Схема газового оборудования автомобиля 2 поколения: установка и регулировка своими руками на инжектор и карбюратор

Содержание

ГБО 2 поколения

Даже самый маленький автомобиль расходует бензин и постоянно облегчает кошелёк владельца. За комфорт необходимо платить, и в нашей стране с каждым годом платить приходится все больше и больше. Даже если автомобиль не ломается, от его использования каждый месяц набирается немаленькая сумма. Любой автолюбитель задумывается об экономии. Одним их способов сэкономить является установка комплекта газобаллонного оборудования, ведь затраты на газ меньше, чем бензин. Газ имеет массу преимуществ, и ГБО можно установить на любой двигатель: бензиновый или дизельный, карбюратор или инжектор, и даже на оборудованный турбиной или компрессором. На рынке представлен огромный ассортимент самых различных комплектов газового оборудования на инжектор и карбюратор, например, Ловато или Tomasetto.

Комплект газобаллонного оборудования для карбюраторных автомобилей

Газобаллонное оборудование начало свое развитие еще в то время, когда карбюратор был единственным вариантом, а инжектор только зарождался, и сменило ни одно поколение:

ГБО 1 поколения используется, когда автомобиль имеет карбюратор и не имеет датчиков и систем управления, только механическую часть, регулировка и настройка производятся с помощью винтов, топливо расходуется через специальный дозатор. Это самая простая и надежная схема, но она не отвечает необходимым параметрам нормы вредных выбросов и не экономит топлива. ГБО первого поколения не соответствует современному стандарту Евро. Для этого поколения характерен большой расход газа.

ГБО 2 поколения комплектуется датчиком кислорода, что подразумевает обратную связь при работе двигателя, датчики монтируются на карбюратор и инжектор с простой электроникой.

Топливо расходуется через дозатор, регулировка и настройка подачи топлива производятся за счет обратной связи с одним из датчиков, отслеживающим качество смеси. Такая схема более экономична. Но и это газовое оборудование не соответствует современным нормам Евро. Расход газа у второго поколения ненамного отличается от предыдущего поколения.

Комплект ГБО 2-го поколения

Для советской классики ГБО 2 поколения – это лучший вариант, его можно установить и на инжектор.

Удаление царапин на кузове автомобиля без покраски.

НЕ ТРАТЬТЕ ДЕНЬГИ НА ПЕРЕКРАСКУ!
Теперь Вы сами сможете всего за 5 секунд убрать любую царапину с кузова вашего автомобиля.

Читать далее >>

ГБО 3 поколения может монтироваться на инжектор, работает с их системами управления, но без топливных карт и электрических расчетов. Топливо расходуется через дозатор, используются имитаторы форсунок и кислородного датчика. Здесь более сложная и менее надежная схема, но она более экологичная. Для этого поколения газового оборудования характерен нормальный расход газа.

ГБО 4 поколения монтируется на инжекторные двигатели, работает с их системами управления, для подачи топлива используются газовые форсунки, регулировка, настройка и весь процесс управляются электронным блоком управления. Самый лучшая схема для условий России. Газобаллонное оборудование этого поколения соответствует современным нормам Евро. Для этого поколения газового оборудования характерен нормальный расход газа. Помимо кнопки переключений, газ и бензин могут переключатся в автоматическом режиме в зависимости от того, прогрет ли двигатель, и на какой скорости едет автомобиль. Такая схема является очень удобной для автолюбителя.

ГБО 4-го поколения соответствует современным нормам Евро

ГБО 5 поколения монтируется на самые современные инжекторные двигатели и двигатели с прямым впрыском топлива, соответствует нормам Евро, работает с ЭБУ двигателя, настройка и регулировка смеси осуществляется с помощью компьютера. Оно отличается от четвертого поколения тем, что подача газа осуществляется в форме жидкости. В России распространено мало из-за низкого качества газа на заправочных станциях. Самая перспективная и передовая схема газового оборудования в мире, но для России она пока не актуальна. Для этого поколения газового оборудования характерен нормальный расход газа, управление с кнопки и автоматические режимы.

Принцип работы комплекта ГБО 2 поколения

Еще непрогретый двигатель начинает свою работу на бензине. Никаких различий с работой обычного бензинового двигателя. При достижении температуры в сорок градусов Цельсия двигатель можно переключить на газ.

При переключении топливного режима подача бензина будет перекрыта с помощью бензинового клапана, а подача газа, наоборот, открыта с помощью газового электромагнитного клапана. С газового баллона, расположенного в багажнике или под днищем машины, через мультиклапан начинается расход газа.

Газовый баллон обычно располанают в багажнике или под днищем машины

Сжиженный газ попадает в газовую магистраль высокого давления, где он фильтруется и очищается через газовый фильтр. После очистки газ попадает в редуктор-испаритель. В этом устройстве сжиженный газ снова становится газообразным, его давление приближается к атмосферному. Этот физический процесс неизбежно сопровождается понижением температуры газа. Редуктор-испаритель начинает замерзать и покрываться инеем, но он подключен к системе охлаждения автомобиля и постоянно отогревается антифризом. Далее газ поступает в двигатель и распыляется с помощью форсунок или дозирующего устройство. Настройка количества газа, подаваемого в карбюратор, регулируется с помощью регулировочного винта, инжектор же управляется ЭБУ, базируясь на настройках и показаниях лямбда зонда на карбюраторе в системах второго поколения. Как только газ попал в цилиндры и карбюратор, он сгорает, как и бензин, двигая поршни и вращая двигатель. В системах газобаллонного оборудования второго поколения, устанавливаемых на карбюраторные двигатели, компьютеры и датчики отсутствуют, поэтому настройки системы хуже, а расход и надежность — выше.

Двигатель на топливе пропан, бутан работает несколько иначе, чем на бензине

Пропан, бутан и метан отличаются от бензина. Их октановое число выше. И горят они совершенно отлично от бензина. Поэтому двигатель на таком топливе работает несколько иначе, ведь он не чувствует, какое топливо находится внутри. Если проводить аналогию, то процессы, происходящие в двигателе, будут похожи на работу двигателя от КАМАЗа, рассчитанного на бензин А-80, если залить в него высокооктановый Аи-98. Вроде, и топливо лучше, но двигатель работает хуже. Это приходит из-за того, что двигатель был настроен под другую смесь, она горит по-другому, в результате параметры и цикл работы двигателя будут нарушены.

Обычно это приводит к потере динамики и игнорируется водителями. Но последствия могут быть и хуже. При совсем ненастроенном газовом оборудовании двигатель может пострадать. Выпускные клапаны будут подвергаться воздействию недогоревшего топлива и выгорать, от температуры и такого выхлопа будет страдать катализатор.

Но это легко устраняется корректировкой угла зажигания. Смесь будет поджигаться раньше и гореть дольше. Расход снизится, динамика автомобиля может стать даже выше, чем на бензине. Всего-то необходимо установить дополнительное электронное устройство — вариатор угла зажигания — и произвести профессиональную настройку оборудования.

С помощью вариатора угла зажигания можно произвести профессиональную настройку оборудования

Дополнительное оборудование ГБО для работы двигателя

Датчик массового расхода воздуха

Газобаллонное оборудование 2 поколения в отличие от первого в своем арсенале имеет дополнительный датчик массового расхода воздуха, который подключается к дроссельной заслонке. Его показаниями руководствуется блок управления двигателем в управлении системой впрыска топлива. Исходя из показаний этого датчика, система управления определяет количество топлива, которое необходимо подать в двигатель в данный момент для образования правильной смеси.

Установка этого датчика позволяет определять правильный угол опережения зажигания. Монтируется он после фильтра и должен устанавливаться между ним и дроссельной заслонкой. Именно тут и проходит поток воздуха, который засасывается двигателем для образования смеси.

Сам по себе датчик представляет из себя мелкую металлическую сетку, по центру которой проходит нить, выполненная из платины. Ниточка нагревается до температуры свыше 700 градусов Цельсия. Проходящие потоки воздуха охлаждают нить, и по степени и скорости ее охлаждения датчик определяет, сколько через систему прошло воздуха.

Установка датчика массового расхода воздуха позволяет определять правильный угол опережения зажигания

Его напряжение изменяется и преобразуется в электрический сигнал, понятный блоку управления. При выключенном двигателе расхода воздуха и нагрева нет. Подключение датчика к месту установки и блоку управления производится с помощью провода, идущего в комплекте.

Датчик давления во впускном коллекторе

Для достижения правильной работы двигателя в системах газобаллонного оборудования второго поколения дополнительно устанавливают датчик давления во впускном коллекторе. Установка датчика давления производится во впускном коллекторе, и он необходим для сохранения правильной работы двигателя на различных оборотах. Такие датчики используются в бензиновых двигателях повсеместно и являются частью их системы управления. Датчик кооперируется с электронным блоком управления ГБО. Он рассчитывает плотность воздуха, его расход и оптимизирует процесс образования смеси и подачи топлива. Датчик может быть альтернативой датчику расхода воздуха и так же точно определять необходимый расход газа. Подключение датчика к месту установки и блоку управления производится с помощью провода, идущего в комплекте.

Датчик давления впускного коллектора необходим для сохранения правильной работы двигателя на различных оборотах

Датчик положения дроссельной заслонки

Датчик положения дроссельной заслонки является еще одним дополнительным датчиком системы ГБО второго поколения. Его установка позволяет определять степень открытия дроссельной заслонки. Когда карбюратор или инжектор работают на газе, его топливная карта должна меняться. Подключение датчика к месту установки и блоку управления производится с помощью провода, идущего в комплекте.

Датчик положения коленвала

ДПК служит для синхронизации впрыска и зажигания. Наличие такого датчика подразумевается для ГБО второго поколения при монтаже на инжектор. Данные ДПК контролируют ЭБУ мотора, он устанавливает количество газа для камеры сгорания. Этим датчиком можно отрегулировать и угол поворота распределительных валов. Если в двигателе имеется адсорбер, происходит регулировка и его работы. Эти датчики могут работать на базе эффекта Холла и помогать определять необходимый расход газа. Подключение датчика к месту установки и блоку управления производится с использованием провода, идущего в комплекте.

Датчики температуры


Датчики температуры, всего их два, так же располагаются в ДВС.

Датчик температуры редуктора охраняет его от перемерзания

Первый определяет работу системы охлаждения, установка второго производится прямо на редуктор и охраняет его от перемерзания. Подключение датчика к месту установки и блоку управления выполняется с использованием провода, идущего в комплекте.

Датчик расхода кислорода

Кислородный датчик, или лямбда-зонд подсчитывает соотношения О2 в выхлопах после сгорания топлива. Лямбда-зонд обеспечивает снижение расхода топлива и сохранение норм выбросов вредных газов при работе ДВС: прогрев, холостой ход, ускорение, работа на подъеме или при повышенной нагрузке. Установка этого датчика обязательна для исполнения норм по выбросу вредных газов и экологичности автомобиля, современному двигателю такое оборудование абсолютно необходимо. Кроме того, этот датчик может существенно понизить расход газа, что существенно, если стоит карбюратор, а не инжектор. Подключение датчика к месту установки и блоку управления выполняется с использованием провода, идущего в комплекте.

Устанавливать ГБО для автомобилей своими руками не рекомендуется.

Установка ГБО 2-го поколения

При установке ГБО на инжектор или карбюратор своими руками велик риск не достичь герметичности соединений, что приведет к опасности утечки газа и вероятности возгорания. Настройка двигателя и газобаллонного оборудования для человека несведущего вообще темный лес, и если их сделать неправильно, двигатели автомобилей легко выходят из строя после неграмотной установки. И хотя в интернете существуют инструкция на любой комплект и отчеты для любых автомобилей, правильная установка и настройка требуют опыта и профессионализма.

Автор: А. Копылов

Схема установки гбо газовой установки на карбюраторный автомобиль

Сейчас постараемся Вам подробно рассказать о том, как всё – таки работает установка ГБО на карбюраторном автомобиле. Пропан – бутан (LPG) поступает под давлением из газового баллона в медную трубку D6 (трубопровод высокого давления). Расход газа из пропанового баллона осуществляется благодаря мультиклапану.

В свою очередь, мультиклапан также служит для заправки баллона при помощи ВЗУ (выносное заправочное устройство).

Далее, через медный трубопровод D6, пропан еще в жидкой фазе поступает в электромагнитный клапан газа (ЭКГ). Газовый клапан очищает газ, а также имеет функцию перекрытия подачи газа, когда отключается зажигание или автомобиль переходит в режим «бензин». После газового клапана, очищенный пропан – бутан попадает в газовый редуктор. Функции газового редуктора:

  1. Понижение давления газа с 16 до 1 атмосферы;
  2. Перекрытие подачи газа при отключении зажигания автомобиля, или переходе на бензин. Переходя через редуктор, газ из жидкой переходит в газообразную фазу.

Под воздействием разряжения, которое создается во впускном коллекторе двигателя автомобиля, пропан – бутан через рукав низкого давления и регистр мощности поступает в газовый смеситель. Смеситель установлен между воздушным фильтром и дроссельными заслонками карбюратора. В некоторых случаях возможна врезка штуцеров прямо в карбюратор, вместо установки газового смесителя. Переключатель видов топлива управляет режимами работы (на газе или на бензине) и устанавливается в салоне автомобиля. Когда водитель выбирает позицию «газ», переключатель открывает ЭКГ клапан газа, и в это время отключает ЭКБ клапан бензина. В случае переключения на режим «бензин», переключатель включает

бензоклапан и отключает газовый клапан. Переключатель оснащен светодиодами, которые указывают на режим работы в данный момент. Дополнительно, существуют переключатели с указателем уровня газа (мультиклапан должен иметь сенсорный датчик уровня топлива).

3 поколение ГБО отличается тем, что вместо бензинового клапана для отсечения подачи здесь устанавливают эмулятор отключения форсунок. Когда в систему подается газ, эмулятор производит имитацию работы бензиновых форсунок, чтобы автомобильный штатный компьютер не переходил в аварийный режим. Для этого же устанавливают эмулятор лямбда – зонда.

Основное отличие 4-го поколения в том, что газ подается непосредственно во впускной коллектор автомобиля через установленные газовые форсунки. У них есть собственный электронный блок управления, который синхронизирован со штатным блоком управления, а также выполняет функцию эмулятора отключения форсунок.

ГБО 4 поколения-что это такое. Всё про газовое оборудование на авто (ГБО)

Развитие газового оборудования

Плюсы и минусы, которые даёт газовое оборудование при установке на автомобиль, привели к тому, что технология постоянно развивается. В ходе устранений различных недочётов и приспосабливания системы ГБО на разные виды двигателя появилось несколько поколений систем. На сегодняшний момент их шесть.

Начальное поколение в своей работе основывалось на принципе, при котором газ подавался в двигатель благодаря механической системе регулирования. В процессе участвовал редуктор вакуумного или электронного типа. Дозировка газа, подаваемого в двигатель, была основана на механическом принципе.

Однако механическое регулирование имело в своей основе ряд недостатков, которые частично были устранены в следующем поколении систем. Теперь процесс происходил с использованием электронного редуктора и блока управления. Последний получал информацию от датчиков (количество кислорода, частота вращения коленвала и положение дроссельной заслонки). На основе этих данных происходило поддержание на необходимом уровне газовоздушной смеси. Регулирование происходило при различных режимах работы двигателя.

Дозировку газа и его подачу в двигатель в системах третьего поколения осуществлял газовый инжектор.

Добавился датчик абсолютного давления газа, а также возможность распределённого синхронного впрыска газа во впускной коллектор с помощью механических форсунок. Сами форсунки работали за счёт увеличения или снижения давления газа. Проблемой третьего поколения стало то, что корректировка объёма поступающей смеси происходила медленно. Несмотря на это, плюсы этого поколения — в надёжности оборудования.

Проблема была решена при разработке систем четвёртого поколения, которые на данный момент являются самыми распространёнными и сбалансированными. Минусы более ранних версий были решены. Системы 4 поколения обеспечивают параллельный или распределённый последовательный впрыск топлива. Дозировка газа, поступающего топлива точнее, чем в предыдущих поколениях ГБО. Блок управления системой является аналогом стандартного бензинового ЭБУ. Расчёты подачи газа производятся с учётом работы бензиновой топливной системы, так как его работа синхронизирована с ЭБУ, который отвечает за подачу стандартного топливо.

При переключении на газ ЭБУ симулирует работу бензиновых форсунок, что предотвращает возможность появления ошибок стандартного ЭБУ. Оборудование этого поколения меньше всего влияет на ресурс двигателя.

Поколение 4+ было разработано для моторов с впрыском топлива непосредственно к свечи зажигания. Механизм работы ГБО данного поколения основан на том, что два вида топлива (бензин и газ) подаются в двигатель единовременно в соотношении 1 к 4. Такой принцип был положен в основу разработок следующих поколений.

Особенностью систем следующего, пятого поколения является то, что в них газ на форсунки подаётся в жидком виде. Однако их ахиллесовой пятой стал топливный насос. Данный элемент часто выходит из строя из-за качества использующегося газа, а также конденсата. Стоит отметить, что конденсат содержится в любом газе, его добавляют для того чтобы оперативно по запаху определить утечку. Но именно из-за него приходится постоянно менять топливный насос, при этом цена элемента довольно высока. Это уменьшает конкурентные преимущества оборудования.

Шестое поколение также основано на подаче газа в жидком виде и имеет ряд недостатков пятого поколения.

Кроме того, при подаче объединённой бензино-газовой смеси в двигатель из-за особенностей управления системы газ может испариться до того момента, пока попадёт в коллектор.

Вследствие проблем, возникающих у газобаллонного оборудования последних двух поколений, наибольшей популярностью пользуется ГБО 4 поколения. Кроме того, стоит отметить, что его установка меньше всего затрагивает другие элементы авто. Поэтому, если выбирать, то лучше выбрать именно его.

Мифы, связанные с ГБО

Существует множество мифов, связанных с установкой и эксплуатацией ГБО.

Первый из них – опасность. Противники ГБО указывают на опасность хранения газа, газ (метан или пропан) может воспламениться, существует возможность взрыва его взрыва и тому подобное.

Однако, как показывают опыт и статистика, езда на автомобиле с газовым оборудованием безопаснее, нежели с бензиновым двигателем. Причина этого в том, что температура возгорания газовых смесей, используемых в ГБО, выше, нежели у бензина.

Кроме того, для процесса горения необходим кислород. Он есть в обычном бензобаке, но отсутствует в газовом баллоне, так как газ там находится под давлением в сжиженном виде. Баллоны рассчитываются таким образом, чтобы ликвидировать возможность их повреждения из-за воздействия давления, их пределы прочности максимально завышены. Кроме того, баллоны устанавливаются в наиболее защищённые части авто, где им не грозят механические повреждения. Поэтому возможность взрыва газа в авто, если установка произведена правильно, практически сведена к нулю.

С этим мифом связан другой – при установке ГБО будет запах газа. Данный миф лишён всяких логических оснований. Во-первых, запах газа – свидетельство его утечки, если установка была произведена правильно, а баллон не имеет повреждения, она невозможна. Во-вторых, сам газовый баллон находится в специальной оболочке, которая в случае разгерметизации не позволяет газу попасть в салон. Она снабжена вентиляционными трубками, которые ведут наружу.

Запах газа может быть свидетельством нарушения связей между элементами ГБО, однако, если оборудование сертифицировано, установка выполнена специалистами, это практически невозможно. Если же такая проблема возникает, то она решается в сервисе. Стоит отметить, что ни метан, ни пропан запаха не имеют, его придают дополнительные присадки, которые специально добавляются в газ. Так или иначе, возможность появления запаха газа практически исключена. В то же бензиновая система при своей неисправности приводит к появлению запаха в салоне авто.

Другой контраргумент против ГБО – после установки автомобиль снизит динамику. Такая проблема, действительно, свойственна для авто, оборудованных газовым оборудованием. Однако если установка произведена с соблюдением всех стандартов, то потери мощности может не быть вообще, либо максимально она составит всего 3-5%. Стоит отметить, что данная проблема остро стояла для авто с системами первого и второго поколений, однако в процессе развития она снизошла на нет.

На просторах интернета ходит миф о юридических сложностях, которые могут возникнуть при регистрации авто.

Однако данная проблема преувеличена. С недавних пор регистрировать топливные системы стало необязательно. Если же проблема возникнет при регистрации в случае продажи авто, какого бы оборудования она ни касалась, она решается документами, которые предоставляются в сервисе после установки.

В качестве другой проблемы отмечается возможность прогорания клапанов двигателя, такое влияние может быть оказано из-за слишком высокой температуры, при которой сгорает газ (как отмечалось, температура воспламенения газа выше, чем у жидкого топлива). Однако, как показывает практика, у авто, которые оборудованы ГБО 4 поколения, данной проблемы нет. Возникает проблема проседания клапанов из-за проседания седла. Она вызвана высокой температуры сгорания. Для решения этой проблемы были разработаны средства охлаждения клапанов. Благодаря им ресурс клапанов будет больше

Есть и другие мифы, которые периодически встречаются в сети. Однако, как правило, они связаны с проблемами других узлов авто. Таким образом, минусы газового оборудования слишком переоценены, а его плюсы, особенно экономия средств, заставляют не обращать на них внимания.

Типы систем газового оборудования для автомобилей

Газобаллонное оборудование различается на два вида, в зависимости от типа используемого газа. Наиболее распространенные в нашей стране пропановые системы ГБО, использующие смесь пропана и бутана. Преимущество этих систем основано на, относительно, недорогом оборудовании и широкой сети заправочных станций, охватывающей всю территорию нашей страны.

Газовые заправки, возможно, не выглядят такими яркими и красивыми как бензиновые, но найти ГАЗС не составит проблем в любом регионе нашей страны. Дополнительное удобство пропанового газового оборудования на автомобиль — это газовые баллоны, которые бывают двух видов: цилиндрические и тороидальные, которые возможно разместить в нишу запасного колеса.

Второй тип ГБО на авто — это метановые газовые системы. Метан — это именно тот газ, которым активно торгует наша корпорация «Газпром» по всему миру. Метановое оборудование более дорогое, но использование метана более выгодно, т.к. он дешевле пропана. Минусами метана являются: во-первых, тяжелые и дорогие метановые баллоны, а во-вторых — неразвитая сеть метановых заправок.

Системы ГБО по своему принципу действия делятся на традиционные и инжекторные.

Традиционное ГБО предназначено, в основном, для карбюраторных автомобилей и использует принцип карбюрации. Поступающий в двигатель воздух проходит через специальный смеситель и засасывает необходимое количество газа — чем сильнее водитель нажимает на педаль газа, тем больше открывается дроссельная заслонка, тем больше воздуха поступает в двигатель, тем большее количество газа засасывается вместе с этим воздухом в двигатель.

Инжекторное газовое оборудование на авто аналогично бензиновой инжекторной системе, то есть газ поступает в двигатель через газовые форсунки, которыми управляет электроника ГБО. Основной принцип действия инжекторного газового оборудования — это быть незаметным для штатной электроники автомобиля, т.е. автомобильный блок управления не подозревает, что используется альтернативное топливо вместо бензина.

Слово «газ» само по себе несет некую опасность, поэтому производители газовых систем уделяют огромное внимание безопасности своих систем.

Арматура газового баллона оборудована пожарным, аварийным и электромагнитными клапанами, а также клапаном, перекрывающим поток газа, в случае обрыва газовой магистрали. Под капотом автомобиля газобаллонная электроника моментально перекрывает подачу газа, в случае использования бензина или остановки двигателя машины. Подробное описание принципа работы и безопасности ГБО смотрите здесь.

Все компоненты ГБО проходят обязательную сертификацию и многочисленные испытания, подтверждающие их безопасность. Стандарты безопасности для газобаллонного оборудования на авто, устанавливаемых на вторичном рынке абсолютно идентичны стандартам газовых автомобилей, производимых автопроизводителями. Установив ГБО на авто, Вы можете быть уверены, что защищены так же, как и владелец газового автомобиля с установленным газовым оборудованием непосредственно на конвейере.

Существуют некоторые мнения об опасности использования газового оборудования на автомобиле. На самом деле – это не более, чем миф. Посмотрите опровержения самых распространённых мифов о ГБО.

Газобаллонное оборудование можно разделить на несколько классов.

К первому классу относятся, так называемые, брендовые системы. Это ГБО, поставляемое и состоящее полностью из компонентов одного производителя. Конечно, это оборудование является самым лучшим и сбалансированным. Каждый компонент такой системы знает, как работает его сосед, и использование этой информации позволяет добиться наилучших характеристик: максимальной экономии и минимальной потери мощности.

Второй класс — системы ГБО так называемого «салатного» типа. Это когда компоненты разных производителей, собранные в один комплект, продаются под именем, обычно, придуманным продавцом этой компоновки. Данные «салатные» системы также можно разделить на два подкласса:

  • системы, собранные из компонентов итальянских производителей, достаточно, высокого класса;
  • системы, в основном, состоящие из турецких или китайских компонентов.

Конечно, последний вариант более низкого класса.

И, наконец, к четвертому классу можно отнести сравнительно недавно появившиеся подделки под брендовое газовое оборудование на авто, сделанные в Китае. Говорить о каком-либо качестве этого ГБО вообще смысла не имеет.

В настоящее время помимо традиционного и инжекторного газобаллонного оборудования на авто появились новые направления развития. Это дизельные газовые системы, так называемые газодизели. Иначе говоря — использование газа на дизельных автомобилях.

В таких системах ГБО газ подается в двигатель одновременно с подачей основного топлива — дизеля. Использование газодизельного оборудования позволяет существенно снизить затраты на топливо, особенно это актуально для использования на магистральных тягачах.

Вторым современным направлением является использование газа на бензиновых автомобилях с прямым впрыском бензина. На данных современных автомобилях бензиновые форсунки установлены непосредственно в камеру сгорания двигателя. ГБО под прямой впрыск, которое может быть установлено на данные машины, также использует одновременную подачу газа и бензина.

Еще одним современным направлением является углубление связей между газовыми и автомобильными системами управления. Современное газобаллонное оборудование умеет общаться со штатными автомобильными контроллерами через системы передача данных по определенным протоколам, что позволяет информировать водителя, например, через бортовой компьютер о возникших неполадках или сбоях в работе газобаллонного оборудования.

ГБО 4 поколения, конструкция

Попытка сделать точную дозировку газа была предпринята только при создании ГБО 3 поколения.

Но подход к решению точной подачи газа был не совсем удачным, поскольку оборудование данного поколения устанавливалось параллельно штатной топливной системе, и это привело к слабой реализации контроля подачи газа.

Электронный блок, которым оснащался смеситель-дозатор опаздывал со считыванием сигналов с лямбда-контроля, в итоге реакция режим работы силовой установки тоже запаздывал.

Данная недоработка была устранена с появлением ГБО 4 поколения. Конструкция этого оборудования уже не является параллельной для штатной системы, а непосредственно подключается к ней.

С появлением ГБО 4 поколения от шагового дозатора-распределителя, который устанавливался на ГБО раннего поколения, отказались.

Дозировка подачи газа у оборудования 4 поколения уже производится электромагнитными форсунками, что обеспечивает высокую точность подачи количества газа в цилиндры.


Конструкция оборудования 4 поколения такова.

Имеется часть оборудования, стандартного для всех поколений ГБО: баллон с мультиклапаном, магистрали высокого давления, газовый клапан, редуктор и трубопроводы низкого давления.

Помимо этого, в конструкцию включена рампа с установленными в ней электромагнитными форсунками и электронный блок управления, который и осуществляет управление ими.

Также для точности определения некоторых параметров, влияющих на подачу газа, оборудование оснащается датчиками температуры и давления газа.


Принцип работы

Работает газовая установка 4 поколения по такому принципу.

Электронный блок управления подключается к проводке между блоком управления штатной топливной системы и бензиновыми форсунками.

Сигнал, идущий от блока к форсункам, считывается блоком управления газовой системой и на основе данного сигнала производится расчет количества газа, требуемого для подачи в цилиндр в данный момент.

После этого сигнал передается на газовую рампу. Газ в ней находится постоянно под определенным давлением, которое он получил от газового редуктора.

Поступивший на рампу сигнал производит открытие клапана электромагнитной форсункой, и газ поступает во впускной коллектор.

Этот сигнал также и произведет закрытие клапана форсунки, чем обеспечивается высокая точность подачи топлива.

В итоге получается, что управление топливной системой производится штатным электронным блоком управления на основе датчиков лямбда-контроля.

Блок управления газовым оборудованием лишь преобразует сигнал штатного блока под требования, которые нужны для нормальной работы силовой установки на газу.

В этом и заключается особенность работы ГБО 4 поколения.

Особенности эксплуатации ГБО 4-ого поколения

Оборудование позволяет осуществлять комбинированное питание двигателя бензином и газом. Переключение из одного режима питания в другой может производиться из кабины ручным способом, а также автоматически. Маленькая панель управления содержит светодиодный указатель уровня газа и переключатель топлива. Обычное расположение панели управления – под рулевой колонкой слева возле регулятора направления фар.

Индикатор газа содержит четыре зелёных светодиода и один красный, расположенных в один ряд. Загорание одного зелёного светодиода означает наличие 10 литров газа. Обычно этого запаса хватает на 100-120 км пробега. Загорание красного светодиода сигнализирует о наличии аварийного остатка топлива, которого может хватить на 50-80 км пробега. Оно предупреждает о необходимости заправки газа на газозаправочной станции.

Отдельный красный светодиод, расположенный в верхнем углу пульта и работающий в мигающем режиме, сигнализирует о том, что двигатель работает пока на бензине, но система готовится к переключению на газовое топливо. Это происходит при каждом запуске двигателя до того момента, пока он не наберёт нормальной температуры и хорошо не прогреется.

Кнопка переключения режима питания двигателя и индикаторы количества газа

Так как двигатель имеет как бензиновую, так и газовую систему питания, то такое дублирование в 2 раза повышает надёжность его работы. Кроме того, значительно повышается длительность пробега на одной заправке бензиновым и газовым топливом. Это выгодно в дальних поездках по малонаселённым местностям, где сеть заправок редкая и некачественная. Добавляет также возможность повысить защиту от угона автомобиля легко снимаемый и устанавливаемый коммутатор, удаление которого блокирует подачу бензина и газа на инжекторы.

Особенно выгодно ГБО 4-ого поколения для владельцев авто, двигатели которых оборудованы дорогостоящей системой впрыска топлива с катализатором для очистки выхлопных газов. Оно не только даёт значительную экономию дорогого высокооктанового топлива АИ-98, но экономит при этом ресурс каталитического нейтрализатора.
Это оборудование предназначено для автомобилей, отвечающих экологическим требованиям Евро-3 и более. Оно обладает системой импульсного впрыска газовоздушной смеси, которая работает под контролем отдельного блока управления, сопряжённого с микропроцессором. Блок управления обрабатывает команды микропроцессора и вырабатывает управляющие сигналы, открывающие электромагнитные форсунки впрыска газа и блокирующие форсунки подачи бензиновой смеси.

Концентрация подаваемой топливной смеси контролируется системой датчиков, которые определяют:

  1. давление газа;
  2. температуру редуктора;
  3. температуру газа.

Если давление подаваемого газа становится ниже порогового значения, то электронный блок автоматически отключает газовые форсунки и открывает бензиновые форсунки, переводя двигатель на бензиновое питание.

Чем отличается 4-е поколение от предшественников

Первые два варианта оборудования по переоснащению работы автомобиля с бензина на газ не могли точно дозировать топливо при разных нагрузках на двигатель.

Попытка дозировать газовое горючее была сделана только при изобретении ГБО 3-го поколения. Но в этой аппаратуре был существенный недочёт. Так как ГБО устанавливали параллельно с бензиновой системой подачи топлива, это не давало в полной мере реализовывать контроль расхода газа.

Электронный узел, который находился на смесителе-дозаторе, запаздывал принимать сигналы от лямбда-зонда. Итогом была запоздалая реакция переключения работы двигателя автомобиля на газ.

Данный недостаток был устранён при появлении газобаллонного оборудования 4 поколения. Дозатор-распределитель в комплектацию нового устройства уже не вошёл. Расход газа на автомобиле с ГБО 4 выполняется с помощью электромагнитных форсунок. Благодаря такой схеме стало возможным обеспечить высокий уровень точности дозировки при подаче газа в цилиндры.

ГБО 4 поколения можно комплектовать автомашины с двигателем, оснащенным турбо системой. Моноинжекторные автомобили с моновпрыском целесообразней ставить на 2-е и 3-е поколение ГБО.

Что выбрать: пропан или метан?

ГБО четвертого поколения может работать на метане или пропан-бутане. Но по конструкции такое газобаллонное оборудование будет несколько отличаться. У метана более высокое давление, поэтому баллоны соответствующие. Обязательно ставят на газовую магистраль фильтр от примесей.

Газовая магистраль должна быть предназначена для применения под высоким давлением. У газового редуктора для автомобиля на метане имеется две секции, для поэтапного снижения давления газа до необходимого показателя. Остальная конструкция ГБО такая же.

