромобилей или гибридных двигателей. Однако помимо указанных выше недостатков самих электромобилей в городе отсутствуют необходимые для их обслуживания инфраструктура и электрические мощности. Расчеты показывают, что наличие даже самых скромных характеристик автопарка электромобилей (например: количественный состав - 25% (450 тыс. единиц); мощность АКБ 100 кВт; 70% батарей заряжаются в периоды ночного минимума потребляемой городом электроэнергии, а оставшиеся 30% - равномерно в течение дня) потре-
бовало бы увеличения в городе электрических мощностей на 35% (с 5,5-6,0 до 7,5-8,0 ГВт). Таким образом, реальный подход к автотранспортной проблеме требует рассмотрения других вариантов.
Расчетно-аналитическая оценка показывает, что наиболее оптимальным с экономической точки зрения и возможностей технической реализации на сегодняшний день является газификация автотранспорта, т.е. перевод его на природный газ.
Расчетно-экономическая оценка применения ПГ в автотранспорте Санкт-Петербурга
Природный газ может использоваться в виде ком-примированного газа (КПГ) давлением до 20 МПа или сжиженного природного газа (СПГ). Поскольку применение СПГ требует специальной криогенной инфраструктуры, более дорогой и сложной в обслуживании, нами рассматривается применение в качестве моторного топлива КПГ.
Природный газ в качестве основного компонента содержит нетоксичный углеводород метан (90%), что, наряду с его более полным сжиганием в цилиндрах ДВС, обуславливает низкие уровни токсичных веществ, выбрасываемых с ОГ двигателей.
Для оценки экологических показателей автотранспорта города при переводе его на КПГ и сравнения полученных результатов с данными, полученными ранее на нефтяных моторных топливах, отраженных в табл. 4, в расчете был использован тот же состав АТС за период с 1970 по 2008 г. Принималось, что по энергоемкости 1 м3 КПГ эквивалентен 1 л высокооктанового бензина (плотность которого составляет 0,74 кг/л) или дизельного топлива [6]. В расчете использовались данные НАМИ, согласно которым при работе легкового автотранспорта на КПГ выхлопные газы имеют следующие характеристики основных токсичных веществ: СО - 2,1 г/км; N0* - 2,1 г/км; СиИт - 1,11 г/км [7]. Для расчета токсичных выбросов автобусного парка города при его работе на КПГ использовались данные Национальной газомоторной ассоциации, согласно которым имеют место следующие выбросы токсичных веществ (кг/т топлива): СО - 121,6; N0* - 14,8; С„Ит -31,6 [8]. Средний расход газового топлива для автобуса составляет 42 м3/100 км [9]. Поэтому при среднегодовом пробеге автобуса 15000 км одно АТС будет сжигать около 4,8 т газового топлива в год и, соответственно, выбросы токсичных веществ от одного автобуса составят СО - 0,6 т/год; N0* - 0,1 т/год; СпИт - 0,2 т/год.
Результаты по суммарным выбросам токсичных веществ от легкового и автобусного автопарков города представлены на рис. 4, из которого следует, что использование ПГ уменьшает их примерно в 4,3 раза, а по отдельным компонентам: СО в 8,7 раз, N0* -в 1,1 раза, С„Ит - в 1,8 раза. Отмечается также полное отсутствие канцерогенных соединений.
1«ТО 19 SO 1995 2000 2002 2001 >006 200»
_Годы_
■ Автомобильный парк. работающий на бен , LH' п ::н тепышы топливе □ Автомобильный парк при работе на КПГ
Рис. 4. Сравнительные характеристики суммарных токсичных выбросов АТК Санкт-Петербурга
при использовании традиционного моторного топлива и природного газа Fig. 4. Comparative characteristics of total toxic emissions of motor complex of St.-Petersburg at use of traditional motor fuel and natural gas
Применение ПГ снижает также примерно на 10% выбросы диоксида углерода.
Заправку автомобилей КПГ предполагается осуществлять на автомобильных газонаполнительных компрессорных станциях (АГНКС), которые реализуют различные виды моторного топлива и являются объектами, на которых из сырьевого ПГ, поступающего по магистральному газопроводу, производится моторное топливо - КПГ. Таким образом, перевод автотранспорта города на КПГ связан с необходимостью создания разветвленной сети АГНКС различной производительности и разного проектно-техно-логического решения.
Для хранения КПГ на борту автомобиля существуют автомобильные баллоны цилиндрической формы со сферическими днищами. В среднем на один легковой автомобиль устанавливают 1 баллон объемом 60 л, расходом 7,5 м3/100 км и запасом хода 200 км; для автобуса - 8 баллонов объемом 51 л, расходом 42 м3/100 км и запасом хода 230 км [9].
Экономическая целесообразность использования ПГ на автотранспорте исходит из постановления правительства РФ, устанавливающего предельное значение его цены, согласно которому стоимость 1 м3 ПГ, отпускаемого на АГНКС, не должна превышать 50% от стоимости 1 л самого дешевого бензина АИ-76 [10], что позволяет снизить затраты на топливо в 2-5 раз в зависимости от типа автомобиля.
При этом затраты на переоборудование АТС для работы на КПГ окупаются примерно за 0,5 года для легкового автотранспорта и за 0,4 года - для автобусного парка города.
Заключение
1. Показана роль автотранспорта в ухудшении экологического состояния воздушной среды Санкт-Петербурга.
2. Тенденция к увеличению токсичных выбросов связана как с ростом численности автотранспорта, так и спецификой дорожно-транспортной сети Санкт-Петербурга.
3. Проанализированы возможные методы снижения экологического давления автотранспорта на городскую среду.
4. С точки зрения экономики и технической реализации наиболее приемлемым в настоящее время является перевод автотранспорта на природный газ.
Список литературы
1. Шелутко В.А., Дмитриев В.В., Гальцова В.В. Экология и гидрометеорология больших городов и промышленных зон. (Россия-Мексика). Монография. Т. 1. Анализ окружающей среды. СПб.: РГГМУ, 2009.
2. Денисов В.Н., Рогалев В.А. Проблемы экологизации автомобильного транспорта. СПб.: МАНЭБ, 2005.
3. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест: ГН 2.1.6.1338-03.
4. Экономика: ЕС и США признали Россию «углеводородным» лидером. V-EQUITIES JOURNAL, Sience, 2010.
5. Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России за 2008 г: Ежегодник / Под ред. Безуглой Э.Ю.; ГУ «ГГО». СПб.: АСТЕРИОН, 2009.
6. Нормы расхода топлива и смазочных материалов на автомобильном транспорте: РД Р 31121940366-03.
7. Макаров Ю.В. Использование альтернативных видов моторного топлива - кардинальный путь оздоровления экологической ситуации в крупных городах России. Экологическое благоустройство жилых территорий крупных городов России: Тр. научно-практического семинара. СПб.: Альфа, 2008. С. 34-39.
8.Экологические характеристики газомоторных топлив // Национальная газомоторная ассоциация [Электронный ресурс] - М., 2010. - Режим доступа: http://www.ngvrus.ru/story_01.shtml.
9. Газ в моторах. Автомобильная и сельскохозяйственная техника на природном газе. Газоисполь-зующее и газозаправочное оборудование: Каталог. Казакова А.В. М.: НГА, 2004. С. 282.
10. О неотложных мерах по расширению замещения моторных топлив природным газом: Постановление Правительства РФ № 31 от 15.01.1993.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (106) 2012
© Scientific Technical Centre «TATA», 2012