Минус метана — большой вес ёмкости, а это не всегда применимо к легковым автомашинам. Заправок для метановых систем гораздо меньшее количество. Однако такой газ более дешёвый, и его целесообразно применять на коммерческих автомобилях.

ГБО для пропан-бутана по габаритам и весу гораздо меньшие, так как этот газ сжиженный. Поэтому автовладельцы останавливают на нём свой выбор. У редуктора ГБО под пропан только одна секция. Очищают газ от примесей с помощью фильтра, включенного в схему сразу после газового редуктора.

Преимущества установки ГБО

Экономия на топливе. Да, расход газа по сравнению с бензином выше на 10-15%, но за счёт двукратной разницы в стоимости при больших ежегодных пробегах получится значительно сэкономить.

Посчитать экономическую выгоду от перевода автомобиля на газ из расчёта на 1 км пути можно по формуле (Х * (Y₁ — 1,2 * У₂)) / 100, где

  • Х — топливный расход машины, литрs бензина на 100 км пути
  • Y₁ — цена литра бензина
  • У₂ — цена литра сжиженного газа
  • 1,1 — повышающий коэффициент, ведь расход газа будет в среднем на 10-20% выше, чем бензина

Разделив стоимость установки ГБО на полученную экономию с километра пути, получим срок окупаемости оборудования из расчёта пробега автомобиля.

Пример. Машина Андрея потребляет 14 литров АИ-95 на 100 км пути. Литр бензина стоит $0.77, литр пропана $0.42.
С установкой ГБО Андрей сэкономит (14 * (0.77 — 1,2 * 0.42)) / 100 = $0,037 на 1 километр пути.
Если Андрей поставит ГБО 4 поколения европейского производства ориентировочной стоимостью $750, окупаемость ГБО наступит через ($750 / $0,037) 20,27 тыс. км. Это примерный пробег авто за год.

Вместе с тем при расчёте окупаемости ГБО важно учесть и затраты на бензин, который мотор будет потреблять для запуска и прогрева, а также в режиме максимальных нагрузок.
Плюс траты на обслуживание ГБО: замена фильтров раз в 20 тыс. км (фильтр жидкой фазы)  и 10 тыс. км (фильтр паровой фазы). Плюс единоразовая оплата внесения изменений в техпаспорт при оформлении газобалонного оборудования.

В свою очередь, установка ГБО позволит экономить на замене моторного масла, масляного и топливного фильтра из-за увеличения интервала обслуживания в полтора-два раза. Срок службы свечей зажигания увеличивается с установкой ГБО тоже.

Запас хода на одной заправке. За счёт параллельного использования газа и бензина суммарный пробег на одной заправке возрастает вдвое. Солидный запас хода пригодится в дальней дороге и позволит не заправляться в провинции или соседних странах.

Безотказность запуска двигателя. Даже если умер бензонасос, автомобиль с ГБО запустится. Бензонасос часто отказывает внезапно — и владелец остаётся без колёс. Но если машина переведена на газ, можно прогреть редуктор горячей водой и запустить двигатель на газе — этого хватит, чтобы добраться до сервиса своим ходом.

Экологичность. Использование газа в качестве топлива снижает уровень вредных выбросов в атмосферу. Газ экологичнее бензина в три раза, не содержит серы и присадок, как ДТ. По уровню токсичности ниже газа только электромоторы и водородные двигатели. Экологичность автомобилей ценится в Европе. Ограничения на въезд в определённые районы транспорта на «т
«тяжёлом» топливе не страшны автомобилям с ГБО.

Увеличение ресурса двигателя. Октановое число газа выше — порядка 110, он горит дольше и равномернее, чем бензин. Это значит, что ударные нагрузки на ЦПГ ниже, детонация в камере сгорания исключена. Износ деталей мотора с ГБО меньше на 30-45% по сравнению с бензиновым. Владельцы автомобилей на газу отмечают более мягкую плавную работу двигателя, снижение шума и вибраций.
Пропан-бутан подаётся в камеру сгорания в оптимальном газообразном состоянии и более равномерно смешивается с воздухом. За счёт этого детали ЦПГ испытывают меньшую нагрузку, а на стенках цилиндров не остаётся отложений и нагара. Моторное масло на «газовых» автомобилях чище, служит дольше. Защитная смазочная плёнка не смывается со стенок цилиндров, как это происходит с бензином.

А как насчёт недостатков?

В интернете полно легенд о ужасных последствиях перевода автомобиля на газ. Дискуссируют в основном диванные эксперты.
Типичные мнения — ГБО «убивает» двигатель, от него прогорают поршни и клапаны в цилиндрах; газ обязательно взорвётся; для перевода автомобиля на газ нужно перебрать полмашины и так далее.

На самом деле проблемы с дружбой газобалонного оборудования и ЦПГ моторов были во времена карбюраторов и ГБО первого поколения. Современным двигателям с ГБО поколения 4, 4+ бояться нечего при грамотной установке и настройках. За правильное приготовление смеси отвечает бензиновый контроллер и комплекс датчиков.

Взрывоопасность газа, сложность его обслуживания, вред двигателю и другую народную мифологию мы подробно рассматривали в статье «Пять мифов о вреде ГБО, которые мешают вам экономить». Рекомендуем к прочтению.

Среди установщиков ГБО и интересующихся есть выражение «подсел на газ». Подавляющее большинство автовладельцев после успешного опыта установки газа повторяют то же самое со всеми своими следующими машинами — и это, пожалуй, лучшая рекомендация.

Чтобы перевод автомобиля на газ оправдал ваши ожидания в полной мере, тщательно выбирайте производителя ГБО, доверяйте установку оборудования только специализированным аккредитованным сервисам и не забывайте время проходить техобслуживание баллонов каждые 10-15 тыс. км.

[spoiler title=»Источники»]
  • https://GboTeh.ru/vse-o-gbo/chto-takoe-gbo-v-avtomobile.html
  • https://lovato.ru/chto-takoe-gbo
  • https://AutoTopik.ru/obuchenie/741-gbo-4-pokoleniya.html
  • https://avtomotoprof.ru/v-pomoshh-avtomobilistu/chto-nuzhno-znat-o-gbo-4-ogo-pokoleniya/
  • https://progbo.com/pokoleniya/gbo-4-go-pokoleniya
  • https://gasautosystem.com/kak-rabotaet-gbo-i-zachem-perevodit-avtomobil-na-gaz/
[/spoiler]

Post Views: 2 495

Деление ГБО на поколения | Академия ГБО

Первое поколение газобаллонного оборудования

 Газобаллонное оборудование первого поколения это оборудование с раздельным редуктором и испарителем газа. Это конструкция газового редуктора была вывезена после войны из Германии и поставлена в производство на завод РЗАА в г.Рязань.
 Закончили их выпускать лет 10 назад. Причем эти редукторы до сих пор работают на автомобилях в провинции России (Мордовии, Хакасии и т.д.). Простота , надежность, продолжительность их работы вызывает уважение. На ряду с вышеуказанным редуктором, РЗАА освоил выпуск редуктора совмещенного с испарителем. За основу была взята схема голландской фирмы ( Vialle и Poliavto). Чуть раньше Новогрудский завод газовой аппаратуры начал выпуск своего совмещенного редуктора , взяв за основу итальянский редуктор Bedini.

Второе поколение газобаллонного оборудования

 Различие между вторым и третьим поколением газобаллонного оборудования состоит в способе дозирования подачи газа в двигатель автомобиля. В газобаллонном оборудовании второго поколения регулирование подачи газа в смеситель осуществляется вручную, с помощью так называемого, дозатора который представляет собой обычный патрубок с изменяющимся проходным сечением при ввинчивании или вывинчивании обычного винта , вставленного поперек патрубка.
 В дозаторе выбирается некое среднее положение винта, при котором мотор стабильно работает на газе. Это положение винта при эксплуатации автомобиля остается практически неизменным (иногда корректируется при засорении воздушного фильтра.

Третье поколение газобаллонного оборудования

 В оборудовании третьего поколения газобаллонного оборудования — ГБО 3 используется не ручной, а электронный дозатор осуществляет регулирование газа с помощью шагового электродвигателя.
 Управление дозатором осуществляет электронный блок, который, в свою очередь, использует в основном информацию, поступающую от лямбда-зонда. Газобаллонное оборудование этого поколения настраивается с помощью ПК.

Четвертое поколение газобаллонного оборудования

 Проще всего отличить оборудование газобаллонного оборудования четвертого поколения — ГБО 4. В данном случае между Автосервисами отсутствуют разночтения в классификации. В системах газобаллонного оборудования четвертого поколения — ГБО 4 газ из редуктора поступает к газовым форсункам, представляющим собой электромагнитные клапаны, работающие по такому же принципу, как и бензиновые форсунки.
 Форсунки подают газ через тарированные жиклеры в район расположения впускных клапанов двигателя автомобиля. Управление работой газовых форсунок ГБО 4 осуществляет блок управления (мозги), аналогичный штатному контроллеру автомобиля. «Газовый» блок в своей работе использует сигналы бензиновых форсунок и при помощи собственного программного обеспечения пересчитывает параметры дозирования под использование газового топлива.
 Настройка оборудования 4-го поколения осуществляется только с использованием ПК и своего собственного программного обеспечения (т.е. нельзя отрегулировать, допустим, систему BRC программой для системы Lovato). Системы газобаллонного оборудования 4 поколения не возможно установить на автомобиль с системой прямого впрыска бензина непосредственно в цилиндр автомобиля (например, Mitsubishi GDI (Gasoline Direct Injection)).

Пятое поколение газобаллонного оборудования

 Сейчас уже существует система LPI, разработанная в Италии , где газ впрыскивается не в газообразном, а сжиженном виде непосредственно в цилиндр автомобиля. То есть. эту систему уже можно устанавливать на двигатели GDI. И ее уже называют 5-м поколением газового оборудования — ГБО 5.
 LPI работает только с насосом высокого давления, который находится внутри баллона. К сожалению, качество Российского газа губительно сказывается на работе этого насоса. Некоторые установщики ошибочно относят к пятому поколению оборудование 4-го поколения , работающего с системой OBD автомобиля. В этом оборудовании вмешательство установщика ГБО в регулировку почти не требуется.

Правильная эксплуатация и обзор ГБО 4 поколения

Несмотря на то, что уже много лет автосервисы предлагают клиентам монтаж современного газобаллонного оборудования 5 и 6 поколения, большинство автолюбителей по-прежнему отдают предпочтение четвертому. Оно продолжает быть актуальным с точки зрения технических характеристик и самым выгодным по себестоимости и обслуживанию.

История появления газобаллонной системы

Установка ГБО 4 поколения началась еще в 1999 году и сразу дала толчок к началу массового использования газа в качестве замены бензина. В первую очередь это произошло из-за изменения экологических стандартов в Европе. Предыдущие модели не удовлетворяли требованиям протокола ЕВРО-3, а значит их эксплуатация на текущий момент времени запрещена.

С появлением газового оборудования 4 поколения начался новый этап использования газа в качестве топлива для автомобилей. В отличие от предыдущих моделей, оно оснащено системой распределительного впрыска, контролируемой электронным блоком управления (ЭБУ).

Обеспечить двигателю требующееся количество газовой смеси призваны форсунки. Они определяют дозировку расхода топлива на основе данных, поступающих с ЭБУ. «Умный» механизм позволяет экономить топливо и обеспечить стабильную работу машины. При этом мощность двигателя практически не меняется, снижаясь не более, чем на 2%.

Главные отличия ГБО 4 поколения

Кроме системы распределительного впрыска, газобаллонное оборудование этого типа отличают и другие технические особенности. В редукторе поддерживается постоянное и стабильное давление за счет форсунок, установленных на каждый цилиндр. Каждая из них соединена напрямую с контроллером, который обеспечивает своевременную подачу топлива в необходимом количестве.

ГБО 4 поколения – первое в истории добавление к топливной системе, способное самостоятельно поддерживать экономичную подачу газовой смеси без ущерба для работоспособности автомобиля.

Что входит в комплект ГБО

Газовое оборудование 4 поколения, кроме собственно баллона, включает в себя список технических средств и конструкций.

Схема ГБО 4 поколения.

  1. Электронный блок управления.
  2. Рампу с форсунками.
  3. Газовый и бензиновый электромагнитные клапаны.
  4. Редуктор, подбирающийся под мощность авто.
  5. Дозатор газа. Фильтры тонкой и грубой очистки.
  6. Датчики давления и температуры.
  7. Переключатель вида топлива.
  8. Выносное устройство для заправки газа.

Помимо этого туда входит мультиклапан с запорной аппаратурой, баллон, заправочные и расходные магистрали.

Каждая из перечисленных деталей работает таким образом, чтобы обеспечить максимальную производительность газобаллонной системы и машины.

Разница между пропановым и метановым ГБО 4 поколения

Конструкция, предназначенная для работы на пропан-бутановой смеси, комплектуется пропановым редуктором. Он может нормально работать с любыми формами баллонов. Пропан закачивается в ёмкости при давлении в 16 атмосфер. Баллоны могут быть тороидальными, прямоугольными или цилиндрическими. Это сильно экономит место и удешевляет процедуру установки оборудования. Расход газа на 10-15% больше по сравнению с бензином, но стоит он дешевле. Пропановые заправки встречаются часто и проблем с топливом не возникает.

ГБО, работающее на метане, сопровождается метановым редуктором. Он способен выдержать большее давление и может нормально функционировать только с цилиндрическим баллоном. Метан, в отличие от пропана, закачивается при давлении около 200 атмосфер. Соответственно и ёмкость для него будет толстой и тяжёлой. Отсюда и повышенные требования к газовой магистрали и редуктору. Установка ГБО на метане будет стоить дороже и заправки найти сложнее. Этот газ экономичнее и чище, тратится на уровне бензина.

Плюсы и минусы

Достоинств у установки ГБО 4 поколения много и поэтому даже 20 лет спустя оно продолжает оставаться самым популярным среди возможных вариантов.

Плюсы

  1. Существенная экономия на топливе.
  2. Если неожиданно закончился газ, то до ближайшей заправки можно доехать на бензине.
  3. Уменьшение «хлопков» в двигателе, так раздражающих владельцев 1,2 и 3 поколений.
  4. Экономный расход газовой смеси (в случае с метаном).
  5. Простота в обслуживании.
  6. Длительный срок службы. Гарантия на установку в компании Power-Gas 2 года.
  7. Газ сгорает чище бензина, что благотворно влияет на экологию.
  8. Безопасность. Детские проблемы газобаллонного оборудования в прошлом. Прочность газового баллона достаточно велика, чтобы выдержать прямое столкновение при аварии.
  9. Такое ГБО соответствует жестким требованиям протокола ЕВРО 3 и это позволяет использовать его в большинстве стран мира.

Минусы

  1. Запуск работы двигателя от бензина.
  2. Сильный износ выпускных клапанов.
  3. Небольшое снижение мощности автомобиля, практически не заметное для автолюбителей.
  4. Нужно внимательнее относиться к ТО и особенно к переосвидетельствованию баллонов. Пропан-бутановые проверяются раз в 2 года, метановые — раз в 2-5 года (в зависимости от материала).
  5. Внушительный объем ГБО (метановый вариант).

С последним автовладельцы газобаллонного оборудования справляются, устанавливая конструкцию вместо запаски, чтобы сохранить полезное пространство багажника.

Почему ГБО 4 поколения до сих пор популярно

Основным преимуществом этого оборудования до сих пор остается цена. Она гораздо ниже, чем требуется для монтажа газобаллонного оборудования 5-го или 6-го поколений. К тому же, в этом варианте возможно использование как пропан-бутановой смеси, так и метана. Тогда как выбор топлива для более новых конструкций ограничен пропан-бутаном. Ну и третья причина популярности этого варианта заключается в легкости и дешевизне обслуживания.

Правила эксплуатации ГБО 4 поколения

Чтобы газовая система прослужила максимально долго, пользоваться ею нужно с соблюдением некоторых правил. Техническое обслуживание необходимо проводить каждые 10-15 тысяч километров пробега. Это позволит своевременно проводить замену изношенных частей. Сами баллоны проверяются каждые два года, а через 10 лет (пропан) или 20 лет (метан) после начала эксплуатации меняются на новые.

При необходимости сразу осуществляйте замену редуктора. Это предотвратит утечку газа и решит множество проблем. Менять редуктор нужно каждые 2 года.

Заправку ГБО следует проводить максимум на 80% зимой и 75% — в летний период. При этом держать полностью заправленный автомобиль на открытом солнце не рекомендуется, чтобы избежать возможности взрыва. Кроме этого, соблюдайте рекомендации, полученные в сервисном центре во время установки или позднее во время ремонтных и обслуживающих работ.

Производители ГБО 4 поколения

Сегодня лидерами на рынке остаются такие компании, производящие газобаллонные системы, как BRC, LOVATO и Digitronic. Первый бренд отличается высокой стоимостью, но при этом высоким рабочим ресурсом. Без сбоев ГБО этой фирмы работает даже при 300 тысяч километров пробега.

Оборудование LOVATO находится в средней ценовой категории. Его отличает отменное итальянское качество, хорошая работоспособность и легкость в обслуживании. Многие автосервисы работают именно с такими системами.

Digitronic стоит дешевле всего, но при этом обладают меньшим ресурсом службы, чем ГБО указанные выше. К тому же с таким комплектом нельзя пропускать четко установленные сроки технического обслуживания, поскольку это может привести к поломке конструкции.

Окончательный выбор какое газобаллонное оборудование поставить на автомобиль, остается за Вами. Получить ответы на все интересующие вопросы и начать процесс установки Вы сможете уже сегодня, связавшись со специалистами компании «Power-Gas».

Сравнение ГБО BRC и Lovato. Какое ГБО лучше?

Итальянские технологии гбо – лучшие в мире?

Законодателями всего нового в производстве газобаллонного оборудования для различных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) традиционно являются итальянские фирмы. Если итальянская компания LOVATO специализируется на выпуске и внедрении такого оборудования почти 60 лет, то сравнительно молодая и агрессивная итальянская фирма BRC GasEquipment известна на рынке гбо менее 40 лет.

Устаревшее и некачественное оборудование сразу отсеивается мировым рынком. Обе компании идут на большие затраты, связанные с проведением НИОКР, Закупают новейшие роботизированные линии производства и используют сырье и комплектующие только высшего качества. Для простого пользователя гбо не имеет особого значения, какая фирма выпустила его, lovato или brc.

ГБО BRC или Lovato: за и против

Однако реальность наших дней такова, что BRC GasEquipment по праву стала международной корпорацией и вырвалась в мировые лидеры, как по производству гбо, так и по его распространению и внедрению более чем в 60 странах мира. Компания постоянно расширяется за счет приобретения других фирм данного профиля. Огромные объемы выпуска современного гбо 4 и последующих поколений позволяют BRC постоянно наращивать технологический потенциал и объемы научных разработок в области перевода ДВС на газовое топливо. На конвейерах 15 ведущих автогигантов мира, на некоторую часть выпускаемых серийно автомобилей, устанавливают гбо BRC. При этом сохраняется гарантия производителя и на двигатель, и на гбо.

Для правильного выбора что лучше, BRC или Lovato необходимо представить ваш автомобиль специалистам по установке гбо. Использование российского газа и условия эксплуатации газовых автомобилей в РФ имеют свои особенности. Считается, что для автомобилей с большим объемом двигателя, гбо Lovato имеют некоторые преимущества перед установками brc. Часть серийных УАЗов сходит с заводского конвейера, имея гбо lovato, а не brc. Устанавливается данное оборудование и на грузовые автомобили, катера, моторные яхты и электрогенераторы. Современные модели от компании LOVATO, такие как LOVATO SMART MAP, LOVATO FAST 6 C-OBD-II, LOVATO FAST 8 SUPER OBD – вполне адаптированы к нашим условиям и топливу.

Выбор BRC – это выбор преимуществ лидера

Реальная практика перевода автомобиля на газ такова, что для современных автомобилей, имеющих сложную систему впрыска, управляемую бортовой электроникой выбор между brc или lovato прост. Преимущества установок четвертого поколения BRC Sequent позволяют получать большие выгоды от качественной работы двигателя с системой впрыска и минимум забот во время эксплуатации таких гбо:

  • быстрая окупаемость повышенных разовых затрат на установку BRC Sequent;
  • длительная гарантия исправной работы от производителя;
  • большие сроки (пробег) между регламентным ТО газового оборудования.

В итоге ГБО BRC Sequent всего модельного ряда – это гарантия длительной надежной работы двигателя и быстрая окупаемость затрат при переходе на газ.

Поколения ГБО

В этом разделе Вы сможете узнать о поколениях газобаллонного оборудования, их основных отличиях и принципах работы.

I поколение: ГБО 1-го поколения отличается раздельной системой редуктора и испарителя. Было разработано для карбюраторных автомобилей, не имеющих лямбда зонда, хотя устанавливалось и на инжекторные. Характеризуется присутствием запаха газа, потерей мощности двигателя, увеличенным расходом. Выпуск данного оборудования прекратили около 10 лет назад. 

II поколение: ГБО 2-го поколения имеет дозатор газа, регулирование которого осуществляется вручную. Это развитие систем 1-го поколения и также предназначалось для установки на карбюраторный автомобиль. Позволяло пользователю влиять на состав смеси путем регулировки дозатором. Характеризуется теми же свойствами что и ГБО 1-го поколения.

III поколение: ГБО 3-го поколения имеет электронный дозатор газа, который управляется электронным блоком. Оборудование уже «общается» со штатным ЭБУ автомобиля, а именно для корректировки смеси использует сигналы штатного лямбда-зонда.
Здесь снижена потеря мощности относительно 1-2 поколений, но присутствует опасность хлопков во впускном коллекторе (что чревато выходом из строя ДМРВ и даже самого коллектора) в случае малейшей неисправности в цепи зажигания.
IV поколение: Отличие распределенного впрыска газа 4-го поколения от „традиционных“ систем предыдущих поколений — прежде всего в принципе подачи газа в цилиндры. В традиционных системах газ подавался вместе с воздухом, путем установки в воздушный патрубок специального устройства — смесителя (а по сути — газового карбюратора). Отрегулировать при таком способе подачи оптимальный состав смеси для всех режимов работы двигателя, довольно таки проблематично. Да и малейшие неисправности в системе зажигания, как писалось выше, приводили к „хлопкам“ во впускном коллекторе, что нередко выводило из строя ДМРВ, а если коллектор пластиковый — то и сам коллектор.
При распределенном впрыске 4-го поколения такие „эффекты“ полностью исключены. Газ для каждого цилиндра подается отдельной форсункой — газовым инжектором. Каждая форсунка управляется электронным блоком, основой для формирования сигналов управления служит штатный компьютер авто. То есть, инжекторный автомобиль продолжает оставаться инжекторным, вне зависимости от типа используемого топлива. Газобаллонное оборудование как бы „интегрируется“ в систему управления двигателем и становится полноценной его частью, а автомобиль — битопливным, то есть в равной мере, с одинаковыми характеристиками, способным работать как на бензине, так и на газе.

Такой принцип работы выводит газовое оборудование на новый уровень, позволяет сохранить все динамические и скоростные качества автомобиля, исключить хлопки и прочие негативные явления. 
Немаловажным, с точки зрения рядового пользователя фактором, является полный автоматический режим работы системы. Переключение автомобиля на газ (по достижении температуры охлаждающей жидкости 40 градусов), обратное переключение на бензин (в случае если газ в баллоне закончился), — все это происходит автоматически. Но естественно, в случае необходимости, возможность принудительного переключения на бензин — сохранена.
 Все эти нововведения позволили сделать эксплуатацию автомобиля, оборудованным современным ГБО практически ничем не отличимой от обычного. При этом, исходя из стоимости одного литра газа, реальная экономия на топливе составляет около 40-50% каждый день.

 

Схема ГБО 4 поколения

1 — Заправочное устройство
2 — Мультиклапан
3 — Баллон
4 — Электроклапан
5 — Редуктор
6 — Газовые штуцеры
7 — Форсунки
8 — ЭБУ
9 — Переключатель «Газ / Бензин»

2 — Мультиклапан, расположенный в баллоне, состоит из комплекса механизмов, выполняющих следующие функции:

* Заполнение в процессе заправки.
* Ограничение объема заправки. Максимально допустимый объем заполнения составляет 80% общего объема баллона.
* Определение уровня газа.
* Подача газа.
* Перекрытие подачи газа. Мультиклапан имеет два крана для перекрытия заправочных и расходных трубопроводов. Эти краны обычно открыты, но они могут быть закрыты во время заправочных операций, после аварий и т. д….

Если мультиклапан установлен в труднодоступном месте, то необходимо установить дистанционное управление для легкого закрытия расходной трубки.

3 — Баллон выполнен из листовой термообработанной стали толщиной 3-4 мм, для обеспечения безопасности даже в случае аварий.

Традиционная форма баллона — цилиндрическая с выпуклыми торцами. В настоящее время выпускаются баллоны различных размеров, соответствующие объему двигателя.

Баллон тороидальной формы специально разработан для крепления в месте хранения запасного колеса. Этот тип баллона, выпускается различных размеров и позволяет иметь максимальный полезный объем газа при минимальных размерах.

Установка тороидальных баллонов предпочтительна, когда необходимо максимально использовать полезный объем автомобиля. особенно в кузовах типа «универсал».

Особое внимание нужно обратить на то, что баллон не должен быть заполнен на 100%.

Мультиклапан (см. пред. раздел) обеспечивает это благодаря конструкции поплавка и соответствующей запорной системе. 80% предел заполнения баллона является хорошим условием безопасности. Фактически, необходимо нагреть баллон до 80 град.С, чтобы жидкость заполнила весь объем. Такие температурные условия возможны ТОЛЬКО в случае пожара и НИКОГДА в нормальных условиях эксплуатации.

4 — Клапан LPG — устройство, которое устанавливается между баллоном и редуктором. Этот клапан открывает подачу газа на редуктор; обычно он находится в закрытом положении.

5 — Редуктор. В редукторе-испарителе сжиженный газ переходит из жидкого состояния в газообразное. Жидкость, поступающая из системы охлаждения двигателя, подогревает редуктор, при этом происходит полный переход из жидкого в газообразное состояние. В зависимости от мощности двигателя, устанавливается редуктор соответствующего типа.

7 — Форсунки. Блок форсунок — электромеханическое устройство с калиброванными отверстиями, при изменении времени открытия, изменяется количество топлива, поступающего в двигатель при постоянном давлении газа на выходе из редуктора. 

8 — Блок управления— Управляет электромеханическими газовыми форсунками на основе информации полученной от штатного блока управления двигателем. Устанавливается в разрыве между штатным блоком управления и бензиновыми форсунками, отключает подачу импульса для бензиновых форсунок, принимает временной импульс от блока управления двигателем, корректирует длительность импульса и передает его на газовые форсунки.

9 — Переключатель топлива — электронное устройство предназначенное для переключения между двумя видами топлива, при остановке двигателя автоматически отключают подачу газового топлива. Поставляется в различном исполнении, устанавливается в салоне автомобиля, в согласованном с заказчиком месте.

Системы газобаллонного оборудования четвертого поколения отличаются тем, что газ подается непосредственно во впускной коллектор через специальные газовые форсунки. Они управляются собственным электронным блоком управления, который синхронизирует свою работу со штатным контроллером и одновременно выполняет функции эмулятора.

Дровяные газовые автомобили: дрова в топливный бак

Газификация древесины — это процесс, при котором органический материал превращается в горючий газ под воздействием тепла — температура процесса достигает 1400 °C (2550 °F). Первое использование газификации древесины относится к 1870-м годам, когда она использовалась в качестве предшественника природного газа для уличного освещения и приготовления пищи.

В 1920-х годах немецкий инженер Жорж Имберт разработал генератор древесного газа для мобильного использования.Газы были очищены и высушены, а затем поданы в двигатель внутреннего сгорания автомобиля, который почти не нуждается в адаптации. Генератор Имберта производился серийно с 1931 года. В конце 1930-х годов в эксплуатации находилось около 9000 автомобилей, работающих на древесном топливе, почти исключительно в Европе.

Вторая мировая война

Технология стала обычным явлением во многих европейских странах во время Второй мировой войны вследствие нормирования ископаемого топлива. Только в Германии к концу войны в эксплуатации находилось около 500 000 автомобилей, работающих на газовом топливе.

Создана сеть из примерно 3000 «АЗС», где водители могли запастись дровами. Установкой для газификации древесины оснащались не только частные автомобили, но и грузовые автомобили, автобусы, тракторы, мотоциклы, корабли и поезда. Некоторые танки также работали на древесном газе, но для использования в военных целях немцы предпочли производство жидкого синтетического топлива (изготовленного из дерева или угля).

В 1942 году (когда технология еще не достигла апогея своей популярности) в Швеции было около 73 000 автомобилей, работающих на газовом топливе, во Франции — 65 000, в Дании — 10 000, в Австрии и Норвегии — 9 000, в Швейцария.В 1944 году в Финляндии было 43 000 «деревомобилей», из которых 30 000 автобусов и грузовиков, 7 000 частных автомобилей, 4 000 тракторов и 600 лодок. (источник).

Вудмобили также появились в США, Азии и особенно в Австралии, где 72 000 автомобилей работали на древесном газе (источник). Всего во время Второй мировой войны использовалось более миллиона автомобилей, работающих на газовом топливе.

После войны, когда снова стал доступен бензин, технология почти мгновенно канула в лету.В начале 1950-х годов в тогдашней Западной Германии оставалось всего около 20 000 дровяных машин.

Исследовательская программа в Швеции

Рост цен на топливо и глобальное потепление привели к возрождению интереса к дровам как непосредственному топливу. Десятки инженеров-любителей по всему миру переоборудовали стандартные серийные автомобили в автомобили, работающие на газовом топливе, причем большинство этих современных деревянных автомобилей построено в Скандинавии.

В 1957 году шведское правительство учредило исследовательскую программу для подготовки к быстрому переходу на автомобили, работающие на древесном топливе, в случае внезапной нехватки нефти. У Швеции нет запасов нефти, но есть обширные леса, которые можно использовать в качестве топлива. Целью этого исследования была разработка улучшенной стандартизированной установки, которую можно было бы адаптировать для использования на всех типах транспортных средств.

Это исследование, проведенное при поддержке производителя автомобилей Volvo, привело к получению большого количества теоретических знаний и практического опыта управления несколькими дорожными транспортными средствами (один из них показан выше) и тракторами на протяжении более 100 000 километров (62 000 миль).Результаты обобщены в документе ФАО от 1986 года, в котором также обсуждаются некоторые эксперименты в других странах. Шведские (обзор) и, особенно, финские инженеры-любители использовали эти данные для дальнейшего развития технологии (обзор ниже, автомобиль Юхи Сипиля).

Генератор древесного газа, который выглядит как большой водонагреватель, может быть размещен на прицепе (хотя это затрудняет парковку автомобиля), в багажнике автомобиля (хотя при этом используется почти все в багажном отделении), либо на платформе в передней или задней части автомобиля (наиболее популярный вариант в Европе).В случае с американским пикапом генератор размещается в кузове грузовика. Во время Второй мировой войны некоторые автомобили были оснащены встроенным генератором, полностью скрытым от глаз.

Топливо

Топливом для автомобиля, работающего на древесном топливе, является древесина или древесная щепа (см. рисунок слева). Также можно использовать древесный уголь, но это приводит к 50-процентной потере доступной энергии, содержащейся в исходной биомассе. С другой стороны, древесный уголь содержит больше энергии, так что запас хода автомобиля можно увеличить.В принципе, можно использовать любой органический материал. Во время Второй мировой войны также использовались уголь и торф, но основным топливом были дрова.

Один из самых успешных автомобилей на древесном топливе был построен в прошлом году голландцем Джоном. В то время как многие газовые автомобили последнего поколения, кажется, пришли прямо из «Безумного Макса», голландский Volvo 240 оснащен очень современной системой из нержавеющей стали (см. первое изображение и два изображения ниже, а затем сравните с этим Volvo, этим БМВ, это Ауди или этот Юго).

«Производить древесный газ не так уж и сложно», — говорит Джон. «Производство чистого древесного газа — это другое дело. У меня есть возражения против некоторых дровяных машин. Часто производимый газ так же чист, как и внешний вид конструкции».

Датч Джон твердо верит в генераторы древесного газа, в основном для стационарного использования, такого как отопление, производство электроэнергии или даже производство пластмасс. Volvo призван продемонстрировать возможности технологии.«Припаркуйте итальянский спортивный автомобиль рядом с автомобилем, работающим на дровах, и толпа соберется вокруг дровяного автомобиля. Тем не менее, автомобили на древесном топливе предназначены только для идеалистов и во время кризиса».

Диапазон

Volvo развивает максимальную скорость 120 километров в час (75 миль в час) и может поддерживать крейсерскую скорость 110 км/ч (68 миль в час). «Топливный бак» может содержать 30 кг (66 фунтов) дерева, что достаточно для пробега в 100 километров (62 мили), что сравнимо с запасом хода электромобиля.

Если заднее сиденье загружено мешками с дровами, запас хода увеличивается до 400 километров (250 миль).Опять же, это сравнимо с запасом хода электромобиля, если пассажирское пространство пожертвовать ради большей батареи, как в случае с родстером Tesla или электрическим Mini Cooper. Разница, конечно, в том, что Джону приходится регулярно останавливаться, чтобы взять мешок дров с заднего сиденья и наполнить бак.

Прицеп

Как и в случае с другими автомобилями, запас хода автомобиля на древесном топливе также зависит от самого автомобиля. Об этом свидетельствуют различные автомобили, которые были переделаны Весой Микконеном.Фин помещает все свои генераторы на прицеп. Его последний переделанный автомобиль — это Lincoln Continental Mark V 1979 года выпуска, большое тяжелое американское купе. Он потребляет 50 кг (110 фунтов) древесины каждые 100 километров (62 мили) и, таким образом, значительно менее эффективен, чем Volvo Джона. Микконен также переоборудовал Toyota Camry, которая стала гораздо более экономичной. Этот автомобиль потребляет всего 20 кг (44 фунта) древесины на том же расстоянии. Однако прицеп почти такой же большой, как и сама машина.

Модельный ряд электромобилей можно значительно расширить, сделав их меньше и легче.Однако это не вариант с их двоюродными братьями на древесном газе из-за веса и объема оборудования. Меньшие автомобили времен Второй мировой войны имели запас хода всего от 20 до 50 километров (от 12 до 31 мили), несмотря на их гораздо меньшую скорость и ускорение.

Свобода

Увеличение «топливного бака» — единственный способ увеличить дальность полета (кроме снижения скорости, конечно, но это уже другая история). Американец Дейв Николс (человек, который показывает древесину на одной из картинок выше) может загрузить 180 кг (400 фунтов) древесины в кузов своего пикапа Ford 1989 года выпуска.Это позволяет ему проехать 965 километров (600 миль), что сравнимо с пробегом автомобиля, работающего на ископаемом топливе. Достоинство этого можно, конечно, обсудить, так как для этого Николсу приходится регулярно останавливаться, чтобы заправить бак: если бы он заправил кузов пикапа бензином, то мог бы проехать еще дальше.

По словам Николса, одного фунта древесины (полкилограмма) достаточно, чтобы проехать 1 милю (1,6 км), что соответствует 30 кг древесины Volvo на 100 километров. Американец создал компанию (21st Century Motor Works) и планирует продавать свои технологии в больших масштабах.Когда он приезжает домой, он использует свой грузовик для обогрева дома и выработки электроэнергии. Его история стала популярной в США, и причину можно определить по его номерному знаку: «Свобода».

«Вы можете обойти весь мир с пилой и топором», как выразился Джон Датч. Его соотечественник Йоост Конейн воспользовался этой возможностью, чтобы совершить двухмесячное путешествие по Европе, не беспокоясь о близости ближайших заправок (которые не всегда легко найти в такой стране, как Румыния).

Местные жители дали ему древесину, чтобы он продолжил путь, припасы хранились в трейлере. Конийн использовал древесину не только как топливо, но и как строительный материал для самой машины (фото выше — видео здесь). О другом путешествии на машине, работающей на дровах, см. «По Швеции с дровами в баке».

Есть ли будущее у дровяного автомобиля?

В 1990-х годах водород рассматривался как альтернативное топливо будущего. Тогда его главенствующую роль взяли на себя биотопливо и сжатый воздух, а сегодня все внимание сосредоточено на электромобилях.Если и эта технология не сработает (а мы несколько раз выражали свои сомнения по этому поводу), можем ли мы вернуться к машине, работающей на дровах?

Несмотря на свой промышленный вид, автомобиль, работающий на древесном топливе, с экологической точки зрения имеет довольно хорошие показатели по сравнению с другими альтернативными видами топлива. Газификация древесины немного более эффективна, чем сжигание древесины, так как теряется только 25 процентов энергии, содержащейся в топливе. Энергопотребление дровяного автомобиля примерно в 1,5 раза превышает энергопотребление аналогичного автомобиля, работающего на бензине (с учетом потерь энергии при предварительном прогреве системы и дополнительного веса техники).Однако если принять во внимание энергию, необходимую для добычи, транспортировки и переработки нефти, то древесный газ по крайней мере так же эффективен, как бензин. И, конечно же, древесина является возобновляемым топливом. Бензина нет.

Преимущества автомобилей на дровах

Самым большим преимуществом транспортных средств, работающих на генераторном газе, является то, что доступное и возобновляемое топливо можно использовать напрямую без какой-либо предварительной обработки. Преобразование биомассы в жидкое топливо, такое как этанол или биодизель, может потреблять больше энергии (и CO2), чем дает топливо.В случае автомобиля, работающего на древесном топливе, никакая дополнительная энергия не используется для производства или переработки топлива, за исключением рубки и рубки древесины. Это означает, что лесомобиль практически нейтрален по отношению к выбросам углерода, особенно когда валка и рубка производятся вручную.

Кроме того, для автомобиля на дровах не требуется химический аккумулятор, а это важное преимущество перед электромобилем. Слишком часто забывается воплощенная энергия огромной батареи последнего.Фактически, в случае автомобиля, работающего на газе, древесина ведет себя как природная батарея. Нет необходимости в высокотехнологичной переработке: оставшуюся золу можно использовать как удобрение.

Правильно работающий генератор древесного газа также меньше загрязняет воздух, чем автомобиль с бензиновым или дизельным двигателем. Газификация древесины значительно чище, чем сжигание древесины: выбросы сравнимы с выбросами при сжигании природного газа. У электромобиля есть потенциал сделать лучше, но тогда энергия, которую он использует, должна генерироваться из возобновляемых источников, что не является реалистичным сценарием.

Недостатки автомобилей на дровах

Несмотря на все эти преимущества, достаточно одного взгляда на дровяную тележку, чтобы понять, что это далеко не идеальное решение. Мобильный газовый завод занимает много места и легко может весить несколько сотен килограммов в пустом виде. Размер оборудования обусловлен тем, что древесный газ имеет низкую энергоемкость. Энергетическая ценность древесного газа составляет около 5,7 МДж/кг по сравнению с 44 МДж/кг бензина и 56 МДж/кг природного газа (источник).

Кроме того, использование древесного газа ограничивает мощность двигателя внутреннего сгорания, что означает снижение скорости и ускорения переоборудованного автомобиля. Древесный газ состоит примерно из 50 % азота, 20 % окиси углерода, 18 % водорода, 8 % двуокиси углерода и 4 % метана. Азот не способствует горению, а угарный газ является медленно горящим газом. Из-за такого высокого содержания азота двигатель получает меньше топлива, что приводит к снижению мощности на 35–50 процентов.Поскольку газ горит медленно, большое число оборотов невозможно. Газовый автомобиль – это не спортивный автомобиль.

Несмотря на то, что некоторые небольшие автомобили были оснащены генераторами на древесном газе (см., например, этот Opel Kadett), эта технология лучше подходит для более крупных и тяжелых автомобилей с мощным двигателем. В противном случае мощности двигателя и запаса хода может быть недостаточно. Несмотря на то, что установка может быть уменьшена для меньшего автомобиля, ее размер и вес не уменьшаются пропорционально уменьшению размера и веса автомобиля.Некоторые построили мотоциклы, работающие на древесном топливе, но их диапазон ограничен (хотя мотоцикл с коляской работает лучше). Конечно, вес и размер передвижного газового завода не являются проблемой для автобусов, грузовиков, поездов или кораблей.

Простота использования

Еще одна проблема автомобилей, работающих на древесном топливе, заключается в том, что они не особенно удобны в использовании, хотя это и улучшилось по сравнению с технологией, использовавшейся во время Второй мировой войны. См. вторую часть этого pdf-документа (стр. 17 и далее) для описания того, каково было тогда водить машину, работающую на древесном топливе:

.

«….опыт работы с органом Wurlitzer может быть явным преимуществом».

Тем не менее, несмотря на усовершенствования, даже современному дровяному автомобилю требуется до 10 минут, чтобы нагреться до рабочей температуры, так что вы не можете прыгнуть в машину и сразу же уехать. Кроме того, перед каждой заправкой пепел последнего процесса газификации необходимо выгребать. Образование смолы в установке менее проблематично, чем это было 70 лет назад, но фильтры по-прежнему необходимо регулярно очищать.И тогда есть ограниченный диапазон транспортного средства. В общем, это далеко от привычной простоты использования бензинового автомобиля.

Большое количество образующегося (смертоносного) угарного газа также требует некоторых мер предосторожности, поскольку утечка в трубопроводе не исключена. Если техника размещается в багажнике, то установка детектора угарного газа в салоне отнюдь не роскошь. Кроме того, автомобиль, работающий на древесном газе, нельзя парковать в закрытом помещении, пока газ не будет сожжен в факеле (рисунок выше).

Массовые дровяные автомобили

Разумеется, все описанные выше автомобили построены инженерами-любителями. Если бы мы строили автомобили, специально предназначенные для работы на древесине, и производили бы их на заводах, скорее всего, недостатки стали бы несколько менее значительными, а преимуществ — еще больше. Такие дровяные машины также выглядели бы более элегантно.

Автомобили Volkswagen Beetle, сошедшие с конвейера во время Второй мировой войны, имели встроенный механизм газификации древесины (источники: 1 / 2 / 3).Снаружи генератор древесного газа и остальная установка были незаметны. Заправка производилась через отверстие в капоте (капоте).

То же самое и с этим Mercedes-Benz, у которого установка полностью скрыта в багажнике (источник).

Вырубка леса

К сожалению, у древесного газа, как и у других видов биотоплива, есть существенный недостаток.Массовое производство дровяных машин не решит эту проблему. Наоборот, если бы мы перевели все автомобили или хотя бы значительное их количество на древесный газ, все деревья в мире исчезли бы, и мы бы умерли от голода, потому что все сельскохозяйственные угодья были бы принесены в жертву энергии. урожай. Действительно, во время Второй мировой войны во Франции дровяной вагон вызвал сильную вырубку лесов (источник). Как и в случае со многими другими видами биотоплива, эта технология не масштабируется.

Тем не менее, хотя автомобиль, работающий на биотопливе, так же удобен в использовании, как и его бензиновый конкурент, древесный газ должен быть самым неудобным альтернативным топливом из существующих.Это может быть преимуществом: переход на автомобили, работающие на древесном топливе, может означать только то, что мы будем меньше ездить, и это, конечно, будет хорошо с экологической точки зрения. Если вам нужно прогреть машину в течение 10 минут, скорее всего, вы решите не использовать ее, чтобы проехать несколько миль за продуктами. Велосипед сделает эту работу быстрее. Если бы вам пришлось рубить дрова в течение трех часов только для того, чтобы съездить на пляж, вы, вероятно, решили бы поехать на поезде.

В любом случае, дровяной автомобиль демонстрирует (еще раз), что современный автомобиль является продуктом ископаемого топлива.В какое бы альтернативное топливо вы ни верили, ни одно из них даже близко не сравнится по удобству с бензином или дизельным топливом. Если однажды доступность (дешевой) нефти прекратится, вездесущность автомобиля станет историей. Но отдельный автомобиль никогда не умрет.

© Крис Де Декер (Спасибо, Р.О.)


Читать журнал Low-tech без доступа к компьютеру, источнику питания или Интернету. Печатные архивы теперь составляют четыре тома с общим объемом 2398 страниц и 709 изображений.Их можно заказать в нашем книжном магазине Лулу.


Брифинг: что такое выбросы категории 3?

Что такое выбросы категории 3?

Выбросы парниковых газов подразделяются на три группы или «Области охвата» в соответствии с наиболее широко используемым международным инструментом учета, Протоколом по парниковым газам (ПГ). Область охвата 1 охватывает прямые выбросы из находящихся в собственности или контролируемых источников. Область охвата 2 охватывает косвенные выбросы от производства покупной электроэнергии, пара, тепла и холода, потребляемых отчитывающейся компанией.Объем 3 включает все другие косвенные выбросы, происходящие в цепочке создания стоимости компании.

Объем 1 Объем 2 Объем 3
Сжигание топлива
Служебные автомобили
Летучие выбросы
Приобретенная электроэнергия, тепло и пар

Приобретенные товары и услуги

Деловые поездки

Работники ездят на работу
Утилизация отходов
Использование проданных товаров

Транспортировка и распределение (вверх и вниз по течению)

Инвестиции

Арендованные активы и франшизы

Почему организация должна измерять выбросы категории 3?

Существует ряд преимуществ, связанных с измерением выбросов категории 3.Для многих компаний большая часть выбросов парниковых газов (ПГ) и возможностей по сокращению затрат не связана с их собственной деятельностью. Измеряя выбросы категории 3, организации могут:

  • Оценить, где в их цепочке поставок находятся очаги выбросов;
  • Выявление ресурсных и энергетических рисков в их цепочке поставок;
  • Определите, какие поставщики являются лидерами, а какие отстают с точки зрения их показателей устойчивого развития;
  • Определить возможности повышения энергоэффективности и снижения затрат в своей цепочке поставок;
  • Привлекайте поставщиков и помогайте им реализовывать инициативы в области устойчивого развития
  • Повышение энергоэффективности своей продукции
  • Позитивно взаимодействуйте с сотрудниками, чтобы сократить выбросы от деловых поездок и поездок сотрудников на работу.

Как моя организация может измерить свои выбросы углекислого газа категории 3 и углеродный след цепочки создания стоимости?

Мы предлагаем ряд услуг, которые помогут вам измерять и управлять вашей стоимостью и выбросами цепочки поставок:

Ценность и устойчивость цепочки поставок

Включает разработку низкоуглеродной стратегии и взаимодействие с поставщиками.

Измерение и анализ следов

Включает расчет углеродного следа вашей организации или продукта.

Стандарт углеродного фонда

Сертификация

для организаций, которые сокращают выбросы парниковых газов (CO2e) в своих цепочках поставок.
 

Чтобы узнать больше обо всем вышеперечисленном, свяжитесь с нами.

Узнайте больше о Стандарте учета и отчетности для корпоративной цепочки создания стоимости (область охвата 3) на веб-сайте протокола по выбросам парниковых газов.

Переработка пластмасс: проблемы и возможности

Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 27 июля 2009 г .; 364 (1526): 2115–2126.

Jefferson Hopewell

1 Агентство Eco Products, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia

Robert Dvorak

2 Nextek Ltd, Level 3, 1 HR 5 Quality Court, Chancery Lane, UK 10, UK2 10, UKA2, London

Edward Kosior

2 Nextek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

1 Агентство Eco Products, 166 Park Street, Fitzroy North 3068, Australia 7 Next 2 2 ek Ltd, Level 3, 1 Quality Court, Chancery Lane, London WC2A 1HR, UK

Эта статья была процитирована в других статьях PMC.

Abstract

Пластмассы — это недорогие, легкие и прочные материалы, из которых можно легко формовать различные изделия, которые находят применение в самых разных областях. Как следствие, производство пластмасс заметно увеличилось за последние 60 лет. Однако нынешние уровни их использования и утилизации порождают ряд экологических проблем. Около 4 % мировой добычи нефти и газа, невозобновляемого ресурса, используется в качестве сырья для производства пластмасс, а еще 3–4 % расходуются на получение энергии для их производства.Большая часть пластика, производимого каждый год, используется для изготовления одноразовых предметов упаковки или других недолговечных продуктов, которые выбрасываются в течение года после изготовления. Одни только эти два наблюдения указывают на то, что наше нынешнее использование пластика не является устойчивым. Кроме того, из-за долговечности используемых полимеров значительное количество выброшенного пластика с истекшим сроком эксплуатации накапливается в виде мусора на свалках и в естественных местах обитания по всему миру.

Переработка является одним из наиболее важных доступных в настоящее время мероприятий по снижению этого воздействия и представляет собой одну из самых динамичных областей в индустрии пластмасс на сегодняшний день.Переработка дает возможность сократить потребление масла, выбросы углекислого газа и количество отходов, требующих утилизации. Здесь мы кратко сравним переработку с другими стратегиями сокращения отходов, а именно сокращением использования материалов за счет уменьшения размеров или повторного использования продукции, использования альтернативных биоразлагаемых материалов и рекуперации энергии в качестве топлива.

Хотя пластмассы перерабатываются с 1970-х годов, количество перерабатываемых материалов варьируется в зависимости от географического региона, в зависимости от типа пластика и области применения.Переработка упаковочных материалов быстро расширяется за последние десятилетия в ряде стран. Достижения в области технологий и систем сбора, сортировки и переработки пластмасс, пригодных для вторичной переработки, открывают новые возможности для переработки, и благодаря совместным действиям общественности, промышленности и правительств можно будет перенаправлять большую часть пластиковых отходов со свалок на переработку в течение более чем следующие десятилетия.

Ключевые слова: переработка пластмасс, пластиковая упаковка, воздействие на окружающую среду, обращение с отходами, химическая переработка, рекуперация энергии

1.Введение

Промышленность пластмасс значительно развилась после изобретения различных способов производства полимеров из нефтехимических источников. Пластмассы имеют существенные преимущества с точки зрения их малого веса, долговечности и более низкой стоимости по сравнению со многими другими типами материалов (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 a ). Согласно оценкам, мировое производство полимеров в 2007 году составило 260 миллионов метрических тонн в год для всех полимеров, включая термопласты, термореактивные пластмассы, клеи и покрытия, но не синтетические волокна (PlasticsEurope 2008 b ).Это указывает на исторический темп роста около 9 процентов в год. Термопластичные смолы составляют около двух третей этого производства, и их использование растет примерно на 5 процентов в год. во всем мире (Andrady 2003).

Сегодня пластмассы почти полностью производятся из нефтехимических продуктов, получаемых из ископаемых нефти и газа. Около 4% годовой добычи нефти перерабатывается непосредственно в пластмассы из нефтехимического сырья (Британская федерация пластмасс, 2008 г.). Поскольку производство пластика также требует энергии, на его производство приходится потреблять такое же дополнительное количество ископаемого топлива.Однако можно также утверждать, что использование легких пластиков может сократить использование ископаемого топлива, например, в транспортных средствах, когда пластик заменяет более тяжелые традиционные материалы, такие как сталь (Andrady & Neal 2009; Thompson et al. 2009 b ). .

Приблизительно 50 % пластика используется для одноразовых изделий, таких как упаковка, сельскохозяйственная пленка и одноразовые потребительские товары, от 20 до 25 % — для долгосрочной инфраструктуры, такой как трубы, кабельные покрытия и конструкционные материалы, а остаток для потребительских товаров длительного пользования с промежуточным сроком службы, таких как электронные товары, мебель, транспортные средства и т. д.В 2007 году в Европейском союзе (ЕС) образовалось 24,6 млн тонн пластиковых отходов (PlasticsEurope 2008 b ). представляет разбивку потребления пластика в Великобритании в 2000 году и вклад в образование отходов (Waste Watch 2003). Это подтверждает, что упаковка является основным источником отходов пластика, но ясно, что другие источники, такие как отходы электронного и электрического оборудования (WEEE) и автомобили с истекшим сроком эксплуатации (ELV), становятся значительными источниками отходов пластика.

Таблица 1.

Потребление пластмасс и образование отходов по секторам в Великобритании в 2000 г. (Waste Watch 2003).

90 446 9 0470 8 0 7 0 0 9 0 8 0 150 0 5 0 310 0 310 0 7 0 93 0 0 10 0 255 A

0 9 0 4450
Использование
отходы, возникающие
ktonne (%) ktonne (%)
упаковки 1640 37 1640 58
коммерческих и промышленный 490
бытовые 1150
строительство зданий и сооружений 1050 24 284 10
структурное 800 49
неструктурных 250 235
электрическое и электроника 355 200
9002 335 8
7
автомобиль
автомобиль и транспортировки
Сельское хозяйство и садоводство
9002 425
Всего
92 2820

Поскольку пластмассы массово производятся только около 60 лет, их долговечность в окружающей среде точно неизвестна.Большинство типов пластмасс не поддаются биологическому разложению (Andrady 1994) и на самом деле чрезвычайно долговечны, и поэтому большинство полимеров, производимых сегодня, будут сохраняться в течение как минимум десятилетий, а возможно, и столетий, если не тысячелетий. Даже разлагаемые пластмассы могут сохраняться в течение значительного времени в зависимости от местных факторов окружающей среды, поскольку скорость разложения зависит от физических факторов, таких как уровни воздействия ультрафиолетового света, кислорода и температуры (Swift & Wiles 2004), в то время как для биоразлагаемых пластмасс требуется наличие подходящих микроорганизмы.Таким образом, скорость деградации значительно различается между свалками, наземной и морской средой (Kyrikou & Briassoulis, 2007). Даже когда пластиковый предмет разлагается под воздействием атмосферных воздействий, он сначала распадается на более мелкие кусочки пластикового мусора, но сам полимер не обязательно может полностью разлагаться в разумные сроки. Как следствие, значительное количество пластика с истекшим сроком службы накапливается на свалках и в виде мусора в природной среде, что приводит как к проблемам обращения с отходами, так и к ущербу окружающей среде (см. Barnes et al. 2009 г.; Григорий 2009; Ольманн и др. 2009 г.; Райан и др. 2009 г.; Teuten и др. 2009 г.; Томпсон и др. 2009 б ).

Переработка, безусловно, является стратегией обращения с отходами, но ее также можно рассматривать как один из текущих примеров реализации концепции промышленной экологии, тогда как в естественной экосистеме нет отходов, а есть только продукты (Frosch & Gallopoulos 1989; McDonough & Braungart 2002). Переработка пластмасс является одним из способов снижения воздействия на окружающую среду и истощения ресурсов.По сути, высокие уровни переработки, такие как сокращение использования, повторное использование и ремонт или повторное производство, могут обеспечить заданный уровень обслуживания продукта с меньшими затратами материалов, чем в противном случае. Таким образом, переработка может снизить потребление энергии и материалов на единицу продукции и, таким образом, повысить экологическую эффективность (WBCSD 2000). Хотя следует отметить, что способность поддерживать любой остаточный уровень материальных затрат, а также затраты энергии и эффекты внешних воздействий на экосистемы будут определять окончательную устойчивость всей системы.

В этом документе мы рассмотрим существующие системы и технологии переработки пластмасс, доказательства жизненного цикла экологической эффективности переработки пластмасс, а также кратко рассмотрим связанные с этим экономические и общественные вопросы. Мы сосредоточимся на производстве и утилизации упаковки, поскольку это крупнейший источник пластиковых отходов в Европе и представляет собой область, в которой в последнее время значительно расширились инициативы по переработке.

2. Управление отходами: обзор

Даже в ЕС существует широкий диапазон приоритетов обращения с отходами для общего потока твердых бытовых отходов (ТБО), от тех, которые в значительной степени ориентированы на захоронение, до тех, которые ориентированы на сжигание ()— производительность рециркуляции также значительно различается.Среднее количество ТБО, образующихся в ЕС, составляет 520 кг на человека в год и, по прогнозам, увеличится до 680 кг на человека в год к 2020 году (EEA 2008). В Великобритании общее использование пластика как в бытовой, так и в коммерческой упаковке составляет около 40 кг на человека в год, следовательно, он составляет примерно 7–8% по весу, но большую долю по объему потока ТБО (Waste Watch 2003).

Показатели механической переработки и рекуперации энергии как стратегии управления пластиковыми отходами в европейских странах (PlasticsEurope 2008 b ).

Вообще говоря, пластиковые отходы утилизируются, когда они вывозятся со свалок или выбрасываются. Пластиковая упаковка особенно заметна как мусор из-за легкости как гибкого, так и жесткого пластика. Количество материала, поступающего в систему управления отходами, в первом случае может быть уменьшено за счет действий, направленных на сокращение использования материалов в продуктах (например, замена тяжелых форматов упаковки на более легкие или уменьшение размеров упаковки). Проектирование продуктов, допускающих повторное использование, ремонт или повторное производство, приведет к уменьшению количества продуктов, попадающих в поток отходов.

После того, как материал попадает в поток отходов, переработка представляет собой процесс использования восстановленного материала для производства нового продукта. Для органических материалов, таких как пластмассы, концепция рекуперации также может быть расширена за счет рекуперации энергии, когда теплотворная способность материала используется путем контролируемого сжигания в качестве топлива, хотя это приводит к меньшим общим экологическим характеристикам, чем рекуперация материала, поскольку она не снижать спрос на новый (первичный) материал. Это мышление является основой стратегии 4R на языке обращения с отходами — в порядке убывания желательности для окружающей среды — сокращение, повторное использование, переработка (материалы) и восстановление (энергия), причем свалка является наименее желательной стратегией управления.

Вполне возможно, что один и тот же полимер может каскадно проходить через несколько стадий, т.е. производства в многоразовый контейнер, который после попадания в поток отходов собирается и перерабатывается в долговременное применение, которое, в свою очередь, становится отходами, а затем перерабатывается для получения энергии.

(a) Захоронение отходов

Захоронение отходов является традиционным подходом к обращению с отходами, однако в некоторых странах места для захоронения отходов становятся все меньше. Хорошо управляемая свалка наносит ограниченный непосредственный вред окружающей среде, помимо последствий сбора и транспортировки, хотя существуют долгосрочные риски загрязнения почвы и грунтовых вод некоторыми добавками и побочными продуктами разложения пластмасс, которые могут стать стойкими органическими загрязнителями. (Ольманн и др. 2009 г.; Тойтен и др. . 2009). Основным недостатком свалок с точки зрения устойчивости является то, что ни один из материальных ресурсов, используемых для производства пластика, не восстанавливается — поток материала является линейным, а не циклическим. В Великобритании применяется налог на захоронение отходов, который в настоящее время должен повышаться каждый год до 2010 года, чтобы стимулировать перенаправление отходов со свалок на рекуперацию, например, на переработку (DEFRA 2007).

(b) Сжигание и рекуперация энергии

Сжигание снижает потребность в захоронении пластиковых отходов, однако существуют опасения, что опасные вещества могут быть выброшены в атмосферу в процессе.Например, ПВХ и галогенированные добавки обычно присутствуют в смешанных пластиковых отходах, что создает риск выброса в окружающую среду диоксинов, других полихлорированных бифенилов и фуранов (Gilpin et al. 2003). В первую очередь из-за этого предполагаемого риска загрязнения сжигание пластика менее распространено, чем захоронение и механическая переработка в качестве стратегии управления отходами. Заметными исключениями являются Япония и некоторые европейские страны, такие как Дания и Швеция, где имеется обширная инфраструктура мусоросжигательных заводов для переработки ТБО, включая пластмассы.

Сжигание может быть использовано с рекуперацией части энергии, содержащейся в пластике. Извлекаемая полезная энергия может значительно различаться в зависимости от того, используется ли она для производства электроэнергии, комбинированного производства тепла и электроэнергии или в качестве твердого топлива из отходов для дополнительного топлива доменных печей или цементных печей. Также возможно сжижение до дизельного топлива или газификация посредством пиролиза (Arvanitoyannis & Bosnea 2001), и интерес к этому подходу к производству дизельного топлива возрастает, предположительно, из-за роста цен на нефть.Процессы рекуперации энергии могут быть наиболее подходящим способом для обработки смешанных пластиков, таких как некоторые электронные и электротехнические отходы и остатки автомобильных измельчителей.

(c) Уменьшение размеров

Уменьшение количества упаковки, используемой на единицу товара, сократит объемы отходов. Экономика диктует, что большинство производителей уже будут использовать материалы, близкие к минимуму, необходимому для данного применения (но см. Thompson et al. 2009 b , ). Этот принцип, однако, компенсируется эстетикой, удобством и маркетинговыми преимуществами, которые могут привести к чрезмерному использованию упаковки, а также эффектом существующих инвестиций в инструменты и производственный процесс, что также может привести к чрезмерной упаковке некоторых продуктов.

(d) Повторное использование пластиковой упаковки

Сорок лет назад повторное использование потребительской упаковки в виде стеклянных бутылок и банок было обычным явлением. Ограничения для более широкого применения повторного использования жестких контейнеров носят, по крайней мере, частично логистический характер, когда точки распределения и сбора находятся далеко от централизованных заводов по розливу продукции, что приводит к значительному расстоянию обратной перевозки. Кроме того, широкий выбор контейнеров и упаковок для целей брендинга и маркетинга делает прямой возврат и повторное наполнение менее осуществимыми.Схемы возврата и повторного наполнения существуют в нескольких европейских странах (Institute for Local Self-Reliance 2002), включая ПЭТ-бутылки, а также стекло, но в других странах они обычно считаются нишевым видом деятельности для местных предприятий, а не реалистичной крупномасштабной стратегией. для уменьшения отходов упаковки.

Существуют значительные возможности для повторного использования пластмасс, используемых для перевозки товаров, а также для потенциального повторного использования или повторного производства некоторых пластиковых компонентов в дорогостоящих потребительских товарах, таких как транспортные средства и электронное оборудование.Это очевидно в промышленных масштабах при повторном использовании контейнеров и поддонов при транспортировке (см. Thompson et al. 2009 b ). Также наблюдается некоторый переход от одноразовых пластиковых пакетов к многоразовым, как благодаря программам добровольного изменения поведения, как, например, в Австралии (Department of Environment and Heritage (Australia) 2008), так и вследствие законодательства, такого как сбор за пластиковые пакеты в Ирландии (Department of Environment Heritage and Local Government (Ireland) 2007) или недавний запрет на легкие сумки-переноски, например, в Бангладеш и Китае.

(e) Переработка пластмасс

Терминология по переработке пластмасс сложна и иногда приводит к путанице из-за широкого спектра деятельности по переработке и рекуперации (). К ним относятся четыре категории: первичная (механическая переработка в продукт с эквивалентными свойствами), вторичная (механическая переработка в продукты с более низкими свойствами), третичная (восстановление химических компонентов) и четвертичная (восстановление энергии). Первичную переработку часто называют замкнутой переработкой, а вторичную переработку — понижением качества.Третичная переработка описывается как химическая переработка или переработка сырья и применяется, когда полимер деполимеризуется до его химических компонентов (Fisher 2003). Четвертичная переработка — это рекуперация энергии, энергия из отходов или валоризация. Биоразлагаемые пластмассы также можно компостировать, и это еще один пример третичной переработки, который также описывается как органическая или биологическая переработка (см. Song et al . 2009).

Таблица 2.

Терминология, используемая в различных видах переработки и восстановления пластмасс.

0 Утилизация замкнутой петли 0 Третичная рециркуляция 0 Recycling Chemical 0 Утилизация сырья 0 Quaternary Recordling 0 Валоризация
ASTM D5033 ASTM D5033 Определения Equivalent ISO 15270 (проект) Определения

1
Первичная переработка
Mechanical Recycling
Средняя рециркуляция понижение
Energy Recovery

Возможна теоретически к закрытой петле. в пластиковой упаковке часто используется широкий спектр различных полимеров и других материалов, таких как металлы, бумага, пигменты, чернила и клеи, что увеличивает сложность.Рециркуляция с замкнутым циклом наиболее практична, когда полимерная составляющая может быть (i) эффективно отделена от источников загрязнения и (ii) стабилизирована против разложения во время переработки и последующего использования. В идеале поток пластиковых отходов для переработки также должен состоять из узкого диапазона сортов полимера, чтобы уменьшить сложность прямой замены исходной смолы. Например, все ПЭТ-бутылки изготавливаются из ПЭТ одинакового сорта, подходящего как для процесса производства бутылок, так и для переработки в полиэфирное волокно, в то время как ПЭВП, используемый для выдувного формования бутылок, менее подходит для литья под давлением.В результате единственными частями потока пластиковых отходов после потребления, которые обычно перерабатываются строго по замкнутому циклу, являются прозрачные ПЭТ-бутылки, а недавно в Великобритании — молочные бутылки из полиэтилена высокой плотности. Пластиковые отходы до потребления, такие как промышленная упаковка, в настоящее время перерабатываются в большей степени, чем упаковка после потребления, поскольку они относительно чисты и доступны из меньшего числа источников относительно большего объема. Однако объемы бывших в употреблении отходов в пять раз превышают объемы, образующиеся в торговле и промышленности (Patel et al. 2000), поэтому для достижения высоких общих показателей переработки необходимо собирать и перерабатывать бывшие в употреблении, а также промышленные отходы.

В некоторых случаях регенерированный пластик, который не подходит для вторичной переработки в прежнее применение, используется для изготовления нового пластикового изделия, заменяющего всю или часть исходной полимерной смолы — это также можно рассматривать как первичную рециркуляцию. Примерами являются пластиковые ящики и контейнеры, изготовленные из ПЭВП, извлеченного из молочных бутылок, и ПЭТ-волокна из восстановленной ПЭТ-упаковки.Понижение качества — это термин, который иногда используется для переработки, когда восстановленный пластик используется в приложениях, в которых обычно не используется первичный полимер, например. «пластиковая древесина» в качестве альтернативы более дорогой древесине с более коротким сроком службы, это вторичная переработка (стандарт ASTM D5033).

Переработка химикатов или исходного сырья имеет то преимущество, что извлекает нефтехимические компоненты полимера, которые затем можно использовать для повторного производства пластика или других синтетических химикатов. Однако, несмотря на то, что это технически осуществимо, без значительных субсидий, как правило, оказывается нерентабельным из-за низкой цены на нефтехимическое сырье по сравнению с заводскими и производственными затратами на производство мономеров из пластиковых отходов (Patel et al. 2000). Это неудивительно, так как эффективно обращает вспять энергоемкую полимеризацию, ранее проводившуюся при производстве пластика.

Переработка полиолефинов в исходное сырье путем термического крекинга осуществлялась в Великобритании на предприятии, первоначально построенном BP, а в Германии — BASF. Однако последний завод был закрыт в 1999 г. (Aguado et al. 2007). Химическая переработка ПЭТ оказалась более успешной, поскольку возможна деполимеризация в более мягких условиях.Полиэтилентерефталат можно расщепить путем гликолиза, метанолиза или гидролиза, например, с получением ненасыщенных полиэфирных смол (Sinha et al. 2008). Его также можно превратить обратно в ПЭТ либо после деполимеризации, либо путем простой повторной подачи хлопьев ПЭТ в реактор полимеризации, что также может удалить летучие загрязнители, поскольку реакция происходит при высокой температуре и вакууме (Uhde Inventa-Fischer 2007). ).

(f) Альтернативные материалы

Биоразлагаемые пластмассы могут решить ряд проблем обращения с отходами, особенно для одноразовой упаковки, которую трудно отделить от органических отходов в сфере общественного питания или в сельском хозяйстве.Можно включать биоразлагаемые пластмассы в аэробное компостирование или путем анаэробного сбраживания с улавливанием метана для использования в качестве энергии. Однако биоразлагаемые пластики также могут усложнить обращение с отходами, если они внедряются без соответствующих технических атрибутов, систем обработки и обучения потребителей. Кроме того, ясно, что могут возникнуть серьезные проблемы с получением достаточного количества биомассы для замены значительной части текущего потребления полимеров, поскольку только 5 процентов текущего европейского химического производства использует биомассу в качестве сырья (Soetaert & Vandamme 2006).Это обширная тема, которая не может быть раскрыта в данной статье, за исключением того, что желательно, чтобы компостируемые и разлагаемые пластмассы были должным образом маркированы и использовались таким образом, чтобы дополнять, а не нарушать схемы обращения с отходами (см. Song et al . 2009).

3. Системы для переработки пластмасс

Пластмассовые материалы могут быть переработаны различными способами, и легкость переработки зависит от типа полимера, дизайна упаковки и типа продукта. Например, жесткие контейнеры, состоящие из одного полимера, проще и экономичнее перерабатывать, чем многослойные и многокомпонентные упаковки.

Термопласты, включая ПЭТ, ПЭ и ПП, имеют большой потенциал для механической переработки. Термореактивные полимеры, такие как ненасыщенный полиэфир или эпоксидная смола, не могут быть механически переработаны, за исключением потенциального повторного использования в качестве наполнителя после того, как они будут измельчены или измельчены до мелких частиц или порошков (Rebeiz & Craft 1995). Это связано с тем, что термореактивные пластмассы постоянно сшиваются при производстве и, следовательно, не могут быть переплавлены и переформованы. Переработка сшитого каучука из автомобильных покрышек обратно в резиновую крошку для переработки в другие продукты действительно имеет место, и ожидается, что это число будет расти благодаря Директиве ЕС о захоронении отходов (1999/31/EC), которая запрещает захоронение отходов. шины и отходы шин.

Основная проблема производства переработанных смол из пластиковых отходов заключается в том, что большинство различных типов пластика несовместимы друг с другом из-за присущей им несмешиваемости на молекулярном уровне и различий в требованиях к обработке на макроуровне. Например, небольшое количество загрязнителя ПВХ, присутствующего в потоке рециркулируемого ПЭТ, будет разлагать рециклированную смолу ПЭТ из-за выделения газообразной соляной кислоты из ПВХ при более высокой температуре, необходимой для плавления и переработки ПЭТ.И наоборот, ПЭТ в потоке рециркуляции ПВХ будет образовывать твердые комки недиспергированного кристаллического ПЭТ, что значительно снижает стоимость рециркулируемого материала.

Таким образом, часто технически невозможно добавить регенерированный пластик к первичному полимеру без снижения хотя бы некоторых качественных характеристик первичного пластика, таких как цвет, прозрачность или механические свойства, такие как ударная вязкость. В большинстве случаев переработанная смола либо смешивается с переработанной смолой, что часто делается с полиолефиновыми пленками для некритических применений, таких как мешки для мусора и оросительные или дренажные трубы без номинального давления, либо для использования в многослойных приложениях, где переработанная смола зажата между поверхностными слоями первичной смолы.

Возможность замены первичного полимера переработанным пластиком обычно зависит от чистоты рекуперированного пластикового сырья и требований к свойствам изготавливаемого пластикового продукта. Это привело к существующим схемам переработки бывших в употреблении отходов, которые концентрируются на наиболее легко отделяемых упаковках, таких как ПЭТ-бутылки для безалкогольных напитков и воды и бутылки для молока из ПЭВП, которые можно точно идентифицировать и отсортировать из смешанного потока отходов. . И наоборот, рециркуляция многослойных/многокомпонентных изделий ограничена, поскольку это приводит к загрязнению между типами полимеров.Таким образом, переработка после потребления включает несколько ключевых этапов: сбор, сортировку, очистку, измельчение и разделение и/или обеспечение совместимости для уменьшения загрязнения несовместимыми полимерами.

(a) Сбор

Сбор пластиковых отходов может осуществляться по схемам «принеси» или путем сбора на обочине. Схемы «принеси», как правило, приводят к низким показателям собираемости платежей в отсутствие либо крайне приверженного общественного поведения, либо схем возврата залога, которые создают прямой экономический стимул для участия.Таким образом, общая тенденция заключается в сборе вторсырья на обочине вместе с ТБО. Чтобы максимизировать экономическую эффективность этих программ, большинство сборов на обочинах представляют собой смешанные вторсырья (бумага/картон, стекло, алюминий, сталь и пластиковые контейнеры). Несмотря на то, что схемы сбора на обочинах оказались очень успешными при возврате упаковки из пластиковых бутылок из домов, с точки зрения общего потребления обычно утилизируется только 30–40% пластиковых бутылок, бывших в употреблении, поскольку большая часть такой упаковки поступает из продуктов питания и напитков. потребляется вдали от дома.По этой причине важно разработать эффективные схемы сбора «на ходу» и «переработка в офисе», если общий уровень сбора пластиковой упаковки должен увеличиться.

(b) Сортировка

Сортировка смешанных твердых вторсырья осуществляется как автоматическим, так и ручным методами. Автоматической предварительной сортировки обычно достаточно, чтобы отделить пластиковый поток от стекла, металлов и бумаги (кроме прикрепленных, например, в виде этикеток и крышек). Как правило, чистые молочные бутылки из ПЭТ и непигментированного полиэтилена высокой плотности идентифицируются и выделяются из потока.Автоматическая сортировка контейнеров в настоящее время широко используется операторами предприятий по переработке материалов, а также многими предприятиями по переработке пластика. В этих системах обычно используется ближняя инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FT-NIR) для анализа типа полимера, а также используются камеры с оптическим распознаванием цвета для сортировки потоков на прозрачные и окрашенные фракции. Оптические сортировщики можно использовать для различения прозрачных, светло-голубых, темно-синих, зеленых и других цветных ПЭТ-тар. Производительность сортировки может быть увеличена за счет использования нескольких детекторов и последовательной сортировки.Другие технологии сортировки включают рентгеновское обнаружение, которое используется для разделения контейнеров из ПВХ, которые на 59% состоят из хлора по весу и поэтому могут быть легко различимы (Arvanitoyannis & Bosnea 2001; Fisher 2003).

Большинство местных органов власти или предприятий по переработке материалов не занимаются активным сбором гибкой упаковки, бывшей в употреблении, поскольку в настоящее время существуют недостатки в оборудовании, которое может легко отделять гибкие материалы. Многие предприятия по переработке пластика используют барабаны и системы классификации воздуха на основе плотности для удаления небольшого количества гибких материалов, таких как некоторые пленки и этикетки.Однако в этой области имеются разработки и новые технологии, такие как баллистические сепараторы, сложные гидроциклоны и воздушные классификаторы, которые увеличат возможности восстановления гибкой упаковки, бывшей в употреблении (Fisher 2003).

(c) Измельчение и очистка

Жесткий пластик обычно измельчают в хлопья и очищают от остатков пищи, волокон целлюлозы и клея. Моечные установки последнего поколения используют всего 2–3 м 3 воды на тонну материала, что примерно вдвое меньше, чем в предыдущем оборудовании.Инновационные технологии удаления органики и поверхностных загрязнений с чешуек включают «сухую чистку», которая очищает поверхности посредством трения без использования воды.

(d) Дальнейшее разделение

После измельчения можно применять ряд методов разделения. Разделение методом погружения/плавания в воде позволяет эффективно отделять полиолефины (ПП, ПЭВП, L/ЛПЭНП) от ПВХ, ПЭТ и ПС. Использование различных сред может позволить отделить полистирол от ПЭТ, но ПВХ не может быть удален из ПЭТ таким образом, поскольку их диапазоны плотности перекрываются.Другие методы разделения, такие как отмывание воздухом, также могут быть использованы для удаления пленок низкой плотности с более плотных измельченных пластиков (Chandra & Roy 2007), т.е. при удалении этикеток с ПЭТ-хлопьев.

Технологии снижения примесей ПВХ в хлопьях ПЭТ включают пенную флотацию (Drelich et al. 1998; Marques & Tenorio 2000)[Jh2], детекторы FT-NIR или рамановской эмиссионной спектроскопии для обеспечения выброса хлопьев и использования различных электростатических свойств (Park и др. 2007).Для хлопьев ПЭТ можно использовать термические печи для селективного разложения незначительных количеств примесей ПВХ, поскольку ПВХ становится черным при нагревании, что позволяет сортировать по цвету.

Существуют различные методы сортировки хлопьев, но традиционные системы сортировки ПЭТ преимущественно ограничиваются разделением; (i) цветные хлопья из прозрачных хлопьев ПЭТ и (ii) материалы с различными физическими свойствами, такими как плотность из ПЭТ. Новые подходы, такие как системы лазерной сортировки, могут использоваться для удаления других примесей, таких как силиконы и нейлон.

«Лазерная сортировка» использует эмиссионную спектроскопию для различения типов полимеров. Эти системы, вероятно, значительно улучшат возможности разделения сложных смесей, поскольку они могут отображать до 860 000 спектров с −1 и могут сканировать каждую отдельную чешуйку. У них есть то преимущество, что их можно использовать для сортировки различных пластиков черного цвета, что является проблемой для традиционных автоматических систем. Применение систем лазерной сортировки, вероятно, увеличит разделение WEEE и автомобильного пластика.Эти системы также могут разделять полимеры по типу или сорту, а также могут отделять полиолефиновые материалы, такие как ПП, от ПЭВП. Тем не менее, это все еще очень новый подход, и в настоящее время он используется только на небольшом количестве европейских предприятий по переработке.

(e) Текущие достижения в переработке пластика

Инновации в технологиях переработки за последнее десятилетие включают все более надежные детекторы и сложное программное обеспечение для принятия решений и распознавания, которые в совокупности повышают точность и производительность автоматической сортировки — например, современные детекторы FT-NIR могут работать до 8000 ч между отказами в извещателях.

Еще одна область инноваций заключалась в поиске более выгодных применений переработанных полимеров в процессах замкнутого цикла, которые могут напрямую заменить первичный полимер (см. ). Например, в Великобритании с 2005 года большая часть ПЭТ-листов для термоформования содержит 50–70% переработанного ПЭТФ (рПЭТ) за счет использования многослойного листа A/B/A, где внешние слои (A) представляют собой первичную смолу, разрешенную для контакта с пищевыми продуктами. , а внутренний слой (B) представляет собой rPET. Пищевой rPET теперь также широко доступен на рынке для прямого контакта с пищевыми продуктами благодаря разработке «суперчистых» сортов.У них лишь незначительное ухудшение прозрачности по сравнению с первичным ПЭТ, и они используются для замены первичного ПЭТ на 30–50% во многих областях применения и на 100 % материала в некоторых бутылках.

Таблица 3.

Сравнение некоторых воздействий производства товарных полимеров на окружающую среду и текущей возможности переработки из бывших в употреблении источников.

0 2160 0 76.7 0 32 0 47 0 PS 0 874 0 140 0 3,4
Data Cradle-To-Gate (данные ЕС)
Polymer Energy (GJ TONNE -1 ) Вода (KL TONNE -1 ) 2 -E A (T Tonne -1 ) Использование B (Ktonne) B (Ktonne) Утилизация замкнутой петли Эффективность в текущих процессах утилизации
Pet 82.7 66 66 3.4
Да Да Высокий с ясным питомцем из бутылок
Цветные животные в основном используется для волокна
Дополнительные проблемы с CPET Trays, Pet-G
HDPE
1.9 5468 около высокий с бутылками из натурального ПЭНД, но более сложный для непрозрачных бутылок и подносов из-за большого разнообразия сортов и цветов и смесей с ПЭНП и ПП
ПВХ 07 46 1.9 6509 6509 около Около Бедное восстановление из-за перекрестного загрязнения с помощью PET
PVC пакеты и этикетки представляют собой большую проблему с бутылкой для домашних животных и смешанной пластмассы Утилизация
LDPE 78.1
2.1 7899 некоторые низкая степень восстановления, в основном в виде смешанных полиолефинов, которые могут иметь достаточные свойства для некоторых применений. Большая часть невосстановленной гибкой упаковки, бывшей в употреблении
PP 73.4 43 2.0 7779 в теории еще не перерабатывается широко из отходов, но имеет потенциал. Нуждается в действиях по сортировке и разделению, плюс разработка дальнейших выходов для переработанного PP
PS
874
2600 2600 в теории Бедные, чрезвычайно сложные для экономически отделены от смешанный сбор, раздельный сбор промышленной упаковки и пенополистирола может быть эффективен
переработанный пластик  8–55 типичный 3.5 c типичный 1.4 3130 некоторые значительная изменчивость в энергии, воде и выбросах от процессов рециркуляции, поскольку это развивающаяся отрасль, на которую влияют эффективность сбора, тип процесса и ассортимент продукции и т. д.

Ряд европейских стран, включая Германию, Австрию, Норвегию, Италию и Испанию, уже собирают, в дополнение к своим бутылочным потокам, жесткую упаковку, такую ​​как подносы, ванны и горшки, а также ограниченное количество гибкой упаковки после потребления, такой как как пленки и обертки.Переработка этой небутылочной упаковки стала возможной благодаря совершенствованию технологий сортировки и промывки, а также появлению рынков вторичного сырья. В Великобритании Программа действий по обращению с отходами (WRAP) провела первоначальное исследование вторичной переработки смешанных пластиков и в настоящее время доводит его до полномасштабной проверки (WRAP 2008 b ). Потенциальные выгоды от вторичной переработки смешанных пластиков с точки зрения эффективности использования ресурсов, отклонения от свалок и сокращения выбросов очень высоки, если учесть тот факт, что в Великобритании, по оценкам, ежегодно производится более одного миллиона тонн небутылочной пластиковой упаковки. (WRAP 2008 a ) по сравнению с 525 000 тонн отходов пластиковых бутылок (WRAP 2007).

4. Экологическое обоснование утилизации

Анализ жизненного цикла может быть полезным инструментом для оценки потенциальных преимуществ программ утилизации. Если переработанные пластмассы используются для производства товаров, которые в противном случае были бы сделаны из нового (первичного) полимера, это напрямую сократит потребление нефти и выбросы парниковых газов, связанные с производством первичных полимеров (за вычетом выбросов, связанных с самой деятельностью по переработке). ). Однако, если пластмассы перерабатываются в продукты, которые ранее изготавливались из других материалов, таких как дерево или бетон, тогда не будет достигнута экономия на требованиях к производству полимеров (Fletcher & Mackay 1996).Могут быть и другие экологические издержки или преимущества любого такого альтернативного использования материалов, но они отвлекают нас от обсуждения преимуществ вторичной переработки и должны рассматриваться в каждом конкретном случае. Здесь мы в первую очередь рассмотрим переработку пластмасс в продукты, которые в противном случае были бы произведены из первичных полимеров.

Технологии вторичной (химической) переработки исходного сырья удовлетворяют общему принципу рекуперации материалов, но являются более дорогостоящими, чем механическая рециркуляция, и менее выгодными с энергетической точки зрения, поскольку полимер должен быть деполимеризован, а затем реполимеризован.Исторически сложилось так, что для этого требовались очень значительные субсидии из-за низкой цены на нефтехимические продукты, в отличие от высоких затрат на процесс и оборудование для химической переработки полимеров.

Рекуперация энергии из пластиковых отходов (путем преобразования в топливо или прямого сжигания для выработки электроэнергии, использования в цементных печах и доменных печах и т. д.) может использоваться для сокращения объемов захоронения отходов, но не снижает спрос на ископаемое топливо (поскольку отходы пластика были изготовлены из нефтехимии, Garforth et al. 2004 г.). Их выбросы также связаны с проблемами окружающей среды и здоровья.

Одним из ключевых преимуществ переработки пластмасс является сокращение потребности в производстве пластмасс. предоставляет данные о некоторых воздействиях на окружающую среду от производства первичных товарных пластиков (до «заводских ворот») и резюмирует способность этих смол перерабатываться из бывших в употреблении отходов. С точки зрения использования энергии было показано, что переработка позволяет сэкономить больше энергии, чем энергия, получаемая за счет рекуперации энергии, даже если включить энергию, используемую для сбора, транспортировки и переработки пластика (Моррис, 1996 г.).Анализ жизненного цикла также использовался для систем переработки пластика для оценки чистого воздействия на окружающую среду (Arena et al. 2003; Perugini et al. 2005), и они обнаруживают большие положительные экологические преимущества механической переработки по сравнению с захоронением и сжиганием. с рекуперацией энергии.

Было подсчитано, что переработка ПЭТ-бутылок обеспечивает чистую выгоду от выбросов парниковых газов в размере 1,5 тонны CO 2 -e на тонну переработанного ПЭТ (Department of Environment and Conservation (NSW) 2005), а также сокращает количество отходов и чистое потребление энергии.Среднее чистое сокращение выбросов CO 2 -e на тонну переработанного пластика на 1,45 тонны было оценено как полезное руководство для политики (ACRR 2004). Одним из оснований для этого значения послужил немецкий анализ жизненного цикла (LCA ) исследование (Patel et al. 2000), в котором также было обнаружено, что большая часть чистых преимуществ в отношении энергии и выбросов возникает в результате замещения производства первичных полимеров. Недавний LCA специально для производства ПЭТ-бутылок подсчитал, что использование 100-процентного переработанного ПЭТФ вместо 100-процентного первичного ПЭТ сократит выбросы за весь жизненный цикл с 446 до 327 г CO 2 на бутылку, что приведет к 27-процентному сокращению выбросов. относительное сокращение выбросов (WRAP 2008 e ).

Смешанные пластики, наименее благоприятный источник переработанного полимера, все же могут обеспечить чистую выгоду в размере около 0,5 тонны CO 2 -e на тонну переработанного продукта (WRAP 2008 c ). Более высокая экологическая эффективность переработки бутылок обусловлена ​​как более эффективным процессом переработки бутылок по сравнению со смешанным пластиком, так и особенно высоким профилем выбросов при производстве первичного ПЭТ. Тем не менее, сценарий вторичной переработки смешанных пластмасс по-прежнему имеет положительную чистую выгоду, которая считается более выгодной, чем другие изученные варианты, как захоронения отходов, так и рекуперации энергии в качестве топлива из твердых отходов, при условии, что существует замена исходного полимера.

5. Государственная поддержка утилизации

Растет осведомленность общественности о необходимости устойчивого производства и потребления. Это побудило местные власти организовать сбор вторсырья, побудило некоторых производителей разрабатывать продукты с содержанием вторсырья, а другие предприятия удовлетворить этот общественный спрос. Маркетинговые исследования потребительских предпочтений показывают, что существует значительная, но не подавляющая часть людей, которые ценят экологические ценности в своих покупательских моделях.Для таких клиентов подтверждение переработанного содержимого и пригодности упаковки для переработки может быть положительным атрибутом, в то время как преувеличенные заявления о возможности вторичной переработки (где возможность вторичной переработки является потенциальной, а не фактической) могут снизить доверие потребителей. Было отмечено, что участие в схемах утилизации является экологическим поведением, которое имеет широкое распространение среди населения в целом и составило 57 процентов в Великобритании в опросе 2006 года (WRAP 2008 d ) и 80 процентов в австралийском исследовании, где сбор на обочине существовал дольше (NEPC 2001).

Некоторые правительства используют политику поощрения вторичной переработки отходов, такую ​​как Директива ЕС об упаковке и упаковочных отходах (94/62/EC). Впоследствии это привело к тому, что в Германии было принято законодательство о расширенной ответственности производителя, в результате чего была принята схема die Grüne Punkt (Зеленая точка), предусматривающая восстановление и переработку упаковки. В Соединенном Королевстве ответственность производителя была введена в действие посредством схемы составления и продажи накладных на утилизацию упаковки, а в последнее время также был введен сбор за захоронение отходов для финансирования ряда мероприятий по сокращению отходов.В результате всех вышеперечисленных тенденций рыночная стоимость переработанного полимера и, следовательно, жизнеспособность переработки заметно возросли за последние несколько лет.

Расширенная ответственность производителя также может быть введена с помощью схем залога и возмещения, распространяющихся, например, на контейнеры для напитков, аккумуляторы и автомобильные шины. Эти схемы могут быть эффективными для повышения уровня сбора, например, в одном штате Австралии действует схема хранения контейнеров (включая ПЭТ-бутылки для безалкогольных напитков), а также схемы сбора на тротуарах.Здесь уровень сбора ПЭТ-бутылок составил 74 процента продаж по сравнению с 36 процентами продаж в других штатах, где осуществляется сбор только на тротуаре. Доля бутылок в мусоре также уменьшилась по сравнению с другими штатами (West 2007).

6. Экономические вопросы, связанные с переработкой

Два ключевых экономических фактора влияют на жизнеспособность переработки термопластов. Это цена переработанного полимера по сравнению с первичным полимером и стоимость переработки по сравнению с альтернативными формами приемлемой утилизации.Существуют дополнительные проблемы, связанные с различиями в количестве и качестве поставок по сравнению с первичным пластиком. Отсутствие информации о наличии переработанного пластика, его качестве и пригодности для конкретных применений также может служить препятствием для использования переработанного материала.

Исторически основными методами удаления отходов были захоронение или сжигание. Затраты на захоронение отходов значительно варьируются в зависимости от региона в зависимости от лежащих в основе геологии и моделей землепользования и могут повлиять на жизнеспособность переработки как альтернативного способа захоронения.В Японии, например, земляные работы, необходимые для захоронения отходов, обходятся дорого из-за твердости нижележащей вулканической породы; в то время как в Нидерландах это дорого из-за проходимости с моря. Высокие затраты на утилизацию являются экономическим стимулом либо для вторичной переработки, либо для рекуперации энергии.

Сбор использованного пластика в домашних хозяйствах более экономичен в пригородах, где плотность населения достаточно высока для достижения эффекта масштаба. Наиболее эффективная схема сбора может варьироваться в зависимости от местности, типа жилья (дома или большие многоквартирные дома) и типа имеющихся сортировочных сооружений.В сельской местности схемы «привоза», когда жители сами доставляют свои отходы на переработку, например, при посещении близлежащего города, считаются более рентабельными, чем сбор на обочине. Многие местные органы власти и некоторые супермаркеты в Великобритании используют «принеси банки» или даже торговые автоматы. Эти последние методы могут быть хорошим источником относительно чистых вторсырья, но неэффективны для обеспечения высокого уровня сбора бывших в употреблении отходов. В Великобритании резкое увеличение сбора потока отходов пластиковых бутылок стало очевидным только после относительно недавнего внедрения переработки бордюров ().

Рост сбора пластиковых бутылок по схемам переноса и у обочины в Великобритании (WRAP 2008 d ).

Цена на первичный пластик зависит от цены на нефть, которая является основным сырьем для производства пластика. Поскольку качество восстановленного пластика обычно ниже, чем у первичного пластика, цена на первичный пластик устанавливает потолок цен на восстановленный пластик. Цена на нефть значительно выросла за последние несколько лет: с 25 долларов США за баррель до ценового диапазона 50–150 долларов США с 2005 года.Следовательно, хотя более высокие цены на нефть также в некоторой степени увеличивают стоимость сбора и переработки, переработка стала относительно более привлекательной с финансовой точки зрения.

Технологические достижения в области вторичной переработки могут улучшить экономику по двум основным направлениям — за счет снижения стоимости вторичной переработки (повышение производительности/эффективности) и за счет сокращения разрыва между ценностью переработанной смолы и исходной смолы. Последний пункт особенно усиливается технологиями превращения восстановленного пластика в пищевой полимер за счет удаления загрязнений, поддерживая переработку с обратной связью.Эта технология была проверена для пПЭТ из прозрачных бутылок (WRAP 2008 b ), а совсем недавно — пПЭВП из молочных бутылок (WRAP 2006).

Таким образом, хотя более десяти лет назад переработка пластика без субсидий была в основном жизнеспособна только из постпромышленных отходов или в местах, где стоимость альтернативных форм утилизации была высокой, сейчас она становится все более жизнеспособной в гораздо более широком географическом масштабе. и для бывших в употреблении отходов.

7.  Текущие тенденции в переработке пластика

В Западной Европе образование пластиковых отходов растет примерно на 3 процента в год, что примерно соответствует долгосрочному экономическому росту, в то время как объем механической переработки резко увеличился со скоростью примерно 7 процентов годовых.Однако в 2003 году это все еще составляло лишь 14,8% пластиковых отходов (из всех источников). Вместе с переработкой исходного сырья (1,7 %) и рекуперацией энергии (22,5 %) это составляет примерно 39 % от 21,1 млн тонн пластиковых отходов, образовавшихся в 2003 году (). Эта тенденция к увеличению темпов механической переработки и рекуперации энергии сохраняется, хотя сохраняется и тенденция к увеличению образования отходов.

Объемы пластиковых отходов, вывозимых на свалки и регенерируемых различными способами в Западной Европе, 1993–2003 гг. (APME 2004).

8. Проблемы и возможности улучшения переработки пластмасс

Эффективная переработка смешанных пластиковых отходов является следующей серьезной проблемой для сектора переработки пластмасс. Преимущество заключается в возможности перерабатывать большую часть потока пластиковых отходов за счет расширения сбора пластиковой упаковки после потребления, чтобы охватить более широкий спектр материалов и типов упаковки. Дизайн продукта для переработки имеет большой потенциал для помощи в таких усилиях по переработке. Исследование, проведенное в Великобритании, показало, что количество упаковки в обычной корзине для покупок, которая, даже если она собрана, не может быть эффективно переработана, колеблется от 21 до 40% (Ассоциация местного самоуправления (Великобритания) 2007).Следовательно, более широкое внедрение политики, направленной на поощрение использования принципов экологического дизайна в промышленности, может оказать большое влияние на эффективность переработки, увеличив долю упаковки, которую можно экономично собирать и вывозить на свалку (см. Shaxson et al. 2009). Та же логика применима к потребительским товарам длительного пользования, предназначенным для разборки, переработки и спецификаций по использованию переработанных смол, которые являются ключевыми действиями для увеличения повторного использования.

Большинство схем сбора товаров после потребления предназначены для жесткой упаковки, поскольку гибкая упаковка обычно создает проблемы на этапах сбора и сортировки.Большинство современных предприятий по рекуперации материалов испытывают трудности при обращении с гибкой пластиковой упаковкой из-за различных характеристик обращения с жесткой упаковкой. Низкое отношение веса к объему пленок и пластиковых пакетов также снижает экономическую целесообразность инвестиций в необходимые средства для сбора и сортировки. Однако в настоящее время пластиковые пленки перерабатываются из источников, включая вторичную упаковку, такую ​​как термоусадочная пленка для поддонов и ящиков, а также некоторые сельскохозяйственные пленки, так что это возможно при правильных условиях.Подходы к увеличению переработки пленок и гибкой упаковки могут включать раздельный сбор или инвестиции в дополнительные сортировочные и перерабатывающие предприятия на предприятиях по переработке смешанных пластиковых отходов. Для успешной переработки смешанных пластиков необходимо проводить высокоэффективную сортировку исходных материалов, чтобы гарантировать, что типы пластика разделены до высокого уровня чистоты; однако существует потребность в дальнейшем развитии конечных рынков для каждого потока рециклата полимера.

Эффективность вторичной переработки упаковки, бывшей в употреблении, можно было бы значительно повысить, если бы разнообразие материалов было рационализировано до подмножества текущего использования. Например, если жесткая пластиковая тара, от бутылок, банок до подносов, полностью состоит из ПЭТ, ПЭВП и полипропилена, без прозрачного ПВХ или полистирола, которые проблематично сортировать из смешанных отходов вторичной переработки, то вся жесткая пластиковая упаковка может быть собрана и отсортирована в производить переработанные смолы с минимальным перекрестным загрязнением. Потери бракованного материала и стоимость переработанных смол возрастут.Кроме того, этикетки и клейкие материалы должны выбираться таким образом, чтобы максимизировать эффективность переработки. Улучшения в сортировке/разделении на перерабатывающих заводах открывают дополнительный потенциал как для увеличения объемов переработки, так и для повышения экологической эффективности за счет уменьшения фракций отходов, потребления энергии и воды (см. §3). Цели должны заключаться в том, чтобы максимизировать как объем, так и качество переработанных смол.

9. Выводы

Подводя итоги, можно сказать, что переработка является одной из стратегий обращения с отходами после окончания срока службы пластиковых изделий.Это становится все более целесообразным как с экономической, так и с экологической точки зрения, и последние тенденции демонстрируют значительное увеличение скорости восстановления и переработки пластиковых отходов. Эти тенденции, вероятно, сохранятся, но все еще существуют некоторые серьезные проблемы, связанные как с технологическими факторами, так и с проблемами экономического или социального поведения, связанными со сбором перерабатываемых отходов и заменой первичных материалов.

Переработка более широкого спектра использованной пластиковой упаковки вместе с пластиковыми отходами от потребительских товаров и ELVs позволит еще больше повысить уровень утилизации пластиковых отходов и отвод их от свалок.В сочетании с усилиями по расширению использования и спецификациям переработанных марок в качестве замены первичному пластику переработка отходов пластмасс является эффективным способом улучшения экологических показателей полимерной промышленности.

Ссылки

  • ACRR 2004 Руководство по передовой практике переработки пластиковых отходов Брюссель, Бельгия: Ассоциация городов и регионов по переработке отходов [Google Scholar]
  • Агуадо Дж., Серрано Д. П., Сан Мигель Г. 2007 г. Европейские тенденции в переработке пластика в качестве исходного сырья отходы.Global NEST J. 9, 12–19 [Google Scholar]
  • Andrady A.1994Оценка биодеградации синтетических полимеров в окружающей среде. Полим. Rev. 34, 25–76 (doi:10.1080/15321799408009632) [Google Scholar]
  • Андради А. 2003. Учебник по окружающей среде. В книге «Пластмассы и окружающая среда» (под редакцией Андради А.), стр. 3–76. Хобокен, Нью-Джерси: Wiley Interscience [Google Scholar]
  • Андради А. Л., Нил М. А. 2009. Применение пластмасс и их социальная польза. Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 1977–1984 (doi:10.1098/rstb.2008.0304) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • APME 2004Analyze of Plastics потребление и рекуперация в Европе Брюссель, Бельгия: Европейская ассоциация производителей пластмасс [Google Scholar]
  • Arena U., Mastellone М., Перуджини Ф.2003Оценка жизненного цикла системы переработки пластиковой упаковки. Междунар. J. Оценка жизненного цикла. 8, 92–98 (doi:10.1007/BF02978432) [Google Scholar]
  • Арванитояннис И., Боснеа Л. 2001 Переработка полимерных материалов, используемых для упаковки пищевых продуктов: текущее состояние и перспективы.Food Rev. Int. 17, 291–346 (doi:10.1081/FRI-100104703) [Google Scholar]
  • Стандарт ASTM D5033 2000 г. Стандартное руководство по разработке стандартов ASTM, касающихся переработки и использования переработанных пластмасс West Conshohocken, PA: ASTM International; (doi:10.1520/D5033-00) [Google Scholar]
  • Британская федерация пластмасс. Расход масла. 2008 г. См. http://www.bpf.co.uk/Oil_Consumption.aspx. (20 октября 2008 г.)
  • Барнс Д. К. А., Галгани Ф., Томпсон Р. К., Барлаз М. 2009 Накопление и фрагментация пластикового мусора в окружающей среде по всему миру.Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 1985–1998 (doi: 10.1098/rstb.2008.0205) [бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Chanda M., Roy S.2007. Справочник по технологии пластмасс, 4-е изд., Бока-Ратон, Флорида: CRC Press [Google Scholar]
  • DEFRA 2007Информационные бюллетени по стратегии управления отходами. См. http://www.defra.gov.uk/environment/waste/strategy/factsheets/landfilltax.htm (26 ноября 2008 г.)
  • Department of Environment and Conservation (NSW) 2005 Benefits of Recycling Australia: Parramatta [Google Scholar]
  • Департамент окружающей среды и наследия (Австралия), 2008 г. Полиэтиленовые пакеты.См. http://www.ephc.gov.au/ephc/plastic_bags.html (26 ноября 2008 г.)
  • Департамент экологического наследия и местного самоуправления (Ирландия), 2007 г. Пластиковые пакеты. См. http://www.environ.ie/en/Environment/Waste/PlasticBags (26 ноября 2008 г.)
  • Дрелич Дж., Пейн Дж., Ким Т., Миллер Дж. 1998 Селективная пенная флотация ПВХ из смесей ПВХ/ПЭТ для индустрии переработки пластмасс. Полим. англ. науч. 38, 1378 (doi:10.1002/pen.10308) [Google Scholar]
  • EEA 2008Лучшее управление бытовыми отходами сократит выбросы парниковых газов Копенгаген, Дания: Европейское агентство по окружающей среде [Google Scholar]
  • Fisher M.2003Переработка пластмасс. In Plastics and the environment (ed Andrady A.), pp. 563–627 Hoboken, NJ: Wiley Interscience [Google Scholar]
  • Fletcher B., Mackay M.1996 Модель переработки пластмасс: уменьшает ли переработка количество отходов ? Ресурс. Консерв. Recycling 17, 141–151 (doi:10.1016/0921-3449(96)01068-3) [Google Scholar]
  • Frosch R., Gallopoulos N.1989Strategies for Manufacturing. науч. Являюсь. 261, 144–152 [Google Scholar]
  • Гарфорт А., Али С., Эрнандес-Мартинес Дж., Аках А.2004 Сырьевая переработка полимерных отходов. Курс. мнение Твердотельный материал. науч. 8, 419–425 (doi:10.1016/j.cossms.2005.04.003) [Google Scholar]
  • Gilpin R., Wagel D., Solch J. 2003Производство, распространение и судьба полихлорированных дибензо-п-диоксинов, дибензофуранов , и родственные галогенорганические соединения в окружающей среде. В Dioxins and health (eds Schecter A., ​​Gasiewicz T.), 2nd edn Hoboken, NJ: John Wiley & Sons Inc [Google Scholar]
  • Gregory M. R. 2009 Экологические последствия пластикового мусора в морских условиях — запутывание, проглатывание, удушение, вешалки -он, автостоп и инопланетные вторжения.Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 2013–2025 (doi: 10.1098/rstb.2008.0265) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Institute for Local Self-Reliance 2002Опыт Западной Европы с многоразовыми контейнерами для напитков. См. http://www.grrn.org/beverage/refillables/Europe.html (26 ноября 2008 г.)
  • Kyrikou I., Briassoulis D.2007Биодеградация сельскохозяйственных пластиковых пленок: критический обзор. Дж. Полим. Окружающая среда. 15, 125–150 (doi:10.1007/s10924-007-0053-8) [Google Scholar]
  • Ассоциация местных органов власти (Великобритания), 2007 г. Война с отходами: исследование упаковки пищевых продуктов Великобритания: органы местного самоуправления [Google Scholar]
  • Marques G ., Tenorio J.2000Использование пенной флотации для разделения смесей ПВХ/ПЭТ. Waste Management 20, 265–269 (doi:10.1016/S0956-053X(99)00333-5) [Google Scholar]
  • McDonough W., Braungart M.2002Cradle to Cradle: переделываем то, как мы делаем вещи Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: North Point Press [Google Scholar]
  • Моррис Дж. 1996 Переработка против сжигания: анализ энергосбережения. Дж. Азар. Матер. 47, 277–293 (doi:10.1016/0304-3894(95)00116-6) [Google Scholar]
  • NEPC 2001Отчет для NEPC о выполнении Национальной меры по охране окружающей среды (использованные упаковочные материалы) в Новом Южном Уэльсе.Аделаида, Австралия: Совет по охране окружающей среды и наследию [Google Scholar]
  • Oehlmann J., et al. 2009 г. Критический анализ биологического воздействия пластификаторов на дикую природу. Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 2047–2062 (doi:10.1098/rstb.2008.0242) [бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Park C.-H., Jeon H.-S., Park K.2007 Удаление ПВХ из смешанных пластмасс путем трибоэлектростатической сепарации. Дж. Азар. Матер. 144, 470–476 (doi:10.1016/j.jhazmat.2006.10.060) [PubMed] [Google Scholar]
  • Патель М., von Thienen N., Jochem E., Worrell E.2000Переработка пластмасс в Германии. Ресурс., консерв. Recycling 29, 65–90 (doi:10.1016/S0921-3449(99)00058-0) [Google Scholar]
  • Перуджини Ф., Мастеллоне М., Арена У. 2005. Оценка жизненного цикла вариантов механической переработки и вторичной переработки сырья для управления отходов пластиковой упаковки. Окружающая среда. прогр. 24, 137–154 (doi:10.1002/ep.10078) [Google Scholar]
  • PlasticsEurope 2008aEco-profiles of European Plastics Industry. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope; См. http://LCA.Plasticsевропей. Брюссель, Бельгия: PlasticsEurope [Google Scholar]
  • Rebeiz K., Craft A. 1995. Управление пластиковыми отходами в строительстве: технологические и организационные вопросы. Ресурс., консерв. Recycling 15, 245–257 (doi:10.1016/0921-3449(95)00034-8) [Google Scholar]
  • Ryan P. G., Moore C.Дж., ван Франекер Дж. А., Молони С. Л., 2009 г. Мониторинг обилия пластикового мусора в морской среде. Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 1999–2012 (doi:10.1098/rstb.2008.0207) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Shaxson L. 2009 Структурирование проблем политики в отношении пластмасс, окружающей среды и здоровья человека: размышления из Великобритании. Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 2141–2151 (doi:10.1098/rstb.2008.0283) [бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Синха В., Патель М., Патель Дж.2008Обращение с отходами ПЭТ методом химической переработки: обзор. Дж. Полим. Окружающая среда. (doi:10.1007/s10924-008-0106-7) [Google Scholar]
  • Soetaert W., Vandamme E. 2006 Влияние промышленной биотехнологии. Биотехнолог. J. 1, 756–769 (doi: 10.1002/biot.200600066) [PubMed] [Google Scholar]
  • Сонг Дж. Х., Мерфи Р. Дж., Нараян Р., Дэвис Г. Б. H. 2009 Биоразлагаемые и компостируемые альтернативы обычным пластикам. Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 2127–2139 (doi:10.1098/rstb.2008.0289) [бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Swift G., Wiles D.2004 Разлагаемые полимеры и пластмассы на свалках. Энциклопедия Полим. науч. Технол. 9, 40–51 [Google Scholar]
  • Teuten E. L., et al. 2009 г. Перенос и выброс химических веществ из пластмасс в окружающую среду и дикую природу. Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 2027–2045 (doi:10.1098/rstb.2008.0284) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Thompson R.C., Swan S.H., Moore C.J., vom Saal F.S.2009aНаш пластический век. Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 1973–1976 (doi:10.1098/rstb.2009.0054) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Thompson R. C., Moore C. J., vom Saal F. S., Swan S. H. 2009b Пластмассы, окружающая среда и здоровье человека: текущий консенсус и будущие тенденции. Фил. Транс. Р. Соц. B 364, 2153–2166 (doi:10.1098/rstb.2009.0053) [бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Uhde Inventa-Fischer 2007Flakes-to-resin (FTR) — переработка с одобрения FDA. См. http://www.uhde-inventa-fischer.com/ (3 ноября 2008 г.)
  • Waste Watch 2003. Пластмассы в экономике Великобритании. Лондон, Великобритания: Waste Watch & Recoup [Google Scholar]
  • WBCSD 2000. значение с меньшим воздействием.См. http://www.wbcsd.org/includes/getTarget.asp?type=d&id=ODkwMQ (1 ноября 2008 г.)
  • West D.2007Контейнерные депозиты: подход, основанный на здравом смысле, v.2.1 Сидней, Австралия: The Boomerang Alliance [ Google Scholar]
  • WRAP 2006WRAP Процесс переработки пищевого ПЭВП: коммерческое технико-экономическое обоснование Лондон, Великобритания: Программа действий по утилизации отходов [Google Scholar]
  • WRAP 2008a Бытовая упаковка из смешанных пластиков: варианты управления отходами Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам [Google Scholar]
  • WRAP 2008b Крупномасштабная демонстрация жизнеспособности переработанного ПЭТ (rPET) в розничной упаковке.http://www.wrap.org.uk/retail/case_studies_research/rpet_retail.html.
  • WRAP 2008cLCA вариантов обращения со смешанными пластиковыми отходами Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам, MDP017 [Google Scholar]
  • WRAP 2008d Исследование сбора пластмасс местными властями Лондон, Великобритания: Программа действий по отходам и ресурсам [Google Scholar]
  • WRAP 2008eStudy показывает влияние на выбросы углекислого газа розлива австралийского вина в ПЭТ и стеклянные бутылки в Великобритании. См. http://www.wrap.org.uk/wrap_corporate/news/study_reveals_carbon.html (19 октября 2008 г.)

Атомные энергетические реакторы | Как работает ядерный реактор?

(обновлено в марте 2022 г.)

  • Ядерные реакторы работают за счет использования тепловой энергии, выделяемой при расщеплении атомов определенных элементов, для выработки электроэнергии.
  • Большая часть атомной электроэнергии вырабатывается с использованием всего двух типов реакторов, которые были разработаны в 1950-х годах и с тех пор усовершенствованы.
  • Все реакторы первого поколения были выведены из эксплуатации, а большинство действующих реакторов второго поколения.
  • Появляются новые конструкции, как большие, так и маленькие.
  • Около 10% электроэнергии в мире производится за счет ядерной энергии.

Эта страница посвящена основным традиционным типам ядерных реакторов. Чтобы узнать о более сложных типах, см. страницы, посвященные усовершенствованным ядерным энергетическим реакторам, малым ядерным энергетическим реакторам, реакторам на быстрых нейтронах и ядерным реакторам поколения IV.

Как работает ядерный реактор?

Ядерный реактор производит и контролирует выделение энергии при расщеплении атомов определенных элементов.В ядерном энергетическом реакторе высвобождаемая энергия используется в виде тепла для производства пара для выработки электроэнергии. (В исследовательском реакторе основной целью является использование реальных нейтронов, произведенных в активной зоне. В большинстве морских реакторов пар приводит в действие турбину непосредственно для приведения в движение.)

Принципы использования ядерной энергии для производства электроэнергии одинаковы для большинства типов реакторов. Энергия, высвобождаемая в результате непрерывного деления атомов топлива, преобразуется в тепло газа или воды и используется для производства пара.Пар используется для привода турбин, производящих электроэнергию (как и на большинстве электростанций, работающих на ископаемом топливе).

Первые в мире ядерные реакторы естественным образом «работали» в урановых месторождениях около двух миллиардов лет назад. Они находились в богатых урановыми рудными телами и смягчались просачивающейся дождевой водой. 17 из известных в Окло в Западной Африке, тепловая мощность каждого менее 100 кВт, вместе потребляли около шести тонн урана. Предполагается, что они не были уникальными во всем мире.

Сегодня реакторы, разработанные на основе конструкций, первоначально разработанных для приведения в движение подводных лодок и больших военных кораблей, производят около 85% мировой ядерной электроэнергии.Основной конструкцией является реактор с водой под давлением (PWR), который имеет воду с температурой выше 300°C под давлением в первичном контуре охлаждения/теплообмена и генерирует пар во вторичном контуре. Менее многочисленный реактор с кипящей водой (BWR) производит пар в первом контуре над активной зоной реактора при аналогичных температурах и давлении. Оба типа используют воду в качестве охладителя и замедлителя для замедления нейтронов. Поскольку вода обычно кипит при температуре 100°C, они снабжены прочными стальными сосудами под давлением или трубками, обеспечивающими более высокую рабочую температуру.(В другом типе в качестве замедлителя используется тяжелая вода с атомами дейтерия. Поэтому для дифференциации используется термин «легкая вода».)

Компоненты ядерного реактора

Есть несколько компонентов, общих для большинства типов реакторов:

Топливо
Уран является основным топливом. Обычно таблетки оксида урана (UO 2 ) размещают в трубках, образуя топливные стержни. Стержни объединены в тепловыделяющие сборки в активной зоне реактора.

* В новом реакторе с новым топливом для запуска реакции необходим источник нейтронов. Обычно это бериллий в смеси с полонием, радием или другим альфа-излучателем. Альфа-частицы распада вызывают высвобождение нейтронов из бериллия, когда он превращается в углерод-12. Перезапуск реактора с некоторым количеством использованного топлива может не требовать этого, поскольку нейтронов может быть достаточно для достижения критичности при удалении регулирующих стержней.

Модератор
Материал в ядре, который замедляет нейтроны, высвобождаемые при делении, так что они вызывают большее деление.Обычно это вода, но может быть и тяжелая вода или графит.

Стержни или лопасти управления
Они сделаны из материала, поглощающего нейтроны, такого как кадмий, гафний или бор, и вставляются или извлекаются из активной зоны, чтобы контролировать скорость реакции или останавливать ее*. В некоторых реакторах PWR используются специальные регулирующие стержни, позволяющие ядра для эффективного поддержания низкого уровня мощности. (Вторичные системы управления включают другие поглотители нейтронов, обычно бор в теплоносителе — его концентрацию можно регулировать с течением времени по мере выгорания топлива.) Стержни управления PWR вводятся сверху, крестообразные лопатки BWR снизу активной зоны.

* При делении большая часть нейтронов высвобождается быстро, но некоторые задерживаются. Они имеют решающее значение для обеспечения управляемости системы с цепной реакцией (или реактора) и обеспечения ее точного критического состояния.

Охлаждающая жидкость
Жидкость, циркулирующая в ядре и отдающая от него тепло. В легководных реакторах водяной замедлитель выполняет также функцию теплоносителя первого контура.За исключением BWR, существует вторичный контур теплоносителя, в котором вода превращается в пар. (См. также более поздний раздел о характеристиках теплоносителя первого контура.) PWR имеет от двух до четырех контуров теплоносителя первого контура с насосами, приводимыми в действие либо паром, либо электричеством — китайская конструкция Hualong One имеет три, каждый из которых приводится в действие электродвигателем мощностью 6,6 МВт, с каждым насосным агрегатом. весом 110 тонн.

Сосуд под давлением или трубки под давлением
Обычно это прочный стальной корпус, содержащий активную зону реактора и замедлитель/хладагент, но это может быть и ряд трубок, удерживающих топливо и передающих теплоноситель через окружающий замедлитель.

Парогенератор
Часть системы охлаждения реакторов с водой под давлением (PWR и PHWR), в которой теплоноситель первого контура высокого давления, отводящий тепло от реактора, используется для производства пара для турбины во вторичном контуре. По сути, это теплообменник наподобие автомобильного радиатора*. Реакторы имеют до шести «контуров», каждый с парогенератором. С 1980 года более чем на 110 реакторах PWR были заменены парогенераторы после 20-30 лет эксплуатации, более половины из них в США.

* Это большие теплообменники для передачи тепла от одной жидкости к другой – здесь от первичного контура высокого давления PWR во вторичный контур, где вода превращается в пар. Каждая конструкция весит до 800 тонн и содержит от 300 до 16 000 трубок диаметром около 2 см для теплоносителя первого контура, радиоактивного из-за азота-16 (N-16, образованного нейтронной бомбардировкой кислорода, с периодом полураспада 7 секунд). ). Вторичная вода должна проходить через опорные конструкции для труб.Все это должно быть сконструировано таким образом, чтобы трубы не вибрировали и не изнашивались, эксплуатировались так, чтобы не образовывались отложения, препятствующие потоку, и поддерживались химическим способом во избежание коррозии. Трубы, которые выходят из строя и протекают, затыкаются, и избыточная мощность предназначена для этого. Утечки можно обнаружить, контролируя уровни N-16 в паре на выходе из парогенератора.

Защитная оболочка
Сооружение вокруг реактора и связанных с ним парогенераторов, которое предназначено для защиты его от вторжения извне и для защиты тех, кто находится снаружи, от воздействия радиации в случае какой-либо серьезной неисправности внутри.Обычно это бетонная и стальная конструкция метровой толщины.

На более новых российских и некоторых других реакторах под корпусом высокого давления устанавливаются устройства локализации расплава активной зоны или «ловушки активной зоны» для улавливания любого расплавленного материала активной зоны в случае крупной аварии.

Существует несколько различных типов реакторов, как указано в следующей таблице.

Заправка ядерного реактора

Большинство реакторов необходимо останавливать для дозаправки, чтобы можно было открыть корпус реактора.В этом случае перегрузка осуществляется с периодичностью 12, 18 или 24 месяца, когда на свежие заменяется от четверти до трети ТВС. Типы CANDU и RBMK имеют напорные трубы (а не корпус высокого давления, охватывающий активную зону реактора) и могут быть заправлены топливом под нагрузкой путем отсоединения отдельных напорных труб. AGR также предназначен для дозаправки на ходу.

Если в качестве замедлителя используется графит или тяжелая вода, то можно запустить энергетический реактор на природном, а не на обогащенном уране.Природный уран имеет тот же элементный состав, что и при добыче (0,7% урана-235, более 99,2% урана-238), в обогащенном уране доля делящегося изотопа (U-235) увеличивается в процессе, называемом обогащением, обычно до 3,5-5,0%. В этом случае замедлителем может быть обычная вода, и такие реакторы в совокупности называются легководными реакторами. Поскольку легкая вода поглощает нейтроны, а также замедляет их, она менее эффективна в качестве замедлителя, чем тяжелая вода или графит. Для некоторых новых конструкций малых реакторов требуется низкообогащенное урановое топливо высокой пробы, обогащенное примерно до 20% U-235.

Во время работы часть U-238 превращается в плутоний, а Pu-239 обеспечивает около трети энергии топлива.

В большинстве реакторов топливом является керамический оксид урана (UO 2 с температурой плавления 2800°C), и большинство из них является обогащенным. Топливные таблетки (обычно диаметром около 1 см и длиной 1,5 см) обычно размещают в длинной трубе из сплава циркония (циркалоя), образуя топливный стержень, причем цирконий является твердым, коррозионностойким и прозрачным для нейтронов.* Многочисленные стержни образуют топливную сборку, представляющую собой открытую решетку, которую можно поднимать в активную зону реактора и извлекать из нее. В наиболее распространенных реакторах они имеют длину около 4 метров. Топливная сборка BWR может весить около 320 кг, PWR — 655 кг, и в этом случае они содержат 183 кг урана и 460 кг U соответственно. В обоих задействовано около 100 кг циркалоя.

* Цирконий является важным минералом для атомной энергетики, где он находит свое основное применение. Поэтому он подлежит контролю за торговлей. Обычно он загрязнен гафнием, поглотителем нейтронов, поэтому для изготовления циркалоя используется очень чистый Zr «ядерного качества», который содержит около 98% Zr плюс около 1.5% олова, а также железа, хрома и иногда никеля для повышения прочности.

Важной отраслевой инициативой является разработка устойчивых к авариям видов топлива, которые более устойчивы к плавлению в условиях, подобных условиям аварии на Фукусиме, а оболочка более устойчива к окислению с образованием водорода при очень высоких температурах в таких условиях.

Выгорающие яды часто используются в топливе или теплоносителе, чтобы выровнять характеристики реактора с течением времени от загрузки свежего топлива до перегрузки топлива.Это поглотители нейтронов, которые распадаются под воздействием нейтронов, компенсируя постепенное накопление поглотителей нейтронов в топливе по мере его сжигания и, следовательно, обеспечивая более высокое выгорание топлива (в пересчете на ГВт-дни на тонну урана)*. Самым известным из них является гадолиний, который является жизненно важным компонентом топлива в морских реакторах, где установка свежего топлива очень неудобна, поэтому реакторы рассчитаны на работу более десяти лет между перегрузками (эквивалент полной мощности — на практике они не работают непрерывно).Гадолиний входит в состав керамических топливных таблеток. Альтернативой является интегральный выгорающий топливный поглотитель из диборида циркония (IFBA) в виде тонкого покрытия на обычных таблетках.

* Средняя глубина выгорания топлива, используемого в реакторах США, увеличилась почти до 50 ГВт-сут/т по сравнению с половиной по сравнению с 1980-ми годами.

Гадолиний, в основном при содержании оксида до 3 г на килограмм топлива, требует несколько более высокого обогащения топлива для его компенсации, а также после выгорания около 17 ГВт-сут/т сохраняет около 4% своего поглощающего действия и далее не снижается .ZrB 2 IFBA сгорает более стабильно и полно и не влияет на свойства топливных таблеток. В настоящее время он используется в большинстве реакторов США и некоторых реакторах в Азии. У Китая есть технология для реакторов AP1000.

Основные типы ядерных реакторов

Реактор с водой под давлением (PWR)

Это наиболее распространенный тип, в котором имеется около 300 действующих реакторов для выработки электроэнергии и еще несколько сотен, используемых для морских двигателей. Конструкция PWR возникла как силовая установка подводных лодок.PWR используют обычную воду в качестве теплоносителя и замедлителя. Конструкция отличается наличием первичного контура охлаждения, который протекает через активную зону реактора под очень высоким давлением, и вторичного контура, в котором вырабатывается пар для привода турбины. В России они известны как типы ВВЭР – водоохлаждаемые и водоохлаждаемые.

 

PWR имеет тепловыделяющие сборки по 200-300 стержней каждая, расположенные вертикально в активной зоне, а большой реактор должен иметь около 150-250 тепловыделяющих сборок с 80-100 тоннами урана.

Температура воды в активной зоне реактора достигает примерно 325°C, поэтому ее необходимо поддерживать под давлением примерно в 150 раз превышающим атмосферное, чтобы предотвратить ее кипение. Давление поддерживается паром в компенсаторе давления (см. схему). В первом контуре охлаждения вода также является замедлителем, и если какая-либо часть ее превратится в пар, реакция деления замедлится. Этот эффект отрицательной обратной связи является одной из характеристик безопасности этого типа. Система вторичного останова включает добавление бора в первый контур.

Вторичный контур находится под меньшим давлением и вода здесь кипит в теплообменниках, которые, таким образом, являются парогенераторами.Пар приводит в действие турбину для производства электроэнергии, затем конденсируется и возвращается в теплообменники, контактирующие с первичным контуром.

Реактор с кипящей водой (BWR)

Реактор этого типа во многом похож на PWR, за исключением того, что имеется только один контур, в котором вода находится под более низким давлением (примерно в 75 раз выше атмосферного), так что она кипит в активной зоне при температуре около 285°C. Реактор рассчитан на работу с 12-15% воды в верхней части активной зоны в виде пара и, следовательно, с меньшим эффектом замедления и, следовательно, эффективностью.Агрегаты BWR могут работать в режиме следования за нагрузкой с большей готовностью, чем PWR.

Пар проходит через пластины-осушители (паровые сепараторы) над активной зоной, а затем непосредственно в турбины, которые, таким образом, являются частью контура реактора. Поскольку вода вокруг активной зоны реактора всегда загрязнена следами радионуклидов, это означает, что турбина должна быть экранирована и обеспечена радиационная защита во время обслуживания. Стоимость этого, как правило, уравновешивает экономию за счет более простой конструкции.Большая часть радиоактивности в воде очень недолговечна*, поэтому в машзал можно войти вскоре после остановки реактора.

* в основном N-16 с периодом полураспада 7 секунд

ТВС BWR состоит из 90-100 твэлов, а в активной зоне реактора находится до 750 сборок, содержащих до 140 тонн урана. Вторичная система управления включает ограничение потока воды через активную зону, чтобы большее количество пара в верхней части уменьшало замедление.

Тяжеловодный реактор под давлением (PHWR)

Реактор PHWR разрабатывался с 1950-х годов в Канаде как CANDU, а с 1980-х годов также в Индии.PHWR обычно используют оксид природного урана (0,7% U-235) в качестве топлива, поэтому требуется более эффективный замедлитель, в данном случае тяжелая вода (D 2 O).** PHWR производит больше энергии на килограмм добытого урана, чем другие конструкций, но также производит гораздо большее количество использованного топлива на единицу продукции.

** в системе CANDU замедлитель обогащается ( т. е. воды), а не топливо – компромисс затрат.

Замедлитель находится в большом резервуаре, называемом каландрией, через который проходит несколько сотен горизонтальных напорных труб, образующих каналы для топлива, охлаждаемого потоком тяжелой воды под высоким давлением (примерно в 100 раз превышающим атмосферное давление) в первичном контуре охлаждения, обычно достигает 290°С.Как и в PWR, теплоноситель первого контура вырабатывает пар во втором контуре для привода турбин. Конструкция напорных трубок означает, что реактор можно постепенно перезагружать без остановки за счет изоляции отдельных напорных трубок от охлаждающего контура. Это также менее затратно в строительстве, чем конструкции с большим сосудом под давлением, но трубы оказались не такими долговечными.

 

ТВС CANDU состоит из пучка 37 полуметровых твэлов (керамические топливные таблетки в трубах из циркалоя) плюс опорная конструкция, при этом 12 пучков уложены встык в топливном канале.Стержни управления проникают в каландрию вертикально, а система вторичного отключения включает добавление гадолиния в замедлитель. Тяжелая вода-замедлитель, циркулирующая в корпусе каландрийского сосуда, также выделяет некоторое количество тепла (хотя этот контур не показан на приведенной выше диаграмме).

Более новые конструкции PHWR, такие как усовершенствованный реактор Канду (ACR), имеют легкое водяное охлаждение и слегка обогащенное топливо.

Реакторы

CANDU могут работать на различных видах топлива. Они могут работать на переработанном уране, полученном в результате переработки отработавшего топлива легководных реакторов, или на смеси этого обедненного урана, оставшегося после обогатительных заводов.Около 4000 МВт PWR могут затем питать 1000 МВт мощности CANDU с добавлением обедненного урана. Торий также может использоваться в качестве топлива.

Усовершенствованный газоохлаждаемый реактор (AGR)

Это второе поколение британских газоохлаждаемых реакторов, использующих графитовый замедлитель и диоксид углерода в качестве теплоносителя первого контура. Топливом служат таблетки оксида урана обогащением 2,5-3,5% в трубах из нержавеющей стали. Углекислый газ циркулирует через активную зону, достигая температуры 650°C, а затем проходит мимо труб парогенератора снаружи, но все еще внутри бетонного и стального корпуса под давлением (отсюда и «интегральная» конструкция).Стержни управления проникают в замедлитель, а система вторичного останова включает впрыск азота в теплоноситель. Высокая температура придает ему высокую тепловую эффективность – около 41 %. Дозаправка возможна под нагрузкой.

 

AGR был разработан на основе реактора Magnox. Реакторы Magnox также имели графитовый замедлитель и охлаждались CO 2 , использовали топливо из природного урана в металлической форме и воду в качестве вторичного теплоносителя. Последний реактор Magnox в Великобритании был закрыт в конце 2015 года.

Легководный реактор с графитовым замедлителем (LWGR)

Основной конструкцией LWGR является РБМК, советская конструкция, разработанная на основе реакторов по производству плутония. В нем используются длинные (7 метров) вертикальные напорные трубы, проходящие через графитовый замедлитель, и он охлаждается водой, которая кипит в активной зоне при температуре 290°C и давлении около 6,9 МПа, как и в BWR. Топливо представляет собой низкообогащенный оксид урана, собранный в ТВС длиной 3,5 метра. При замедлении, в основном за счет фиксированного графита, избыточное кипение просто снижает охлаждение и поглощение нейтронов, не подавляя реакцию деления, и может возникнуть проблема положительной обратной связи, поэтому они никогда не строились за пределами Советского Союза.Дополнительную информацию см. в приложении по реакторам РБМК.

Реактор на быстрых нейтронах (РБН)

Некоторые реакторы не имеют замедлителя и используют быстрые нейтроны, генерируя энергию из плутония, в то же время производя его из изотопа U-238 в топливе или вокруг него. Хотя они получают в 60 раз больше энергии из исходного урана по сравнению с обычными реакторами, их строительство обходится дорого. Дальнейшее их развитие вероятно в следующем десятилетии, а основные проекты, которые, как ожидается, будут построены через два десятилетия, — это FNR.Если они настроены на производство большего количества делящегося материала (плутония), чем они потребляют, они называются реакторами на быстрых нейтронах (FBR). См. также страницы, посвященные реакторам на быстрых нейтронах и малым ядерным энергетическим реакторам.

Действующие атомные электростанции
Тип реактора Основные страны Номер ГВт Топливо Охлаждающая жидкость Модератор
Реактор с водой под давлением (PWR)

США, Франция, Япония, Россия, Китай, Южная Корея

306

291.3

обогащенный UO 2

вода

вода

Реактор с кипящей водой (BWR)

США, Япония, Швеция

61

61,8

обогащенный UO 2

вода

вода

Тяжеловодный реактор под давлением (PHWR)

Канада, Индия

48

24.5

натуральный UO 2

тяжелая вода

тяжелая вода

Усовершенствованный газоохлаждаемый реактор (AGR)

Великобритания

10

5,7

натуральный U (металл),
обогащенный UO 2

СО 2

графит

Легководный графитовый реактор (LWGR)

Россия

11

7.4

обогащенный UO 2

вода

графит

Реактор на быстрых нейтронах (РБР)

Россия

2

1,4

PuO 2 и UO 2

жидкий натрий

нет

Высокотемпературный газоохлаждаемый реактор (ВТГР) Китай 1 0.2 обогащенный UO 2 гелий графит
ВСЕГО   439 392,3      

Информацию о строящихся реакторах см. на странице с информацией о планах строительства новых реакторов по всему миру.

Усовершенствованные реакторы

Обычно выделяют несколько поколений реакторов.Реакторы поколения I были разработаны в 1950-60-х годах, а последний (Wylfa 1 в Великобритании) был остановлен в конце 2015 года. В основном они использовали топливо из природного урана и графит в качестве замедлителя. Реакторы поколения II типичны для нынешнего флота США, и большинство из них эксплуатируется в других странах. Обычно они используют топливо из обогащенного урана и в основном охлаждаются и замедляются водой. Поколение III — это усовершенствованные реакторы, созданные на их основе, первые несколько из которых эксплуатируются в Японии, Китае, России и ОАЭ.Другие находятся в стадии разработки и готовы к заказу. Это разработки второго поколения с повышенной безопасностью. Четкого различия между поколением II и поколением III нет.

Конструкции

поколения IV все еще находятся на чертежной доске. Они, как правило, будут иметь замкнутые топливные циклы и сжигать долгоживущие актиниды, которые сейчас входят в состав отработавшего топлива, так что продукты деления будут единственными высокоактивными отходами. Из семи проектов, разрабатываемых в международном сотрудничестве, четыре или пять будут реакторами на быстрых нейтронах.Четыре из них будут использовать фторидные или жидкометаллические хладагенты, поэтому они будут работать при низком давлении. Два будут с газовым охлаждением. Большинство из них будут работать при гораздо более высоких температурах, чем современные реакторы с водяным охлаждением. См. документ «Реакторы поколения IV».

Более дюжины усовершенствованных реакторов (поколение III) находятся на различных стадиях разработки. Некоторые из них являются развитием конструкций PWR, BWR и CANDU, описанных выше, некоторые представляют собой более радикальные отличия. К первым относится усовершенствованный реактор с кипящей водой, некоторые из которых сейчас работают, а другие строятся.Усовершенствованные реакторы PWR работают в Китае, России и ОАЭ, и еще больше находится в стадии строительства. Самая известная радикально новая конструкция имеет топливо в виде больших «камешков» и использует гелий в качестве охлаждающей жидкости при очень высокой температуре, возможно, для непосредственного привода турбины.

Принимая во внимание замкнутый топливный цикл, реакторы поколений I-III рециркулируют плутоний (и, возможно, уран), в то время как ожидается, что реакторы поколения IV будут иметь полный рецикл актинидов.

Многие усовершенствованные конструкции реакторов предназначены для небольших блоков — до 300 МВт — и относятся к категории малых модульных реакторов (ММР), поскольку несколько из них вместе могут составлять крупную электростанцию, возможно, построенную постепенно.Помимо обычного оксидного топлива, другими типами топлива являются металл, TRISO*, карбид, нитрид или жидкая соль.

* ТРИЗО (триструктурно-изотропные) частицы диаметром менее миллиметра. Каждый имеет ядро ​​( c . 0,5 мм) из оксикарбида урана (или диоксида урана) с обогащением урана до 20% U-235. Это ядро ​​окружено слоями углерода и карбида кремния, обеспечивающими защиту от продуктов деления, стабильную до температуры выше 1600°C.

Плавучие атомные электростанции

Помимо более чем 200 ядерных реакторов для различных типов судов, Росатом в России создал дочернюю компанию для поставки плавучих атомных электростанций мощностью от 70 до 600 МВт.Они будут установлены попарно на большой барже, которая будет постоянно пришвартована там, где это необходимо для подачи электроэнергии и, возможно, некоторого опреснения воды в прибрежный поселок или промышленный комплекс. Первый имеет два реактора мощностью 40 МВт на базе ледоколов и работает на удаленной площадке в Сибири. Ожидается, что стоимость электроэнергии будет намного ниже, чем при существующих альтернативах. Для получения дополнительной информации см. страницу об атомной энергетике в России.

Российский реактор КЛТ-40С хорошо зарекомендовал себя на ледоколах.Здесь блок мощностью 150 МВт производит 35 МВт (брутто), а также до 35 МВт тепла для опреснения или централизованного теплоснабжения. Они рассчитаны на 3-4 года между дозаправками, и предполагается, что они будут эксплуатироваться парами, чтобы учесть простои, с возможностью дозаправки на борту и хранилищем отработанного топлива. В конце 12-летнего рабочего цикла вся установка доставляется на центральный объект для двухлетнего капитального ремонта и удаления использованного топлива, прежде чем вернуться в эксплуатацию.

Российские ПАТЭС второго поколения будут иметь два реакторных блока РИТМ-200М мощностью 175 МВт, 50 МВт, каждый примерно на 1500 тонн легче, но мощнее КЛТ-40С, и, следовательно, на гораздо меньшей барже – около 12 000, а не 21 000 тонн водоизмещения.Заправка будет раз в 10-12 лет. Очень похожие реакторы РИТМ-200 работают на новейших российских ледоколах.

Номинальная мощность ядерного реактора

Выходная мощность реактора атомной станции указывается тремя способами:

  • Тепловая МВт, которая зависит от конструкции самого ядерного реактора и связана с количеством и качеством производимого им пара.
  • Полная электрическая мощность, МВт, которая указывает мощность, вырабатываемую подключенной паровой турбиной и генератором, а также учитывает температуру окружающей среды для контура конденсатора (чем холоднее, тем больше электроэнергии, чем теплее, тем меньше).Номинальная полная мощность предполагает определенные условия для обоих.
  • Чистая электрическая мощность в МВт, которая представляет собой мощность, доступную для отправки со станции в сеть, после вычета электроэнергии, необходимой для работы реактора (насосы охлаждающей и питательной воды, и т. д. ) и остальной части станции.*

* Чистая электрическая мощность в МВт и валовая мощность в МВт немного различаются от лета к зиме, поэтому обычно используется более низкое летнее значение или среднее значение. Если указан летний показатель, установки могут показывать коэффициент мощности более 100% в более прохладное время.Сообщается, что мощность PWR Watts Bar в Теннесси составляет около 1125 МВт летом и около 1165 МВт чистой зимой из-за разных температур охлаждающей воды конденсатора. Некоторые варианты конструкции, такие как приведение в действие главных больших насосов питательной воды с помощью электродвигателей (как в EPR или Hualong One), а не паровых турбин (забор пара до того, как он попадет в главный турбогенератор), объясняют некоторые общие и чистые различия между различными реакторами. типы. По этой причине EPR имеет относительно большое падение от валового до чистого МВт, и, как отмечалось выше, Hualong One требуется 20 МВт для работы основных насосов.

Связь между ними выражается двумя способами:

  • Тепловой КПД %, отношение МВт брутто к МВт. Это связано с разницей температур пара из реактора и охлаждающей воды. В легководных реакторах она часто составляет 33-37%, а в последних PWR достигает 38%.
  • Эффективность нетто, %, отношение достигнутого нетто МВтэ к МВт. Это немного ниже и позволяет использовать растения.

На информационных страницах и рисунках Всемирной ядерной ассоциации и в материалах World Nuclear News чистые МВт обычно используются для действующих станций, а валовые МВтэ – для строящихся или планируемых/предлагаемых.

Срок службы ядерных реакторов

Большинство современных атомных станций изначально были рассчитаны на 30 или 40 лет эксплуатации. Однако за счет крупных инвестиций в системы, конструкции и компоненты срок службы может быть продлен, и в некоторых странах действуют активные программы по продлению эксплуатации. В США почти все из почти 100 реакторов получили продление лицензии на эксплуатацию с 40 до 60 лет. Это оправдывает значительные капитальные затраты на модернизацию систем и компонентов, в том числе создание дополнительных запасов производительности.Некоторые из них будут работать 80 лет и более.

Некоторые компоненты просто изнашиваются, подвергаются коррозии или ухудшаются до низкого уровня эффективности. Их необходимо заменить. Парогенераторы являются наиболее известными и дорогими из них, и многие из них были заменены примерно через 30 лет, тогда как в противном случае реактор может работать 60 или более лет. По сути, это экономическое решение. Меньшие компоненты легче заменить по мере их старения. В реакторах Candu замена напорных трубок производилась на некоторых станциях примерно через 30 лет эксплуатации.

Вторая проблема связана с устареванием. Например, старые реакторы имеют аналоговые приборы и системы управления. Некоторые из них были заменены цифровыми системами. В-третьих, свойства материалов могут ухудшаться с возрастом, особенно при тепловом и нейтронном облучении. Что касается всех этих аспектов, необходимы инвестиции для поддержания надежности и безопасности. Кроме того, на старых станциях проводятся периодические проверки безопасности в соответствии с международными конвенциями и принципами безопасности, чтобы гарантировать сохранение пределов безопасности.

Еще одним важным вопросом является управление знаниями на протяжении всего жизненного цикла от проектирования, строительства и эксплуатации до вывода из эксплуатации реакторов и других установок. Это может длиться целое столетие, охватывать несколько стран и череду компаний. Срок службы завода охватит несколько поколений инженеров. Данные должны передаваться между несколькими поколениями программного и ИТ-оборудования, а также передаваться другим операторам аналогичных установок.* В проект могут быть внесены значительные изменения в течение срока службы установки, поэтому оригинальной документации недостаточно, и потеря знаний о проектировании может иметь огромные последствия ( e.грамм. Пикеринг А. и Брюс А. в Онтарио). Управление знаниями часто является общей ответственностью и имеет важное значение для эффективного принятия решений и достижения безопасности станции и экономики.

* ISO15926 охватывает переносимость и функциональную совместимость для стандарта открытых данных жизненного цикла. Также в 2013 году EPRI опубликовала документ «Передовые ядерные технологии: руководство по передаче информации о новой атомной электростанции» .

См. также раздел о старении в документе «Безопасность растений».

Первичные охлаждающие жидкости

Появление некоторых из упомянутых выше конструкций дает возможность рассмотреть различные первичные теплоносители, используемые в ядерных реакторах. Существует большое разнообразие – газ, вода, легкие металлы, тяжелые металлы и соли:

Вода или тяжелая вода должны поддерживаться при очень высоком давлении (1000-2200 фунтов на квадратный дюйм, 7-15 МПа, 150 атмосфер), чтобы она могла работать при температуре значительно выше 100°C, вплоть до 345°C, как в существующих реакторах. Это оказывает большое влияние на реакторостроение.Тем не менее, сверхкритическая вода около 25 МПа может обеспечить 45% тепловой эффективности – как сегодня на некоторых электростанциях, работающих на ископаемом топливе, с температурой на выходе 600°C, а при ультрасверхкритическом уровне (30+ МПа) может быть достигнуто 50%.

Водяное охлаждение паровых конденсаторов довольно стандартно для электростанций, потому что оно работает очень хорошо, относительно недорого и имеет огромную базу опыта. Вода (при давлении 75 атм) обладает хорошей теплоемкостью — около 4000 кДж/м 3 — поэтому она намного эффективнее газа для отвода тепла, хотя ее теплопроводность меньше, чем у жидких альтернатив.

Возможным вариантом этого является наличие высокой доли тяжелой воды в теплоносителе в начале топливного цикла, так что больше Pu-239 образуется из U-238, тем самым продлевая цикл и улучшая использование урана. Это известно как управление спектральным сдвигом.

Гелий должен использоваться при аналогичном давлении (1000–2000 фунтов на кв. дюйм, 7–14 МПа), чтобы поддерживать достаточную плотность для эффективной работы. Однако даже при давлении 75 атм его теплоемкость составляет всего около 20 кДж/м 3 .Опять же, требуется высокое давление с инженерной точки зрения, но его можно использовать в цикле Брайтона для прямого привода турбины.

Углекислый газ использовался в первых британских реакторах и их нынешних AGR, которые работают при гораздо более высоких температурах, чем легководные реакторы. Он плотнее гелия и, следовательно, может обеспечить лучшую эффективность теплового преобразования. Он также менее легко протекает, чем гелий. Но при очень высоких температурах — например, в HTR — он разрушается, отсюда и акцент на гелий.В настоящее время существует интерес к сверхкритическому CO 2 для цикла Брайтона.

Натрий , который обычно используется в реакторах на быстрых нейтронах при температуре около 550°C, плавится при 98°C и кипит при 883°C при атмосферном давлении, поэтому, несмотря на необходимость сохранять его сухим, технические средства, необходимые для его сдерживания, относительно скромны. Обладает высокой теплопроводностью и высокой теплоемкостью – около 1000 кДж/м 3 при давлении 2 атм. Однако обычно вода/пар используется во вторичном контуре для привода турбины (цикл Ренкина) с более низким тепловым КПД, чем цикл Брайтона.В некоторых конструкциях натрий находится во вторичном контуре парогенераторов. Натрий не вызывает коррозии металлов, используемых в оболочке твэла или в первом контуре, а также самого топлива при повреждении оболочки, но в целом он очень реактивен. В частности, он экзотермически реагирует с водой или паром с выделением водорода. На воздухе горит, но гораздо слабее. Натрий имеет низкое сечение захвата нейтронов, но его достаточно, чтобы некоторое количество Na-23 превратилось в Na-24, который является бета-излучателем и очень гамма-активен с периодом полураспада 15 часов, поэтому требуется некоторая защита.В большом реакторе мощностью около 5000 т натрия на ГВт активность Na-24 достигает равновесного уровня почти в 1 ТБк/кг — большой запас радиоактивности. Если реактор необходимо часто останавливать, в качестве теплоносителя можно использовать эвтектику NaK, которая является жидкой при комнатной температуре (около 13°C), но калий пирофорен, что увеличивает опасность. Натрий примерно в шесть раз более прозрачен для нейтронов, чем свинец.

Свинец или эвтектика свинец-висмут в реакторах на быстрых нейтронах способны работать при более высоких температурах при атмосферном давлении.Они прозрачны для нейтронов, что способствует эффективности из-за большего расстояния между топливными стержнями, которое затем позволяет охлаждающей жидкости течь за счет конвекции для отвода остаточного тепла, а поскольку они не вступают в реакцию с водой, интерфейс теплообменника более безопасен. Они не горят при контакте с воздухом. Однако они вызывают коррозию оболочек твэлов и сталей, температура которых изначально была ограничена 550°С (температура кипения свинца 1750°С). С сегодняшними материалами можно достичь 650°C, а в будущем предполагается 800°C на втором этапе развития IV поколения с использованием сталей, упрочненных оксидной дисперсией.Свинец и Pb-Bi обладают гораздо большей теплопроводностью, чем вода, но меньшей, чем натрий. Росатом строит в России демонстрационный реактор на быстрых нейтронах БРЕСТ мощностью 300 МВт со свинцовым теплоносителем. Компания Westinghouse разрабатывает концепцию реактора на быстрых нейтронах со свинцовым охлаждением, а компания LeadCold в Канаде также разрабатывает ее с использованием новых алюминиево-стальных сплавов, обладающих высокой коррозионной стойкостью до 450°C. Для первичных цепей предлагается компаунд Ti 3 SiC 2 (титан-кремниевый карбид), устойчивый к коррозии.

В то время как свинец имеет ограниченную активацию нейтронами, проблема с Pb-Bi заключается в том, что он дает токсичный продукт активации полоний (Po-210), альфа-излучатель с периодом полураспада 138 дней. Pb-Bi плавится при относительно низкой температуре 125°C (отсюда эвтектика) и кипит при 1670°C, Pb плавится при 327°C и кипит при 1737°C, но его гораздо больше и дешевле в производстве, чем висмута, поэтому предполагается для крупномасштабного использования в будущем, хотя замораживание должно быть предотвращено. Развитие ядерной энергетики на основе реакторов на быстрых нейтронах с Pb-Bi-охлаждением, вероятно, будет ограничено общей мощностью 50-100 ГВт, в основном для небольших реакторов в удаленных местах.В 1998 году Россия рассекретила большое количество исследовательской информации, основанной на ее опыте с реакторами подводных лодок, и впоследствии интерес США к использованию Pb в целом или Pb-Bi для малых реакторов возрос. В реакторе Gen4 Module (Hyperion) будет использоваться свинцово-висмутовая эвтектика, состоящая из 45% Pb и 55% Bi. Вероятен вторичный контур, производящий пар.

Подробнее о свинцово-висмутовых эвтектических теплоносителях см. в отчете МАГАТЭ за 2013 г. в разделе «Справочные материалы».

СОЛЬ: Фторидные соли кипят при температуре около 1400°C при атмосферном давлении, что допускает несколько вариантов использования тепла, в том числе использование гелия во вторичном цикле Брайтона с тепловым КПД от 48% при 750°C до 59% при 1000°C, для производства водорода.Фторидные соли имеют очень высокую температуру кипения, очень низкое давление паров даже при красном калении, очень высокую объемную теплоемкость (4670 кДж/м 3 для FLiBe, выше, чем у воды при давлении 75 атм), хорошие свойства теплопередачи, низкую нейтронную поглощение, хорошая способность замедления нейтронов, не повреждаются радиацией, химически очень стабильны, поэтому хорошо поглощают все продукты деления и не вступают в бурные реакции с воздухом или водой, совместимы с графитом, а некоторые также инертны по отношению к некоторым обычным конструкционным металлам.Некоторые гамма-активные F-20 образуются при захвате нейтронов, но имеют очень короткий период полураспада (11 секунд).

Литий-бериллиевый фторид Соль Li 2 BeF 4 (FLiBe) представляет собой эвтектическую версию LiF (2LiF + BeF2), которая затвердевает при 459°C и кипит при 1430°C. Он предпочтителен в системах первичного охлаждения MSR и AHTR/FHR, а в незагрязненном состоянии имеет низкий коррозионный эффект. LiF без токсичного бериллия затвердевает примерно при 500°С и кипит примерно при 1200°С. ФЛиНаК (LiF-NaF-KF) также эвтектичен и затвердевает при 454°С, а кипит при 1570°С.Он имеет более высокое нейтронное сечение, чем FLiBe или LiF, но может использоваться в промежуточных контурах охлаждения.

Подробную информацию о теплоносителях на основе расплава солей, как в качестве теплоносителя, так и в качестве носителя топлива, см. в отчете МАГАТЭ за 2013 г. «Проблемы, связанные с использованием жидкометаллических и теплоносителей на основе расплава солей в усовершенствованных реакторах – отчет о совместном проекте COOL Международного проекта». по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО).

Соли хлорида имеют преимущества в быстродействующих реакторах с расплавленной солью, так как обладают более высокой растворимостью актиноидов, чем фторидов.Хотя NaCl обладает хорошими ядерными, химическими и физическими свойствами, его высокая температура плавления означает, что его необходимо смешивать с MgCl 2 или CaCl 2 , причем первый предпочтительнее в эвтектике и позволяет добавлять трихлориды актинидов. Основной изотоп хлора, Cl-35, дает Cl-36 в качестве продукта активации – долгоживущего энергетического бета-источника, поэтому Cl-37 гораздо предпочтительнее в реакторе. В тепловых реакторах хлориды являются кандидатами только на вторичные контуры охлаждения.

Все жидкостные теплоносители низкого давления позволяют отдавать все свое тепло при высоких температурах, так как перепад температуры в теплообменниках меньше, чем у газовых теплоносителей.Кроме того, при хорошем запасе между рабочей температурой и температурой кипения легко достигается пассивное охлаждение остаточного тепла. Поскольку теплообменники имеют небольшую утечку, несовместимость первичных и вторичных хладагентов может стать проблемой. Чем меньше перепад давления в теплообменнике, тем меньше проблема.

Отвод пассивного остаточного тепла является жизненно важной особенностью систем первичного охлаждения, помимо передачи тепла для выполнения работы. Когда процесс деления прекращается, распад продуктов деления продолжается, и к активной зоне подводится значительное количество тепла.В момент останова это около 6,5% от уровня полной мощности, но через час падает примерно до 1,5% по мере распада короткоживущих продуктов деления. Через сутки остаточное тепловыделение падает до 0,4%, а через неделю будет всего 0,2%. Это тепло могло бы расплавить активную зону легководного реактора, если бы оно не было надежно рассеяно, как показано в марте 2011 года при аварии на Фукусима-дайити, где около 1,5% тепла вырабатывалось, когда цунами отключило охлаждение. В пассивных системах используется какой-то конвекционный поток.Отвод остаточного тепла представляет собой большую проблему в реакторах с газовым охлаждением из-за низкой тепловой инерции, что ограничивает размер отдельных блоков.

Теплопередача для различных теплоносителей первого контура – ​​жидкие теплоносители низкого давления позволяют отдавать больше тепла при более высоких температурах (Источник: Forsberg 1 )

См. также информационную страницу о холодильных установках.

В охлаждающей воде, протекающей через активную зону водоохлаждаемого реактора, имеется некоторая радиоактивность, в основном из-за продукта активации азота-16, образующегося при захвате нейтронов из кислорода.N-16 имеет период полураспада всего 7 секунд, но при распаде производит высокоэнергетическое гамма-излучение. По этой причине доступ в машинный зал BWR во время фактической эксплуатации ограничен.

Способность следовать за нагрузкой

Атомные электростанции лучше всего эксплуатировать непрерывно на высокой мощности, чтобы удовлетворить потребности базовой нагрузки в энергосистеме. Если их выходная мощность увеличивается и уменьшается ежедневно и еженедельно, эффективность снижается, и в этом отношении они аналогичны большинству угольных электростанций.(Кроме того, нерентабельно эксплуатировать их не на полную мощность, так как их строительство дорого, а эксплуатация дешевы.) Однако в некоторых ситуациях необходимо регулярно изменять производительность в зависимости от ежедневных и еженедельных циклов нагрузки например, во Франции, где очень сильно зависит от ядерной энергетики. Areva разработала свою усовершенствованную систему управления с учетом нагрузки для PWR, которая автоматически регулирует электрическую мощность станции в соответствии с потребностями оператора сети. Он включает в себя модернизацию программного обеспечения системы управления реактором, которая изменяет мощность станции от 50% до 100% ее установленной мощности без вмешательства оператора.С 2008 года Areva NP установила эту технологию на четырех немецких атомных энергоблоках: Philippsburg 2 (сейчас остановлена), Isar 2, Brokdorf и Grohnde, а также Goesgen в Швейцарии.

BWR

можно заставить достаточно легко следовать нагрузкам без неравномерного сжигания активной зоны за счет изменения скорости потока охлаждающей жидкости. Следование за нагрузкой не так легко достигается в PWR, но особенно во Франции с 1981 года используются так называемые «серые» регулирующие стержни. Способность PWR работать не на полной мощности в течение большей части времени зависит от того, находится ли он в начале своего 18–24-месячного цикла дозаправки или в конце его, и от того, спроектирован ли он со специальными регулирующими стержнями, которые снизить уровень мощности по всему ядру, не выключая его.Таким образом, хотя способность любого отдельного реактора PWR работать на постоянной основе на малой мощности заметно снижается по мере прохождения им цикла перегрузки топлива, существуют значительные возможности для эксплуатации парка реакторов в режиме следования за нагрузкой. Европейские требования к коммунальным предприятиям (EUR) с 2001 г. определяют, что новые конструкции реакторов должны быть способны следовать за нагрузкой от 50 до 100% мощности со скоростью изменения электрической мощности 3-5% в минуту. Экономические последствия в основном связаны с уменьшением коэффициента загрузки капиталоемкой установки.Дополнительная информация представлена ​​на информационной странице «Атомная энергетика во Франции» и в отчете Агентства по ядерной энергии за 2011 г. «Технические и экономические аспекты отслеживания нагрузки на атомных электростанциях».

По мере того, как в будущем будут создаваться реакторы на быстрых нейтронах, их способность следовать за нагрузкой станет преимуществом.

Ядерные реакторы для технологического тепла

Производство пара для привода турбины и генератора относительно несложно, и легководный реактор, работающий при температуре 350°C, делает это легко.Как показано в приведенном выше разделе и на рисунке, для более высоких температур требуются другие типы реакторов. В документе Министерства энергетики США от 2010 года указывается 500°C для реактора с жидкометаллическим охлаждением (FNR), 860°C для реактора с расплавленной солью (MSR) и 950°C для высокотемпературного реактора с газовым охлаждением (HTR). Реакторы с более низкой температурой можно использовать с дополнительным подогревом газа для достижения более высоких температур, хотя использование легководного реактора было бы непрактичным или экономически нецелесообразным. Министерство энергетики заявило, что высокие температуры на выходе из реактора в диапазоне от 750 до 950 °C необходимы для удовлетворения всех требований конечных пользователей, оцененных на сегодняшний день для АЭС следующего поколения.

Для получения дополнительной информации см. страницу о ядерном технологическом тепле для промышленности.

Примитивные реакторы

Самый старый из известных ядерных реакторов в мире работал на территории, которая сейчас называется Окло, в Габоне, Западная Африка. Около 2 миллиардов лет назад по крайней мере 16 естественных ядерных реакторов достигли критичности в месторождении богатой урановой руды (17 -й из находился в месторождении Бангомбе в 30 км). Каждый из них работал с перерывами при тепловой мощности около 20 кВт, реакция прекращалась всякий раз, когда вода превращалась в пар, так что она переставала действовать как замедлитель.В то время концентрация U-235 во всем природном уране составляла около 3,6% вместо 0,7%, как сейчас. (U-235 распадается гораздо быстрее, чем U-238, период полураспада которого примерно равен возрасту Земли. Когда Земля образовалась, U-235 состоял примерно из 30% урана.) Эти естественные цепные реакции начались спонтанно и продолжался в целом в течение одного или двух миллионов лет, прежде чем окончательно угаснуть. Оказалось, что каждый реактор работал импульсами примерно по 30 минут. По оценкам, было произведено около 130 ТВтч тепла.(Реакторы были обнаружены, когда анализы добытого урана показали только 0,717% урана-235 вместо 0,720%, как везде на планете. Дальнейшее исследование выявило определенные зоны реакторов с уровнями урана-235 до 0,44%. Были также значительные концентрации урана-235. нуклиды распада из продуктов деления как урана, так и плутония.)

За этот длительный период реакции в рудном теле образовалось около 5,4 тонны продуктов деления, а также до двух тонн плутония вместе с другими трансурановыми элементами.Первоначальные радиоактивные продукты уже давно распались на стабильные элементы, но тщательное изучение их количества и местонахождения показало, что во время и после ядерных реакций перемещение радиоактивных отходов было незначительным. Плутоний и другие трансурановые соединения оставались неподвижными.


Ссылки и примечания

Общие источники

Уилсон, П.Д., Ядерный топливный цикл, OUP (1996)
Алекс П. Мешик, Работа древнего ядерного реактора , Scientific American (26 января 2009 г .; первоначально опубликовано в выпуске Scientific American за октябрь 2005 г.)
Эвелин Мервин, Ядерные реакторы природы: реакторы естественного деления возрастом 2 миллиарда лет в Габоне, Западная Африка, Scientific American (13 июля 2011 г.)
Технические и экономические аспекты отслеживания нагрузки на атомных электростанциях, Агентство по ядерной энергии ОЭСР (июнь 2011)
Международное агентство по атомной энергии, Проблемы, связанные с использованием жидкометаллических и расплавленных солевых теплоносителей в усовершенствованных реакторах — Отчет о совместном проекте COOL Международного проекта по инновационным ядерным реакторам и топливным циклам (ИНПРО), IAEA-TECDOC-1696 (май 2013 г. )

Каталожные номера

1.К. В. Форсберг, П. Ф. Петерсон и П. С. Пикард, Усовершенствованный высокотемпературный реактор с охлаждением расплавленной солью для производства водорода и электроэнергии, Nuclear Technology , Американское ядерное общество (май 2003 г.) [Назад]

Обзор парниковых газов | Агентство по охране окружающей среды США

На этой странице:

Общие выбросы в США в 2019 году = 6 558 миллионов метрических тонн эквивалента CO2 (исключая наземный сектор). Проценты могут не составлять в сумме 100% из-за независимого округления.

Изображение большего размера для сохранения или печати

Газы, удерживающие тепло в атмосфере, называются парниковыми газами. В этом разделе представлена ​​информация о выбросах и удалении основных парниковых газов в атмосферу и из нее. Для получения дополнительной информации о других факторах, влияющих на климат, таких как черный углерод, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: воздействие на климат».

6 457 миллионов метрических тонн CO

2 : Что это значит?

Расшифровка единиц:

Миллион метрических тонн примерно равен 2.2 миллиарда фунтов или 1 триллион граммов. Для сравнения, небольшой автомобиль, скорее всего, будет весить немногим более 1 метрической тонны. Таким образом, миллион метрических тонн примерно равен массе 1 миллиона маленьких автомобилей!

В Реестре США используются метрические единицы для согласованности и сопоставимости с другими странами. Для справки, метрическая тонна немного больше (около 10%), чем «короткая» тонна США.

Выбросы

ПГ часто измеряются в эквиваленте двуокиси углерода (CO 2 ). Чтобы преобразовать выбросы газа в эквивалент CO 2 , его выбросы умножаются на потенциал глобального потепления газа (GWP).ПГП учитывает тот факт, что многие газы более эффективно нагревают Землю, чем CO 2 на единицу массы.

Значения ПГП, отображаемые на веб-страницах, посвященных выбросам, отражают значения, используемые в кадастре США, взятые из Четвертого оценочного доклада МГЭИК (ДО4). Для дальнейшего обсуждения ПГП и оценки выбросов ПГ с использованием обновленных ПГП см. Приложение 6 к инвентаризации США и обсуждение МГЭИК ПГП (PDF) (106 стр., 7,7 МБ).

  • Углекислый газ (CO 2 ) : Углекислый газ попадает в атмосферу при сжигании ископаемого топлива (уголь, природный газ и нефть), твердых отходов, деревьев и других биологических материалов, а также в результате некоторых химических реакций (т.е.г., производство цемента). Углекислый газ удаляется из атмосферы (или «депонируется»), когда он поглощается растениями в рамках биологического углеродного цикла.
  • Метан (CH 4 ) : Метан выбрасывается при добыче и транспортировке угля, природного газа и нефти. Выбросы метана также связаны с животноводством и другими видами сельскохозяйственной деятельности, землепользованием и разложением органических отходов на свалках твердых бытовых отходов.
  • Закись азота (N 2 O) : Закись азота выбрасывается во время сельскохозяйственной, землепользовательной, промышленной деятельности, сжигания ископаемого топлива и твердых отходов, а также при очистке сточных вод.
  • Фторированные газы : Гидрофторуглероды, перфторуглероды, гексафторид серы и трифторид азота представляют собой синтетические сильнодействующие парниковые газы, которые выделяются в результате различных промышленных процессов. Фторсодержащие газы иногда используются в качестве заменителей стратосферных озоноразрушающих веществ (например, хлорфторуглеродов, гидрохлорфторуглеродов и галонов). Эти газы обычно выбрасываются в меньших количествах, но поскольку они являются мощными парниковыми газами, их иногда называют газами с высоким потенциалом глобального потепления («газы с высоким ПГП»).

Влияние каждого газа на изменение климата зависит от трех основных факторов:

Сколько находится в атмосфере?

Концентрация или изобилие — это количество определенного газа в воздухе. Большие выбросы парниковых газов приводят к более высоким концентрациям в атмосфере. Концентрации парниковых газов измеряются в частях на миллион, частях на миллиард и даже частях на триллион. Одна часть на миллион эквивалентна одной капле воды, разведенной примерно в 13 галлонах жидкости (примерно топливный бак компактного автомобиля).Чтобы узнать больше о повышении концентрации парниковых газов в атмосфере, посетите страницу «Индикаторы изменения климата: атмосферные концентрации парниковых газов».

Как долго они остаются в атмосфере?

Каждый из этих газов может оставаться в атмосфере разное количество времени, от нескольких лет до тысяч лет. Все эти газы остаются в атмосфере достаточно долго, чтобы хорошо перемешаться, а это означает, что количество, измеренное в атмосфере, примерно одинаково во всем мире, независимо от источника выбросов.

Насколько сильно они влияют на атмосферу?

Некоторые газы эффективнее других нагревают планету и «утолщают земной покров».

Для каждого парникового газа был рассчитан потенциал глобального потепления (ПГП), отражающий, как долго он в среднем остается в атмосфере и насколько сильно он поглощает энергию. Газы с более высоким ПГП поглощают больше энергии на фунт, чем газы с более низким ПГП, и, таким образом, вносят больший вклад в нагревание Земли.

Примечание. Все оценки выбросов взяты из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019 гг.

Выбросы двуокиси углерода

Углекислый газ (CO 2 ) является основным парниковым газом, выделяемым в результате деятельности человека. В 2019 году на CO 2 приходилось около 80 процентов всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Углекислый газ естественным образом присутствует в атмосфере как часть земного углеродного цикла (естественная циркуляция углерода в атмосфере, океанах, почве, растениях и животных).Деятельность человека изменяет углеродный цикл, добавляя в атмосферу больше CO 2 и влияя на способность естественных поглотителей, таких как леса и почвы, удалять и хранить CO 2 из атмосферы. В то время как выбросы CO 2 происходят из различных природных источников, выбросы, связанные с деятельностью человека, ответственны за увеличение, которое произошло в атмосфере после промышленной революции. 2

Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2019 годы (исключая земельный сектор).

Изображение большего размера для сохранения или печати

Основным видом деятельности человека, при котором происходит выброс CO 2 , является сжигание ископаемого топлива (уголь, природный газ и нефть) для производства энергии и транспорта, хотя некоторые промышленные процессы и изменения в землепользовании также выделяют CO 2 . Основные источники выбросов CO 2 в США описаны ниже.
  • Транспорт . Сжигание ископаемого топлива, такого как бензин и дизельное топливо, для перевозки людей и товаров было крупнейшим источником выбросов CO 2 в 2019 году, на долю которого приходилось около 35 % от общего количества U.S. CO 2 выбросов и 28% от общего объема выбросов парниковых газов в США. В эту категорию входят источники транспорта, такие как автомагистрали и пассажирские транспортные средства, авиаперевозки, морской транспорт и железнодорожный транспорт.
  • Электричество . Электричество является важным источником энергии в Соединенных Штатах и ​​​​используется для питания домов, бизнеса и промышленности. В 2019 году сжигание ископаемого топлива для выработки электроэнергии было вторым по величине источником выбросов CO 2 в стране, на долю которого приходилось около 31 процента от общего количества U.S. CO 2 выбросов и 24% от общего объема выбросов парниковых газов в США. Типы ископаемого топлива, используемые для производства электроэнергии, выделяют различное количество CO 2 . Для производства определенного количества электроэнергии при сжигании угля будет производиться больше CO 2 , чем при сжигании природного газа или нефти.
  • Промышленность . Многие промышленные процессы выделяют CO 2 в результате потребления ископаемого топлива. Некоторые процессы также производят выбросы CO 2 в результате химических реакций, не связанных с горением, и примеры включают производство минеральных продуктов, таких как цемент, производство металлов, таких как железо и сталь, и производство химикатов.На сжигание ископаемого топлива в различных промышленных процессах приходилось около 16 процентов от общего объема выбросов CO 2 в США и 13 процентов от общего объема выбросов парниковых газов в США в 2019 году. Многие промышленные процессы также используют электричество и, следовательно, косвенно приводят к выбросам CO 2 от электричества. поколение.

Углекислый газ постоянно обменивается между атмосферой, океаном и поверхностью земли, поскольку он производится и поглощается многими микроорганизмами, растениями и животными.Однако выбросы и вынос СО 2 этими естественными процессами имеют тенденцию к уравновешиванию при отсутствии антропогенного воздействия. С тех пор, как примерно в 1750 году началась промышленная революция, деятельность человека внесла существенный вклад в изменение климата, добавив в атмосферу CO 2 и другие удерживающие тепло газы.

В Соединенных Штатах с 1990 года управление лесами и другими землями (например, пахотными землями, пастбищами и т. д.) действовало как чистый поглотитель CO 2 , а это означает, что большее количество CO 2 удаляется из атмосферу и накапливается в растениях и деревьях, чем выбрасывается.Эта компенсация поглощения углерода составляет около 12 процентов от общего объема выбросов в 2019 году и более подробно обсуждается в разделе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство».

Чтобы узнать больше о роли CO 2 в нагревании атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы углекислого газа в Соединенных Штатах увеличились примерно на 3 процента в период с 1990 по 2019 год. Поскольку сжигание ископаемого топлива является крупнейшим источником выбросов парниковых газов в Соединенных Штатах, изменения в выбросах от сжигания ископаемого топлива исторически были доминирующим фактором. влияет на общий U.Тенденции выбросов S. На изменения выбросов CO 2 в результате сжигания ископаемого топлива влияют многие долгосрочные и краткосрочные факторы, включая рост населения, экономический рост, изменение цен на энергию, новые технологии, изменение поведения и сезонные температуры. В период с 1990 по 2019 год увеличение выбросов CO 2 соответствовало увеличению потребления энергии растущей экономикой и населением, включая общий рост выбросов в результате увеличения спроса на поездки.

Примечание: все оценки выбросов из реестра U.S. Выбросы и стоки парниковых газов: 1990–2019 годы.

Увеличьте изображение для сохранения или печати

Сокращение выбросов углекислого газа

Наиболее эффективным способом сокращения выбросов CO 2 является сокращение потребления ископаемого топлива. Многие стратегии сокращения выбросов CO 2 от энергетики являются сквозными и применимы к домам, предприятиям, промышленности и транспорту.

Агентство по охране окружающей среды принимает нормативные меры, основанные на здравом смысле, для сокращения выбросов парниковых газов.

Примеры возможностей сокращения выбросов двуокиси углерода
Стратегия Примеры снижения выбросов
Энергоэффективность

Улучшение изоляции зданий, использование более экономичных транспортных средств и использование более эффективных электроприборов — все это способы сокращения энергопотребления и, следовательно, выбросов CO 2 .

Энергосбережение

Сокращение личного потребления энергии за счет выключения света и электроники, когда они не используются, снижает потребность в электроэнергии. Сокращение пробега на транспортных средствах снижает потребление бензина. Оба являются способами сокращения выбросов энергии CO 2 за счет сохранения.

Узнайте больше о том, что вы можете делать дома, в школе, в офисе и в дороге, чтобы экономить энергию и уменьшать свой углеродный след.

Переключение топлива

Производство большего количества энергии из возобновляемых источников и использование топлива с более низким содержанием углерода — это способы сокращения выбросов углерода.

Улавливание и связывание углерода (CCS)

Улавливание и связывание двуокиси углерода — это набор технологий, которые потенциально могут значительно сократить выбросы CO 2 от новых и существующих угольных и газовых электростанций, промышленных процессов и других стационарных источников CO 2 .Например, улавливание CO 2 из дымовых труб электростанции, работающей на угле, перед его попаданием в атмосферу, транспортировка CO 2 по трубопроводу и закачка CO 2 глубоко под землю в тщательно выбранный и подходящий подземный геологический слой. формация, такая как близлежащее заброшенное нефтяное месторождение, где она надежно хранится.

Узнайте больше о CCS.

Изменения в практике землепользования и управления земельными ресурсами

Узнайте больше о землепользовании, изменениях в землепользовании и лесном хозяйстве.

1 Атмосферный CO 2 является частью глобального углеродного цикла, и поэтому его судьба является сложной функцией геохимических и биологических процессов. Часть избыточного углекислого газа будет быстро поглощена (например, поверхностью океана), но часть останется в атмосфере на тысячи лет, отчасти из-за очень медленного процесса переноса углерода в океанские отложения.

2 МГЭИК (2013 г.).Изменение климата 2013: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тигнор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 1585, стр.

.

Выбросы метана

В 2019 году на долю метана (CH 4 ) приходилось около 10 процентов всего U.S. Выбросы парниковых газов в результате деятельности человека. Деятельность человека, связанная с выбросом метана, включает утечки из систем природного газа и разведение домашнего скота. Метан также выделяется из природных источников, таких как естественные водно-болотные угодья. Кроме того, естественные процессы в почве и химические реакции в атмосфере способствуют удалению CH 4 из атмосферы. Время жизни метана в атмосфере намного короче, чем у углекислого газа (CO 2 ), но CH 4 более эффективно улавливает радиацию, чем CO 2 .Фунт за фунтом сравнительное воздействие CH 4 в 25 раз больше, чем CO 2 за 100-летний период. 1

В глобальном масштабе 50-65% всех выбросов CH 4 приходится на деятельность человека. 2, 3 Метан выбрасывается в результате деятельности в области энергетики, промышленности, сельского хозяйства, землепользования и управления отходами, описанной ниже.

  • Сельское хозяйство . Домашний скот, такой как крупный рогатый скот, свиньи, овцы и козы, вырабатывает CH 4 в процессе нормального пищеварения.Кроме того, при хранении или обработке навоза в отстойниках или накопительных резервуарах образуется CH 4 . Поскольку люди выращивают этих животных для еды и других продуктов, выбросы считаются антропогенными. Если объединить выбросы от домашнего скота и навоза, сельскохозяйственный сектор является крупнейшим источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Для получения дополнительной информации см. Перечень выбросов и стоков парниковых газов США , глава «Сельское хозяйство». Хотя это не показано и является менее значительным, выбросы CH 4 также происходят в результате деятельности по землепользованию и управлению земельными ресурсами в секторе «Землепользование, изменения в землепользовании и лесное хозяйство» (например,грамм. лесные и пастбищные пожары, разложение органического вещества на прибрежных заболоченных территориях и др.).
  • Энергетика и промышленность . Природный газ и нефтяные системы являются вторым по величине источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Метан является основным компонентом природного газа. Метан выбрасывается в атмосферу при добыче, переработке, хранении, транспортировке и распределении природного газа, а также при добыче, переработке, транспортировке и хранении сырой нефти.Добыча угля также является источником выбросов CH 4 . Для получения дополнительной информации см. разделы Реестра выбросов и стоков парниковых газов США , посвященные системам природного газа и нефтяным системам.
  • Отходы домов и предприятий . Метан образуется на свалках при разложении отходов и при очистке сточных вод. Свалки являются третьим по величине источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах. Метан также образуется при очистке бытовых и промышленных сточных вод, а также при компостировании и анаэробном сбраживании.Для получения дополнительной информации см. главу Реестра выбросов и стоков парниковых газов США Отходы.

Метан также выделяется из ряда природных источников. Естественные водно-болотные угодья являются крупнейшим источником выбросов CH 4 от бактерий, разлагающих органические материалы в отсутствие кислорода. Меньшие источники включают термиты, океаны, отложения, вулканы и лесные пожары.

Чтобы узнать больше о роли CH 4 в потеплении атмосферы и его источниках, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы метана в Соединенных Штатах сократились на 15 процентов в период с 1990 по 2019 год. За этот период выбросы увеличились из источников, связанных с сельскохозяйственной деятельностью, в то время как выбросы сократились из источников, связанных со свалками, добычей угля, а также из систем природного газа и нефти.

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019 . В этих оценках используется потенциал глобального потепления для метана, равный 25, на основе требований к отчетности в соответствии с Рамочной конвенцией Организации Объединенных Наций об изменении климата.

Увеличьте изображение для сохранения или печати

Сокращение выбросов метана

Существует несколько способов уменьшить выбросы CH 4 . Некоторые примеры обсуждаются ниже. EPA имеет ряд добровольных программ по сокращению выбросов CH 4 в дополнение к регуляторным инициативам. Агентство по охране окружающей среды также поддерживает Глобальную инициативу по метану, международное партнерство, поощряющее глобальные стратегии сокращения выбросов метана.

Примеры возможностей сокращения выбросов метана
Источник выбросов Как можно сократить выбросы
Промышленность

Модернизация оборудования, используемого для производства, хранения и транспортировки нефти и природного газа, может уменьшить количество утечек, которые способствуют выбросам CH 4 . Метан из угольных шахт также можно улавливать и использовать для получения энергии. Узнайте больше о программе Natural Gas STAR Агентства по охране окружающей среды и программе помощи метану из угольных пластов.

Сельское хозяйство

Метан, образующийся в результате обращения с навозом, можно уменьшить и уловить, изменив стратегии обращения с навозом. Кроме того, изменение практики кормления животных может снизить выбросы от кишечной ферментации. Узнайте больше об улучшенных методах обращения с навозом в программе AgSTAR Агентства по охране окружающей среды.

Отходы домов и предприятий

Поскольку выбросы CH 4 от свалочного газа являются основным источником выбросов CH 4 в Соединенных Штатах, контроль выбросов, улавливающий CH 4 свалок, является эффективной стратегией сокращения.Узнайте больше об этих возможностях и программе EPA по распространению метана на свалках.

Каталожные номера

1 МГЭИК (2007 г.). Изменение климата 2007: Основы физических наук . Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тигнор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета.Кембридж, Соединенное Королевство, 996 стр.
2 МГЭИК (2013 г.). Изменение климата 2013: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Платтнер, М. Тигнор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 1585 стр.
3 Глобальный углеродный проект (2019).

Выбросы закиси азота

В 2019 году на закись азота (N 2 O) приходилось около 7 процентов всех выбросов парниковых газов в США в результате деятельности человека. Деятельность человека, такая как сельское хозяйство, сжигание топлива, управление сточными водами и промышленные процессы, увеличивает количество N 2 O в атмосфере. Закись азота также естественным образом присутствует в атмосфере как часть азотного цикла Земли и имеет множество природных источников. Молекулы закиси азота остаются в атмосфере в среднем 114 лет, после чего удаляются стоком или разрушаются в результате химических реакций.Влияние 1 фунта N 2 O на потепление атмосферы почти в 300 раз больше, чем 1 фунта углекислого газа. 1

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019 гг. (исключая земельный сектор).

Изображение большего размера для сохранения или печати

Во всем мире около 40 процентов от общего объема выбросов N 2 O приходится на деятельность человека. 2 Закись азота выделяется в результате сельского хозяйства, землепользования, транспорта, промышленности и других видов деятельности, описанных ниже.
  • Сельское хозяйство . Закись азота может образовываться в результате различных сельскохозяйственных работ по управлению почвой, таких как внесение синтетических и органических удобрений и другие методы возделывания сельскохозяйственных культур, обращение с навозом или сжигание сельскохозяйственных остатков. Управление сельскохозяйственными почвами является крупнейшим источником выбросов N 2 O в Соединенных Штатах, на долю которых приходится около 75 процентов от общего объема выбросов N 2 O в США в 2019 году. Хотя это не показано и является менее значительным, выбросы N 2 O также происходят в результате деятельности по землепользованию и управлению земельными ресурсами в землепользовании, изменениях в землепользовании и лесном хозяйстве (например,грамм. лесные и пастбищные пожары, внесение синтетических азотных удобрений в городские почвы (например, газоны, поля для гольфа) и лесные угодья и т. д.).
  • Сжигание топлива. Закись азота выделяется при сжигании топлива. Количество N 2 O, выбрасываемого при сжигании топлива, зависит от типа топлива и технологии сжигания, технического обслуживания и практики эксплуатации.
  • Промышленность. Закись азота образуется как побочный продукт при производстве химических веществ, таких как азотная кислота, которая используется для производства синтетических коммерческих удобрений, и при производстве адипиновой кислоты, которая используется для изготовления волокон, таких как нейлон, и других синтетических продуктов.
  • Отходы. Закись азота также образуется при очистке бытовых сточных вод во время нитрификации и денитрификации присутствующего азота, обычно в форме мочевины, аммиака и белков.

Выбросы закиси азота происходят естественным образом из многих источников, связанных с круговоротом азота, который представляет собой естественную циркуляцию азота в атмосфере, растениях, животных и микроорганизмах, обитающих в почве и воде. Азот принимает различные химические формы на протяжении азотного цикла, включая N 2 O.Естественные выбросы N 2 O в основном связаны с бактериями, расщепляющими азот в почвах и океанах. Закись азота удаляется из атмосферы, когда она поглощается некоторыми видами бактерий или разрушается под действием ультрафиолетового излучения или химических реакций.

Чтобы узнать больше об источниках N 2 O и его роли в нагревании атмосферы, посетите страницу «Индикаторы изменения климата».

Выбросы и тенденции

Выбросы закиси азота в США оставались относительно неизменными в период с 1990 по 2019 год.Выбросы закиси азота от мобильного сжигания топлива сократились на 60 процентов с 1990 по 2019 год в результате введения стандартов контроля выбросов для дорожных транспортных средств. Выбросы закиси азота из сельскохозяйственных почв в этот период менялись и в 2019 году были примерно на 9 % выше, чем в 1990 году, в основном за счет увеличения использования азотных удобрений.

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019 гг.

Увеличенное изображение для сохранения или печати

Снижение выбросов закиси азота

Существует ряд способов уменьшить выбросы N 2 O, которые обсуждаются ниже.

Примеры возможностей сокращения выбросов закиси азота
Источник выбросов Примеры снижения выбросов
Сельское хозяйство

На применение азотных удобрений приходится большая часть выбросов N 2 O в Соединенных Штатах. Выбросы можно сократить, сократив применение азотных удобрений и применяя их более эффективно, 3 , а также изменив методы обращения с навозом на ферме.

Сжигание топлива
  • Закись азота является побочным продуктом сгорания топлива, поэтому сокращение потребления топлива автомобилями и вторичными источниками может снизить выбросы.
  • Кроме того, внедрение технологий контроля загрязнения (например, каталитических нейтрализаторов для снижения содержания загрязняющих веществ в выхлопных газах легковых автомобилей) также может сократить выбросы N 2 O.

Промышленность

Каталожные номера

1 МГЭИК (2007 г.) Изменение климата 2007 г.: Основы физических наук . Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тигнор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Соединенное Королевство, 996 стр.
2 МГЭИК (2013 г.). Изменение климата 2013: Физическая научная основа. Вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [Стокер, Т.Ф., Д. Цинь, Г.-К. Платтнер, М. Тигнор, С. К. Аллен, Дж. Бошунг, А. Науэльс, Ю. Ся, В. Бекс и П. М. Мидгли (ред.)]. Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Великобритания и Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США, 1585 стр.
3 EPA (2005). Потенциал смягчения последствий выбросов парниковых газов в лесном и сельском хозяйстве США . Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия, США.

Выбросы фторсодержащих газов

В отличие от многих других парниковых газов, фторированные газы не имеют природных источников и образуются только в результате деятельности человека.Они выбрасываются при их использовании в качестве заменителей озоноразрушающих веществ (например, в качестве хладагентов) и в ходе различных промышленных процессов, таких как производство алюминия и полупроводников. Многие фторированные газы обладают очень высоким потенциалом глобального потепления (ПГП) по сравнению с другими парниковыми газами, поэтому небольшие концентрации в атмосфере могут оказывать непропорционально большое влияние на глобальные температуры. Они также могут иметь длительное время жизни в атмосфере — в некоторых случаях длящееся тысячи лет. Как и другие долгоживущие парниковые газы, большинство фторированных газов хорошо перемешиваются в атмосфере, распространяясь по миру после выброса.Многие фторсодержащие газы удаляются из атмосферы только тогда, когда они разрушаются солнечным светом в самых верхних слоях атмосферы. В целом, фторсодержащие газы являются наиболее мощным и долгоживущим типом парниковых газов, выделяемых в результате деятельности человека.

Существует четыре основных категории фторированных газов: гидрофторуглероды (ГФУ), перфторуглероды (ПФУ), гексафторид серы (SF 6 ) и трифторид азота (NF 3 ). Ниже описаны крупнейшие источники выбросов фторированных газов.

  • Замена озоноразрушающим веществам. Гидрофторуглероды используются в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов, пенообразователей, растворителей и антипиренов. Основным источником выбросов этих соединений является их использование в качестве хладагентов, например, в системах кондиционирования воздуха как в транспортных средствах, так и в зданиях. Эти химические вещества были разработаны для замены хлорфторуглеродов (ХФУ) и гидрохлорфторуглеродов (ГХФУ), поскольку они не разрушают озоновый слой стратосферы.Хлорфторуглероды и ГХФУ выводятся из обращения в соответствии с международным соглашением, называемым Монреальским протоколом. ГФУ являются мощными парниковыми газами с высоким ПГП, и они выбрасываются в атмосферу в ходе производственных процессов, а также в результате утечек, обслуживания и утилизации оборудования, в котором они используются. Недавно разработанные гидрофторолефины (ГФО) представляют собой разновидность ГФУ и характеризуются коротким сроком службы в атмосфере и более низким ПГП. ГФО в настоящее время внедряются в качестве хладагентов, аэрозольных пропеллентов и пенообразователей.Закон об американских инновациях и производстве (AIM) от 2020 года предписывает Агентству по охране окружающей среды решать проблемы, связанные с ГФУ, предоставляя новые полномочия в трех основных областях: поэтапное сокращение производства и потребления перечисленных ГФУ в Соединенных Штатах на 85 процентов в течение следующих 15 лет, управление этими ГФУ и их заменители, а также способствовать переходу к технологиям следующего поколения, не использующим ГФУ.
  • Промышленность. Перфторуглероды производятся как побочный продукт производства алюминия и используются в производстве полупроводников.ПФУ обычно имеют длительный срок жизни в атмосфере и ПГП около 10 000. Гексафторид серы используется при обработке магния и производстве полупроводников, а также в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек. ГФУ-23 производится как побочный продукт производства ГХФУ-22 и используется в производстве полупроводников.
  • Передача и распределение электроэнергии. Гексафторид серы используется в качестве изоляционного газа в электропередающем оборудовании, включая автоматические выключатели. ПГП SF 6 составляет 22 800, что делает его самым мощным парниковым газом, оцененным Межправительственной группой экспертов по изменению климата.

Чтобы узнать больше о роли фторированных газов в нагревании атмосферы и их источниках, посетите страницу Выбросы фторированных парниковых газов.

Выбросы и тенденции

В целом выбросы фторированных газов в Соединенных Штатах увеличились примерно на 86 процентов в период с 1990 по 2019 год. Это увеличение было вызвано увеличением на 275 процентов выбросов гидрофторуглеродов (ГФУ) с 1990 года, поскольку они широко использовались в качестве заменителей для озоноразрушающих веществ.Выбросы перфторуглеродов (ПФУ) и гексафторида серы (SF 6 ) за это время фактически снизились благодаря усилиям по сокращению выбросов в алюминиевой промышленности (ПФУ) и в отрасли передачи и распределения электроэнергии (SF 6 ).

Примечание. Все оценки выбросов из Реестра выбросов и стоков парниковых газов США : 1990–2019 гг.

Увеличенное изображение для сохранения или печати

Сокращение выбросов фторсодержащих газов

Поскольку большинство фторированных газов имеют очень длительный срок жизни в атмосфере, потребуется много лет, чтобы увидеть заметное снижение текущих концентраций.Однако существует ряд способов снижения выбросов фторсодержащих газов, описанных ниже.

Примеры возможностей сокращения выбросов фторсодержащих газов
Источник выбросов Примеры снижения выбросов
Замена озоноразрушающих веществ в домах и на предприятиях

Хладагенты, используемые на предприятиях и в жилых домах, выделяют фторсодержащие газы.Выбросы можно уменьшить за счет более эффективного обращения с этими газами и использования заменителей с более низким потенциалом глобального потепления, а также за счет других технологических усовершенствований. Посетите сайт EPA по защите озонового слоя, чтобы узнать больше о возможностях снижения выбросов в этом секторе.

Промышленность

Промышленные потребители фторсодержащих газов могут сократить выбросы за счет внедрения процессов рециркуляции и уничтожения фторсодержащих газов, оптимизации производства для сведения к минимуму выбросов и замены этих газов альтернативными.EPA имеет опыт работы с этими газами в следующих секторах:

Передача и распределение электроэнергии

Гексафторид серы является чрезвычайно мощным парниковым газом, который используется для нескольких целей при передаче электроэнергии через энергосистему. Агентство по охране окружающей среды работает с промышленностью над сокращением выбросов в рамках Партнерства по сокращению выбросов SF 6 для электроэнергетических систем, которое способствует обнаружению и устранению утечек, использованию оборудования для переработки и обучению сотрудников.

Транспорт

Гидрофторуглероды (ГФУ) выделяются при утечке хладагентов, используемых в автомобильных системах кондиционирования воздуха. Утечки можно уменьшить за счет более качественных компонентов системы и за счет использования альтернативных хладагентов с более низким потенциалом глобального потепления, чем те, которые используются в настоящее время. Стандарты Агентства по охране окружающей среды для легких и большегрузных транспортных средств стимулировали производителей производить автомобили с более низким уровнем выбросов ГФУ.

Каталожные номера

1 МГЭИК (2007 г.) Изменение климата, 2007 г.: Основы физических наук. Вклад Рабочей группы I в Четвертый оценочный отчет Межправительственной группы экспертов по изменению климата. [С. Соломон, Д. Цинь, М. Мэннинг, З. Чен, М. Маркиз, К.Б. Аверит, М. Тигнор и Х. Л. Миллер (ред.)]. Издательство Кембриджского университета. Кембридж, Великобритания 996 стр.

Управление выбросами углерода и снижение выбросов парниковых газов

Сокращение выбросов парниковых газов является одним из наиболее важных ответных мер на изменение климата, поэтому оно играет центральную роль в выполнении обязательств по выбросам углерода и климата.Прямое сокращение выбросов на территории кампуса часто является ощутимой и очень успешной демонстрацией политики устойчивого развития; что-то, что объединит многих разрозненных членов сообщества кампуса вокруг общего действия.

Ключевой урок, который мы усвоили за десять лет, прошедших с момента создания Обязательства президентов американских колледжей и университетов по климату (ACUPCC), заключается в том, что смелое стремление к углеродной нейтральности часто приводит к более глубокому сокращению выбросов сверх того, что было бы достигнуто при простые желания разумно использовать ресурсы и экономить затраты.В начале процесса кампус может не знать, как он собирается достичь углеродной нейтральности, в то время это может даже не казаться возможным или реалистичным, но по мере того, как импульс и знания, лежащие в основе приверженности, со временем нарастают, появляются новые политики, знания. как технологии, финансирование и сотрудничество в конечном итоге решают эту проблему. Высшее образование является одной из движущих сил общества в области инноваций и новых идей. Именно в этом духе открытий и обучения вы можете начать решать проблему углеродной нейтральности.

Для целей Обязательств по углероду и климату углеродная нейтральность определяется как отсутствие чистых выбросов парниковых газов (ПГ), которое должно быть достигнуто за счет максимально возможного сведения к минимуму выбросов ПГ и использования углеродных зачетов или других мер для смягчения оставшихся выбросов. Для достижения углеродной нейтральности в соответствии с условиями Обязательств по углероду и климату все выбросы категорий 1 и 2, а также выбросы категории 3 в результате авиаперелетов, оплачиваемых учреждением или через него, и регулярных поездок в университетский городок и из него должны быть нейтрализованы.

Это захватывающее время, чтобы встать на путь к низкоуглеродному будущему. Каждый год появляются или совершенствуются новые технологии и приложения, которые становятся экономически выгодными для широкомасштабного внедрения. Большинство технологий, необходимых для достижения углеродной нейтральности в национальном масштабе, уже представлены на рынке, и многие из них являются экономичными. Ваша задача состоит в том, чтобы найти комбинацию этих практик, политик и оборудования, применимых в масштабе кампуса, чтобы добиться максимального сокращения в кратчайшие сроки с наименьшими затратами.

Иерархия управления выбросами углерода

Чтобы помочь сфокусировать планирование и определить отправную точку для усилий по снижению выбросов углерода, часто полезно следовать иерархии управления выбросами углерода. В академической литературе описано множество различных примеров и вариаций, и это краткое изложение может стать отправной точкой для разработки модели, характерной для учреждения. Вы можете быть знакомы с иерархией сокращения отходов, обычно описываемой как «Сокращение, повторное использование, переработка».Иерархия управления выбросами углерода очень похожа и обычно описывает широкие категории стратегий смягчения последствий, которые являются более благоприятными, чем другие. Это часто начинается так: «Уменьшите то, что можете, компенсируйте то, что не можете» и подобные фразы. Обычно это применяется как:

  1. Предотвращение или сокращение выбросов за счет эффективности и сохранения
  2. Сокращение выбросов за счет перехода на возобновляемые (безуглеродные) источники энергии
  3. Секвестрация или компенсация любых оставшихся выбросов.

Эффективность и энергосбережение часто являются малозатратными или экономными и поэтому могут быть выбраны в качестве решений первого выбора. Эффективность обычно предполагает технологические усовершенствования оборудования и инфраструктуры. Преимущество эффективной работы заключается в том, что она, как правило, имеет очень высокую отдачу от инвестиций и не требует серьезных изменений в поведении вашего сообщества (многие люди могут не знать о происходящих вокруг них повышениях энергоэффективности). Недостатком является то, что, как правило, требуются определенные затраты авансового капитала, чтобы иметь возможность получить экономию средств в течение всего срока реализации проекта.Зеленый оборотный фонд (GRF), описанный в книге «Финансирование», является отличным методом решения этой проблемы.

Большим преимуществом консервационных работ является то, что проекты, как правило, не предполагают значительных капиталовложений. Однако эти усилия требуют значительных изменений в поведении членов вашего сообщества, поэтому важно не думать о них как о «бесплатных». Ваши сотрудники будут вкладывать время в образование и информационно-разъяснительную работу (и любые связанные с этим расходы на связь), которые должны постоянно поддерживаться в течение как минимум нескольких лет (особенно по мере поступления новых студентов и выпуска существующих студентов), прежде чем начнут происходить значительные изменения в поведении.

Переход на низкоуглеродные источники энергии обычно требует значительного предварительного планирования, особенно когда речь идет об изменениях в инфраструктуре на территории кампуса. Эти типы изменений могут быть приурочены к выводу из эксплуатации существующей энергетической инфраструктуры кампуса. Дополнительные стратегии могут включать использование накопленных доходов от усилий по повышению эффективности с меньшими затратами для финансирования более крупных проектов в рамках Зеленого оборотного фонда (GRF) или использование продажи кредитов на возобновляемую энергию (REC) от проекта в течение заранее определенного периода времени (до того, как они будет выведен из эксплуатации для достижения любых целей по выбросам углерода), чтобы помочь компенсировать затраты на проект.Развитие возобновляемых источников энергии не должно ограничиваться кампусом. Существует множество вариантов развития за пределами площадки посредством соглашений о покупке электроэнергии (PPA) или покупки REC – финансирование.

Решения, связанные с взаимодействием с углеродными рынками для компенсации любых оставшихся выбросов, подробно описаны далее в этой главе, включая требования для приобретения законных компенсаций.

По данным Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК), чтобы ограничить повышение глобальной средней температуры по сравнению с историческими нормами до 2-2.4 градуса Цельсия (температура, при которой существует высокая вероятность катастрофических последствий), глобальные выбросы должны быть снижены на 50-85% по сравнению с уровнем 2000 года к 2050 году, при этом выбросы CO2 достигнут максимума до 2015 года. рекомендуется помнить об этом более широком контексте, инициируя сокращение выбросов как можно скорее, чтобы замедлить неблагоприятное воздействие парниковых газов (включая двуокись углерода и хлорфторуглероды), которые могут оставаться в атмосфере в течение нескольких столетий.

Чтобы помочь процессу установления целей, ваша группа планирования должна разработать исчерпывающий список возможных мер по предотвращению или сокращению выбросов ПГ из каждого из источников, включенных в кадастр ПГ. Затем группа планирования может оценить каждую стратегию снижения выбросов в соответствии со специфическими для учреждения критериями, установленными самой структурой. Примеры критериев, которые вы, возможно, захотите рассмотреть при оценке вариантов смягчения последствий, включают:

  1. Потенциал предотвращения или сокращения выбросов ПГ
  2. Гибкость как шаг к будущим мерам по сокращению выбросов
  3. Возврат инвестиций или финансовый эффект
  4. Возможность создания положительных и/или отрицательных социальных и экологических побочных эффектов
  5. Связь с другими потенциальными мерами и возможности синергетических мер
  6. Возможно увеличение масштаба в случае успеха
  7. Возможность привлечения студентов и преподавателей

После оценки мер можно определить их приоритет на основе тех же критериев и определить ранние действия.Во многих случаях ранние действия могут снизить затраты или обеспечить экономию. Чтобы облегчить финансирование мер по достижению климатической нейтральности, вы можете рассмотреть возможность создания механизмов для реинвестирования этих сбережений во вторичные и третичные меры, которые могут иметь более высокие первоначальные затраты.

Тщательный анализ мер по сокращению выбросов позволит вам предусмотреть возможные направления действий и установить цели, соответствующие Обязательству по скорейшему достижению климатической нейтральности, но при этом реалистичные, гибкие и доступные.

Оценка проекта

Оценка и ранжирование проекта — одна из наиболее важных частей плана смягчения последствий. В этом разделе обсуждаются приемы и методы выполнения этих задач.

Как правило, проекты по сокращению выбросов парниковых газов сравниваются – и могут быть перечислены в таблице в вашем плане – на этой основе:

  • Первоначальная стоимость проекта
  • Сбережения в долларах (если есть)
  • Окупаемость, рентабельность инвестиций (ROI), чистая приведенная стоимость (NPV) или внутренняя норма доходности (IRR)
  • Снижение содержания углерода
  • $/MTCO2e (эффективность сокращения выбросов)

Однако есть много других соображений, которые имеют значение при принятии решения о выборе проекта.К ним относятся:

  • Затраты/выгоды в течение жизненного цикла проекта, включая рассмотрение затрат на техническое обслуживание/экономии; влияние на безопасность, здоровье, комфорт или производительность; капитальный ремонт и др.
  • Наличие финансирования из различных источников, включая бюджеты университетских городков, займы, стимулы от правительства и коммунальных служб, а также гранты фондов
  • Связь с другими возможными мерами по энергосбережению или сокращению выбросов парниковых газов и возможностями синергии
  • Взаимодействие с государственными или региональными инициативами по снижению выбросов парниковых газов (например,грамм. Региональная инициатива по выбросам парниковых газов, затрагивающая электростанции мощностью 25 МВт и выше, работающие на ископаемом топливе, в 10 штатах Северо-Востока и Средней Атлантики)
  • Возможность увеличения масштаба
  • Возможность передачи другим проектам, школам или более широкому сообществу
  • Срок службы проекта
  • Академические и исследовательские воздействия
  • Ценность связей с общественностью
  • Организационные возможности для осуществления и управления проектом
  • Согласование с планом капитального развития кампуса, стратегическими и другими планами
  • Поддержка и энтузиазм заинтересованных сторон

Некоторые из приведенных выше критериев принятия решений не поддаются количественной оценке.Но сравнительная информация может быть отражена в комплексной матрице, позволяющей ранжировать проекты по соответствующим критериям. Вполне вероятно, что большинство или все вышеперечисленные факторы принятия решений можно было бы учитывать при всестороннем анализе жизненного цикла перспективных проектов и мер по снижению выбросов углерода.

Эффективность восстановления

Оценка проектов на основе эффективности сокращения выбросов парниковых газов является особенно эффективным способом определения приоритетов ваших действий. Это можно рассчитать путем деления стоимости проекта в течение всего срока службы (которая будет отрицательным числом в случае проектов, направленных на сокращение затрат) на количество парниковых газов, которое проект уменьшит, чтобы рассчитать $/MTCO2e.Значение эффективности сокращения даст стоимость (отрицательную или положительную) для сокращения одной метрической тонны углерода в рамках этого проекта. Это поможет вам сразу определить наименее затратные решения для сокращения выбросов. Проекты с низкой (или отрицательной) стоимостью за тонну, как правило, следует начинать раньше, чем более дорогие проекты (особенно если экономия затрат будет использована для реинвестирования в наиболее дорогостоящие проекты).

Разумной стратегией может быть только осуществление проектов, стоимость тонны которых ниже определенного порога.Например, если стоимость приобретения углеродной компенсации составляла 25 долларов за тонну, может быть принято решение о реализации только тех проектов на территории кампуса, которые стоят меньше этой суммы (в течение всего срока их действия). В этом случае, как только все проекты по снижению затрат и проекты с положительными затратами ниже порогового значения будут реализованы, оставшиеся выбросы будут сокращены за счет компенсационных закупок.

Изменение плана

Обязательства по углероду и климату требуют, чтобы подписанты пересматривали и повторно представляли план действий по борьбе с изменением климата не реже одного раза в пять лет.Ожидается, что подписавшие стороны пересмотрят и изменят (при необходимости) свои действия и цели по смягчению последствий с течением времени по мере изменения обстоятельств и появления новых правил, технологий и приоритетов.

Энергосбережение и энергоэффективность

Сжигание ископаемого топлива и последующее выделение углекислого газа — основная причина глобального потепления и изменения климата. Сжигание ископаемого топлива, включая его сжигание для производства покупной электроэнергии, также является основным источником выбросов парниковых газов в колледжах и университетах.Из этого следует, что первой и самой важной стратегией сокращения выбросов парниковых газов в кампусе является энергосбережение и повышение энергоэффективности, направленное на сокращение использования ископаемого топлива до минимума.

Производство и потребление энергии имеют социальные и экологические последствия. Энергосбережение позволяет избежать этих воздействий. Энергосбережение конечного использования имеет огромную силу, потому что единицы энергии, сэкономленные в точке использования, могут сэкономить во много раз больше энергии, если принять во внимание неэффективность производства и распределения энергии.

Вот ключевые компоненты эффективной программы энергосбережения в кампусе, которая сократит потребление энергии и выбросы парниковых газов в результате деятельности в кампусе:

  • Сильное руководство программой
    • Сотрудник по энергетике для разработки мер и проектов по энергосбережению и активизации всех усилий
    • Полная поддержка со стороны руководства объекта, коммерческого директора и президента
  • Расширенное энергопотребление
  • Агрессивная политика энергосбережения, которая касается:
    • Настройки температуры сезона отопления и охлаждения
    • Графики работы ОВКВ и вентиляторов зданий
    • Компьютерные операции и «зеленые вычисления»
    • Запрет на все лампы накаливания и галогенные торшеры (последнее также является вопросом безопасности)
    • Покупка энергии (включая покупку экологически чистой энергии)
    • Стандарты закупок энергоэффективности для различных типов оборудования — мы надеемся, что они превзойдут соответствие требованиям Energy Star
    • Улучшение использования пространства, чтобы избежать нового строительства или обогрева/охлаждения недоиспользуемого пространства
    • Стандарты энергоэффективности для нового строительства
    • Ограничения на использование переносных обогревателей
    • Энергетические практики в общежитиях и студенческих квартирах на территории кампуса
    • Политики для жилых устройств (например,грамм. ограничения нагрузки на комнату, запретить или ограничить использование холодильников, телевизоров, микроволновых печей и т. д.)
    • Периоды сокращения или закрытия кампуса, когда использование кампуса минимально
  • Эксплуатация задействованных объектов
    • Действующий комитет по энергосбережению на объектах, который проводит регулярные заседания и поощряется и наделяется полномочиями со стороны руководства объектов и кампуса, чтобы расширять границы и активно использовать все возможности энергосбережения
    • Комплексное внедрение бесплатных/недорогих оперативных мер – e.грамм. заданные значения температуры, время работы оборудования и часы пребывания в здании и т. д., которые выходят за рамки возможного, т. е. жалобы на риски
    • Адекватный уровень укомплектования персоналом объектов — особенно специалистов по ОВКВ, операторов тепловых и электростанций, механиков и электриков, чтобы физическая установка кампуса могла эффективно эксплуатироваться, а меры и проекты по энергосбережению могли реализовываться собственными силами
    • Периодический ввод в эксплуатацию всех существующих зданий для оптимизации энергоэффективности
    • Аттестация персонала объектов, которая оценивает приверженность персонала энергосбережению
    • Поощрение высокомотивированных сотрудников, выявляющих возможности для сохранения и реализующих меры по сохранению
  • Программа повышения энергоэффективности Smart Capital
    • Жесткие стандарты энергоэффективности для всех проектов реконструкции и капитального ремонта
    • Приоритизация проектов по энергосбережению и повышению эффективности
  • Преднамеренное нацеливание на энергоемкие системы
    • Конкретное, агрессивное, всестороннее нацеливание на наиболее энергоемкие и энергорасточительные здания и энергетические системы, например.грамм.:
      • Электрическое отопление
      • Большие системы вентиляции наружного воздуха (например, в лабораториях)
      • Вентиляторные системы, которые работают на полную мощность, когда фактическая занятость обычно намного меньше
      • Переохлаждение приточного воздуха в приточно-вытяжных установках до 55 градусов с последующим подогревом (в период охлаждения)
      • Теплоэлектростанции
  • Зеленые вычисления
    • Требовать, чтобы на всех компьютерах в кампусе были включены функции управления питанием и чтобы они отключались, когда офисы закрыты
    • Сопоставьте количество работающих компьютеров с фактической нагрузкой клиентов в компьютерных классах (например,грамм. большинство компьютеров следует выключать в периоды замедления)
    • Полное сотрудничество ИТ-отделов кампуса в проектировании и эксплуатации сетевых и общеуниверситетских компьютерных систем
    • Высочайшие стандарты эффективного проектирования ферм серверов
  • Стимулы для энергосбережения
    • Инновационные стратегии распределения затрат на энергию между потребителями энергии в кампусе или центрами затрат, чтобы существовали реальные долларовые стимулы для энергосбережения для жильцов зданий в кампусе
    • Устранение «разделенных стимулов», препятствующих полному сотрудничеству с программой энергосбережения
    • В системах колледжей и университетов, состоящих из нескольких школ, политика, которая позволяет полностью или частично сэкономить доллары, сэкономленные на энергосбережении, оставить школе, которая их добилась
  • Сверхэнергоэффективное планирование и экологичный дизайн для нового строительства
    • Планируйте семестры, когда наружный климат является наименее сложным, а связанные с погодой энергетические нагрузки здания, вероятно, будут меньше
    • Сокращение кондиционируемых площадей и отказ от нового строительства за счет консолидации операций и улучшения использования площадей кампуса
    • Когда необходимо новое строительство, стройте только самые энергоэффективные здания, чтобы снизить устаревшие затраты на электроэнергию и свести к минимуму потребность в модернизации энергосберегающих технологий в будущем
  • Документация о сбережениях
    • Ведите журнал для документирования проектов сохранения и экономии
    • Рекламируйте сбережения, чтобы получить поддержку и повысить осведомленность

Программы энергосбережения в кампусе могут быть усилены за счет участия в LEED-EB (Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании существующих зданий: эксплуатация и техническое обслуживание).LEED-EB — это рейтинговая система экологически чистых зданий, в которой особое внимание уделяется стратегиям энергоэффективности и использования возобновляемых источников энергии. Таким образом, если ваша школа будет добиваться сертификации LEED-EB для существующих зданий кампуса, рейтинговая система сосредоточит внимание на том, чтобы сделать эти здания более энергоэффективными.

Меры по энергосбережению

Стандартные методы энергосбережения и повышения энергоэффективности в коммерческих или административных зданиях хорошо известны подавляющему большинству руководителей университетских городков.Эти стратегии обсуждаются и объясняются во многих местах, в том числе в публикациях, доступных по адресу:

.

И на подобных веб-сайтах, поддерживаемых Министерством энергетики США:

Вот список некоторых мер по энергосбережению, которые можно использовать в зданиях кампуса:

  • Улучшение оболочки здания
    • Герметизация от атмосферных воздействий/инфильтрации
    • Повышенная изоляция
    • Замена окна с высокими эксплуатационными характеристиками
    • Светоотражающая оконная пленка с низким коэффициентом излучения (для уменьшения нежелательного проникновения солнечного света летом и увеличения коэффициента теплопередачи окон зимой)
  • Освещение
    • «Делампирование», т.е.д., постоянное выключение/отключение ненужных светильников
    • «Замена ламп», т. е. замена неэффективных осветительных приборов или ламп на высокоэффективные светильники/лампы.
      • Преобразование светильников/ламп Т-12 в Т-8 или Т-5
      • Relamp 32 Вт Т-8 с лампами Т-8 28 Вт
      • Устранение ламп накаливания
      • Преобразовать все выходное освещение в светодиоды или фотолюминесцентные вывески, не требующие электричества
      • Остерегайтесь переоснащения непрямым освещением — хотя это эстетически приятно, может потребоваться больше светильников и большая мощность для достижения сопоставимых уровней освещения
    • Увеличить использование рабочего освещения, чтобы уменьшить общее освещение без ущерба для производительности
    • При переходе на освещение T-8 или T-5 от T-12 спроектируйте более низкие уровни освещения (измеряемые в фут-свечах), поскольку новые лампы обеспечивают более качественное освещение и кажутся человеческому глазу ярче, чем при измерениях в фут-свечах. предложил бы
    • Улучшить управление освещением
      • Датчики присутствия
      • Таймеры (автономные или с системой управления энергопотреблением/с EMS-интерфейсом)
      • Датчики и элементы управления для сбора дневного света, включая простые фотоэлементы
    • Преобразование наружного освещения в натриевое или светодиодное освещение высокого давления
    • Исключение/уменьшение декоративного наружного освещения
    • Рассмотрим светодиоды для общего внутреннего и наружного освещения
    • Рассмотрим наружные светодиодные светильники на солнечных батареях
    • Требуются белые или почти белые краски для стен для максимальной светоотражающей способности, чтобы можно было достичь адекватного уровня освещения при минимальной мощности освещения
    • При ремонте помещений спроектируйте новое освещение таким образом, чтобы подключенная осветительная нагрузка составляла менее 1.0 ватт на квадратный фут
  • Котлы
    • Замена старых котлов новыми высокоэффективными котлами
    • Запасные бойлеры не должны иметь слишком большие размеры
    • Модернизация котлов с горелками с регулируемым пламенем
    • Рассмотрите возможность использования нескольких высокоэффективных модульных котлов для повышения эффективности за счет лучшего согласования нагрузок по нагреву горячей воды
    • Рассмотреть возможность замены котлов когенерационными установками (которые производят как электричество, так и тепло)
    • Управление температурой воды на выходе из котла с сбросом температуры наружного воздуха, чтобы котел не нагревал воду выше необходимой
    • Модернизация котлов с рекуперацией тепла дымовых газов
  • Чиллеры
    • Замена старых чиллеров новыми высокоэффективными чиллерами, кривая эффективности которых лучше всего соответствует вашему профилю нагрузки
    • Запасные чиллеры не превышают размер
    • Имейте в виду, что модернизация освещения снизит нагрузку на охлаждение и, следовательно, требования к мощности чиллера
    • Работа с максимальной эффективностью (регулируя расход воды, нагрузку, температуру воды в конденсаторе/испарителе и т. д.).)
    • Замена старых градирен новыми высокоэффективными градирнями
  • Кондиционер
    • Замена старого оборудования переменного тока моделями с максимальной эффективностью
    • Прекратить использование неэффективных оконных блоков
    • Уменьшить количество часов работы переменного тока
    • В менее влажном климате остановите или значительно уменьшите переохлаждение воздуха (например, до 55 градусов), а затем повторный нагрев, чтобы контролировать влажность в течение сезона охлаждения
    • Если в зданиях с системами переменного объема воздуха требуется осушение, попробуйте переохладить приточный воздух, чтобы удалить влагу, и уменьшить объем воздуха, чтобы снизить потребность в энергии повторного нагрева
    • Регулярно очищайте охлаждающие змеевики
    • Максимальное использование «естественного охлаждения» с циклом экономайзера и датчиками энтальпии
    • Используйте открытые окна и пассивное охлаждение, когда нет необходимости в механическом кондиционировании воздуха
    • Закройте все окна, когда работает кондиционер
    • В сухом климате рекомендуется использовать испарительное охлаждение
    • Во влажных зонах рассмотрите возможность осушительного охлаждения
  • Контроль температуры
    • Уменьшить настройки температуры зимой
    • Увеличьте настройки температуры летом
    • Максимальное снижение температуры в ночное время, выходные и праздничные дни
    • Установка защищенных от несанкционированного доступа или удаленных термостатов
    • Дистанционное управление температурой помещения с помощью систем управления энергопотреблением
    • Если требуются термостаты, контролируемые жильцами, ограничьте диапазон регулировки, чтобы обеспечить соответствие политике температуры в кампусе
  • Двигатели, вентиляторы и насосы
    • Корректировка графика работы для минимизации часов работы (периодически пересматривайте и обновляйте)
    • Замена старых двигателей, насосов и вентиляционных установок на более эффективные
    • Управляющие двигатели вентиляторов и насосов с частотно-регулируемым приводом (VSD)
    • Эксплуатация преобразователей частоты с максимально допустимым динамическим диапазоном; меняться в зависимости от времени суток и занятости; также различаются в зависимости от сезона
    • Преобразование систем вентиляторов с постоянным расходом воздуха в системы с переменным расходом воздуха (VAV)
    • Полностью закрыть заслонки наружного воздуха во время цикла утреннего прогрева
    • Уменьшить интенсивность вентиляции наружного воздуха в соответствии с фактическим количеством людей за счет использования приводов с регулируемой скоростью, регулируемых настроек заслонки наружного воздуха, датчиков CO2 и вентиляции с регулированием по потребности
    • Сокращение ненужной перекачки за счет отказа от трехходовых перепускных клапанов
  • Лабораторная вентиляция и вытяжные шкафы
    • Переход на программу обучения «зеленой химии», которая не требует вытяжных шкафов или вентиляции с наружным воздухом
    • По возможности отключите 100% системы вентиляции с наружным воздухом, например.грамм. в учебных лабораториях, когда занятия не проводятся; приточные вентиляторы, связанные с отключением или замедлением работы
    • Вывод из эксплуатации/удаление ненужных вытяжных шкафов и уменьшение объема наружного воздуха в системе вентиляции
    • Устраните ненужные вытяжные шкафы, используя вентилируемые шкафы для хранения вместо вытяжных шкафов для хранения химикатов
    • Модернизация систем вытяжной вентиляции с постоянным расходом воздуха для обеспечения переменного расхода воздуха
    • Модернизация обычных вытяжных шкафов вытяжными шкафами с низким расходом и уменьшение объемов наружного воздуха
    • Модернизация этих систем рекуперацией тепла
  • Рекуперация тепла
    • Круговые петли
    • Тепловые колеса
    • Тепловые трубки
    • Осушающие колеса
    • Воздухо-воздушные теплообменники
  • Плавательные бассейны/бассейны
    • Установка накрытий для бассейнов (они значительно уменьшают испарение воды в бассейне, уменьшая нагрузку на нагрев бассейна и бойлеры, а также потребности в вентиляции наружного воздуха и обогреве помещений; накрытия для бассейнов также позволяют избежать химической обработки воды)
    • Использование высокоэффективных котлов для нагрева воды в бассейне
    • Ограничить вентиляцию плавательного бассейна до уровня, необходимого в соответствии с кодом
    • .
    • Если кодовые требования к вентиляции наружного воздуха кажутся чрезмерными в конкретном приложении, рассмотрите возможность подачи заявки на изменение кода для снижения скорости вентиляции в соответствии с требованиями энергоэффективности, безопасности и надлежащего контроля влажности
    • Установка рекуперации тепла
  • Системы управления энергопотреблением (EMS)
    • Переключение на системы прямого цифрового управления (DDC)
    • Приобретайте системы скорой медицинской помощи, которые легко программировать (чтобы возможности программирования могли быть полностью использованы персоналом учреждения)
    • Полностью обучить персонал, работающий с системами DDC и EMS, чтобы они могли работать с этим оборудованием с максимальной эффективностью
    • Использование и оптимизация использования программ энергосбережения EMS, e.грамм.,
      • Оптимальный пуск/останов
      • Ночной режим
      • Снижение спроса
      • Дистанционное программируемое управление освещением
  • Переключение топлива
    • Рассмотреть возможность перевода электрических систем отопления помещений и водяного отопления на природный газ
  • Системы обратной связи информации
    • Доступные дисплеи, показывающие использование и экономию энергии, могут оказать существенное влияние на поведение при потреблении энергии

Оценка возможностей для когенерации на природном газе и перехода от электрического отопления к природному газу требует другого мышления, когда вашей конечной целью является сокращение углеродного следа (в отличие от простого снижения затрат на энергию).В то время как коген и переход на другое топливо обычно рассматриваются как методы повышения общей эффективности, в вашем кампусе эти меры могут уменьшить или увеличить ваш углеродный след в зависимости от углеродоемкости покупаемой вами электроэнергии, поэтому это требует анализа.

Стремление к «глубокой консервации»

Чтобы добиться значительного сокращения выбросов парниковых газов, колледжи и университеты должны иначе относиться к энергосбережению в своих кампусах. Нужен не просто эффективный кампус, а сверхэффективный.Это означает не просто сохранение, а то, что можно было бы назвать «глубоким сохранением». Даже кампусы, которые уже провели обширную модернизацию энергосистемы и имеют образцовые программы энергосбережения, должны сделать больше. Если вы уже снизили потребление энергии в зданиях кампуса на 25%, попробуйте еще на 10, 20 или 25%. Нельзя почивать на лаврах, особенно если предполагается серьезное сокращение выбросов парниковых газов.

Чтобы определить передовые стратегии, методы и продукты для достижения глубокой консервации, ваш отдел объектов кампуса может захотеть объединиться с заинтересованными преподавателями и студентами, а также с одним или двумя экспертами-консультантами и сосредоточиться на одном или нескольких зданиях кампуса, чтобы определить, что возможно.Возможно ли сократить потребление энергии на 40 или 50%, сохранив при этом пригодный для жизни и функциональный учебный корпус? Хотя строительство новых зданий с очень низким энергопотреблением возможно, самой большой и важной проблемой для большинства учреждений является выяснение того, как значительно сократить потребление энергии в существующих зданиях. Серьезное отношение к климату в кампусе — ваш повод попробовать.

Конечно, в какой-то момент наши усилия упрется в пределы того, что можно сделать в существующих зданиях, и не будет больше практических вариантов модернизации, которые можно было бы исследовать или использовать.Однако в большинстве случаев возможностей предостаточно.

Когенерация

Когенерация или «комбинированное производство тепла и электроэнергии» является вариантом для тепловых или электростанций, работающих на угле, нефти, природном газе или биомассе. Когенерация – это одновременное производство электроэнергии и тепла, что повышает эффективность использования топлива. Для производства электроэнергии и тепла можно использовать различные технологии, включая турбины и двигатели внутреннего сгорания с рекуперацией тепла.

Когенерация, как правило, является наиболее рентабельной, когда цена покупаемой электроэнергии (которую можно избежать за счет собственного производства) относительно высока, а цена топлива, используемого когенератором, относительно низка.

Наиболее рентабельными когенными установками являются те, где существует постоянный круглогодичный спрос на всю электроэнергию и тепло, которые может производить когенерационная установка. Таким образом, важно, чтобы электрическая и тепловая мощность когенератора соответствовала нагрузке кампуса на почасовой основе. Чтобы обеспечить адекватную тепловую нагрузку в летние месяцы, на некоторых объектах используются абсорбционные чиллеры, которые используют тепло для производства охлажденной воды для кондиционирования воздуха.

В некоторых регионах местные электроэнергетические компании могут дискриминировать когенерацию, поскольку они рассматривают любой вид самостоятельного производства электроэнергии как прямую конкуренцию за электроэнергию, которую они могут производить, распределять и продавать.Коммунальное предприятие может отговорить своих клиентов от установки и использования когенерации, навязывая тариф или структуру ставок, которая устанавливает высокие затраты на «резервную мощность», которая потребуется когенерационным объектам всякий раз, когда их когенерационные установки выходят из строя или останавливаются на техническое обслуживание. Эти карательные тарифы можно отменить путем лоббирования государственных комиссий по коммунальным предприятиям или законодательных собраний штатов. Тарифов также можно полностью избежать путем отключения от электросети (иногда называемого «изолированием»), хотя это, как правило, очень дорогое предложение, поскольку необходимо резервное оборудование, чтобы гарантировать работу, когда некоторые блоки отключены.

Несмотря на то, что когенерационная установка надлежащего размера обычно очень энергоэффективна, внедрение когенерации в любом конкретном колледже или университете может уменьшить или увеличить углеродный след школы – в зависимости от (а) углеродоемкости топлива, используемого для когенерации, и (б) углеродоемкости интенсивность покупной электроэнергии заменяет когенерационная электроэнергия.

Альтернативы ископаемому топливу

Какие виды топлива помимо ископаемого топлива существуют для отопления или электростанций университетских городков? Более безопасные для климата варианты включают биомассу, свалочный газ и геотермальную энергию.

Биомасса

Топливо из биомассы состоит из органических материалов, таких как древесная щепа, овсяная шелуха, кукурузная шелуха и т. д. Поиск долгосрочного надежного поставщика с достаточным количеством топлива из биомассы для работы отопительных или электростанций в кампусе может оказаться непростой задачей. Обеспечение устойчивого производства биомассы также является сложной задачей. Другими проблемами, связанными с биомассой, являются относительно низкая теплоемкость биомассы (требующая больших объемов топлива), потребность в специальном оборудовании для обработки, а также выбросы в атмосферу и зольные отходы.Однако решение последних должно быть не сложнее, чем использование угля.

Биомасса является не только возобновляемой, но и теоретически углеродно-нейтральной, поскольку углерод, выбрасываемый в атмосферу при сжигании биомассы, может быть уловлен и выделен в новые топливные культуры из биомассы по мере роста этой биомассы. Устойчивая биомасса предполагает, что годовое производство биомассы равно потреблению и осуществляется без ущерба для окружающей среды, т.е. вырубка лесов. Поскольку некоторые входы ископаемого топлива, как правило, связаны с выращиванием, сбором, измельчением и транспортировкой топлива из биомассы, можно утверждать, что биомасса на самом деле не является углеродно-нейтральной, несмотря на то, что ее часто считают таковой.Расчет чистых выбросов углерода в течение жизненного цикла при производстве тепла или электроэнергии на основе биомассы был бы отличным проектом для студентов и преподавателей.

Устойчивая биомасса может включать отходы, такие как древесные отходы мебельных фабрик, обрезки городских деревьев или чистую древесину, извлеченную из потока твердых бытовых отходов, а также отходы сельскохозяйственных культур. В то время как промышленность по переработке отходов в энергию иногда утверждает, что обычные твердые бытовые отходы являются приемлемым топливом из биомассы, экологи не считают их таковыми из-за грязных выбросов в атмосферу и токсичных побочных продуктов твердых отходов, образующихся при их сжигании, а также из-за того, что сжигание твердых бытовых отходов отходы обычно подрывают муниципальные программы утилизации.

Прежде чем приступить к реализации планов по переходу на отопление кампусов биомассой или выработку электроэнергии, необходимо провести исследование наличия топлива. Хотя для проведения этого исследования можно нанять консультанта, оно может стать отличным проектом для студентов при поддержке преподавателей и персонала, занимающегося управлением объектами. Студенты могли изучить чистую доступность подходящих ресурсов биомассы на заданном расстоянии от кампуса. В этом исследовании будут изучены существующие ресурсы, а также потенциальные ресурсы биомассы, если рынок биомассы будет создан спросом на предлагаемом вами предприятии.Учащиеся могут определить устойчивые методы ведения лесного хозяйства или растениеводства, которые ваша школа может потребовать для закупок биомассы, включая рассмотрение передового опыта Лесного попечительского совета. Если вы продолжите работу с заводом по производству биомассы, как только он будет запущен и запущен, студенты смогут изучить цепочку поставок, чтобы определить и оценить, что на самом деле происходит на местах.

В то время как перевод вашей теплоэлектростанции с ископаемого топлива на биомассу может быть долгосрочной стратегией из-за связанных с этим затрат, в то же время – в зависимости от типа котла – возможно совместное сжигание биомассы и, таким образом, сокращение выбросов парниковых газов. выбросы.Совместное сжигание обычно включает замену сжигания ископаемого топлива на совместное сжигание биомассы и ископаемого топлива.

Свалочный газ

Свалочный газ – это метан, образующийся при разложении мусора на свалках. Поскольку метан является мощным парниковым газом, который по массе и за 100-летний период имеет потенциал глобального потепления более чем в 20 раз больше, чем двуокись углерода, важно, чтобы он не выбрасывался в атмосферу. Системы сбора могут быть установлены на свалках для сбора метана.Затем его очищают и часто сжигают на месте для выработки электроэнергии или тепла и электричества. Свалочный метан также может быть доставлен в другое место по трубопроводу. При сжигании свалочного газа образуется двуокись углерода, а также предотвращается выброс метана, что приводит к чистому сокращению выбросов парниковых газов. Хотя свалочный газ доступен не во всех кампусах колледжей, он может быть подходящим топливом для электростанций кампуса или любых котлов или когенераторов, работающих на природном газе.

Технологии возобновляемых источников энергии

Сохранение и эффективность могут привести нас далеко, но не до конца.Даже после того, как мы снизим нашу энергетическую нагрузку до минимума, нам все равно придется восполнить оставшуюся нагрузку какой-либо формой энергии. Для достижения климатической нейтральности или значительного сокращения выбросов парниковых газов кампусы должны будут в максимально возможной степени перейти на безуглеродные технологии возобновляемых источников энергии — солнечную, ветровую, биомассу, геотермальную и гидроэнергию (хотя последняя в значительной степени задействована в большинство регионов). Мы можем либо построить мощность возобновляемых источников энергии в кампусе, либо купить зеленую энергию. В этом разделе обсуждаются возобновляемые источники энергии на территории кампуса для приложений, не связанных с отоплением или электростанцией.

Солнечные фотоэлектрические батареи

Во многих кампусах устанавливаются фотоэлектрические (PV) солнечные батареи. Хотя фотоэлектрические системы редко бывают такими же рентабельными, как энергосбережение, они становятся более рентабельными, когда обычные тарифы на электроэнергию высоки, а правительство штата или местные коммунальные службы предлагают достаточные стимулы.

Очевидно, что количество доступного солнечного света является еще одним важным фактором, хотя фотоэлектрические системы могут хорошо работать во всех регионах. Там, где меньше солнца, требуется больше солнечных панелей для удовлетворения заданной нагрузки.Это увеличивает стоимость и увеличивает срок окупаемости, но это работает. Там, где снег может покрывать панели в зимние месяцы, панели можно наклонить, чтобы сбросить снег, или мощность фотоэлектрической батареи может быть пропорционально снижена, чтобы учесть несколько недель или месяцев, когда мощность снижается. Производительность объединенных в сеть фотоэлектрических систем обычно измеряется годовой выработкой электроэнергии, и большая часть производства фотоэлектрических систем приходится на более солнечные летние месяцы, когда дни длиннее и облачность меньше. В районах, где зимние дни холодные и ясные, использование панелей для ловли рыбы в этих условиях становится более важным.В то время как зимой мощность будет меньше, фотоэлектрические панели на самом деле имеют более высокую эффективность преобразования солнечного света в электричество в холодном состоянии.

Существует множество финансовых моделей для установки фотоэлектрических систем на территории кампуса. Ваша школа может спроектировать, приобрести и установить собственную систему, как правило, при технической помощи консультанта или поставщика. Относительно высокая стоимость и длительная окупаемость такого рода инвестиций могут быть смягчены стимулирующими долларами, которые снижают первоначальную или «первоначальную стоимость» системы. Другая стратегия финансирования состоит в том, чтобы включить стоимость солнечной энергетической системы в более крупную самофинансируемую программу энергосбережения и, по сути, позволить мерам по энергосбережению (и долларовой экономии, которую они дают) оплачивать солнечную энергию.

Солнечная энергетическая система может быть установлена ​​на территории кампуса на основании соглашения о покупке электроэнергии (PPA) с поставщиком электроэнергии из возобновляемых источников, который установит и будет владеть фотоэлектрической системой, расположенной на территории кампуса. PPA обязывает школу покупать электроэнергию у фотоэлектрической системы в течение нескольких лет по ставкам, установленным контрактом. Основным преимуществом такой договоренности является то, что школа не несет ответственности за установку, эксплуатацию, техническое обслуживание или стоимость фотоэлектрической системы. Кроме того, эта договоренность может позволить поставщику энергии воспользоваться налоговыми льготами, которые могут быть недоступны для кампуса.

Максимальная мощность фотоэлектрических батарей приходится на полдень в жаркие летние дни – как раз в то время, когда региональные сети во многих районах находятся под нагрузкой из-за высокой нагрузки на кондиционирование воздуха. В это время почасовые тарифы на электроэнергию могут быть намного выше средних тарифов. Это совпадение предполагает, что анализ экономической эффективности фотоэлектрических систем должен быть достаточно сложным, чтобы учитывать дополнительную экономию долларов, связанную с отказом от очень дорогого традиционного электричества. Фотоэлектрические массивы также могут снизить пиковый спрос и плату за пиковый спрос.Простая окупаемость фотоэлектрических проектов, как правило, длительна, хотя учет этой дополнительной экономии несколько сократит ее.

Чтобы требовать сокращения выбросов CO2 от фотоэлектрической системы, принадлежащей кампусу и управляемой, или от фотоэлектрической PPA, вы должны владеть сертификатами возобновляемой энергии или REC, связанными с выходной мощностью вашей системы. В случае фотоэлектрической системы, которой владеет ваш кампус, это означает «вывод на пенсию», а не продажу ее. В случае фотоэлектрической системы, установленной в соответствии с соглашением о покупке электроэнергии, чтобы требовать сокращения выбросов CO2, ваша школа должна купить REC, произведенные фотоэлектрической системой.Покупка REC может быть дополнением к покупке фактической мощности, вырабатываемой массивом.

Другие варианты солнечной энергии

Другие варианты солнечных батарей на территории кампуса включают:

  • Пассивная солнечная энергия
  • Дневной свет
  • Солнечная горячая вода

Мало того, что все три из этих технологий могут быть рассмотрены для нового строительства, все три могут быть либо запущены в работу, либо установлены в существующих зданиях. Например, у вас уже могут быть здания с комнатами или коридорами с большими окнами, выходящими на южную сторону, которые пропускают солнечный свет в зимние месяцы.Теперь это усиление может доставлять неудобства, вызывая локальный перегрев. Жильцы здания могут бороться с этим солнечным светом с помощью опущенных штор. Ваш обслуживающий персонал, возможно, решил проблему, установив отражающую пленку на окна, чтобы предотвратить попадание солнечного света в здание. Альтернативным подходом было бы позволить солнечному свету проходить через окна и заставить это тепло работать, установив тепловую массу, чтобы сохранить ее для использования позже в течение дня, или модифицировав систему ОВК так, чтобы тепло улавливалось, транспортировалось и использовалось в другом месте. часть здания.Студенты, изучающие инженерное дело или архитектуру, могут захотеть изучить варианты пассивного или активного солнечного отопления для такого типа здания кампуса в качестве классного или волонтерского проекта.

Как и в случае с дневным освещением, у вас уже могут быть помещения с дневным освещением, но вы не используете их возможности экономии энергии из-за неадекватного контроля за электрическим освещением. Установка фотоэлементов или датчиков может быть достаточным для отключения электрического освещения, когда дневного света от солнца достаточно для освещения этих помещений.Персонал учреждения или студенты могут осмотреть кампус, чтобы найти возможности такого рода.

Солнечные системы горячего водоснабжения могут быть более рентабельными, чем фотоэлектрические солнечные электрические системы, но, как правило, менее распространены. Это почему? Возможно, это связано с тем, что установить трубопровод сложнее, чем проводку, и в конечном итоге требуется больше обслуживания солнечных систем горячего водоснабжения. Может быть, это потому, что доступно меньше стимулов. Кроме того, в отличие от фотоэлектрических систем (производительность которых всегда может быть использована зданием, на котором она установлена, или местной распределительной сетью, к которой она подключена), солнечные системы горячего водоснабжения должны точно соответствовать ежедневному производству горячей воды с ежедневным спросом на горячую воду.И потребности в горячей воде могут не совпадать с тем временем, когда солнечные системы горячего водоснабжения легко производят горячую воду. В большинстве университетских городков спрос на горячую воду в основном возникает осенью, зимой и ранней весной, когда идут осенний и весенний семестры. Однако во многих частях страны солнечная энергия не идеальна в течение большей части этого периода: солнце находится низко в небе, дни короткие, и может быть много облаков или снега. Кроме того, в то время как большинство зданий кампуса имеют большие потребности в электричестве, не все здания кампуса имеют достаточную нагрузку на горячую воду, чтобы оправдать солнечную систему горячего водоснабжения.Здания с потребностью в горячей воде выше среднего включают спортивные сооружения, студенческие общежития и предприятия общественного питания.

Несмотря на то, что горячее водоснабжение, получаемое с помощью солнечной энергии, представляет определенные трудности, это вполне жизнеспособный вариант для кампусов, заинтересованных в демонстрации использования солнечной энергии. Если «первоначальная стоимость» такой системы пугает, подумайте о заключении договора о покупке электроэнергии с поставщиком солнечной энергии, который будет строить, владеть и эксплуатировать «вашу» солнечную систему горячего водоснабжения, одновременно продавая вам свою мощность горячей воды. Студенты и преподаватели могут даже изучить возможность использования солнечной технологии горячего водоснабжения для сезонного хранения солнечной энергии – сбора и хранения солнечного тепла, собранного солнечным летом, для использования в холодную пасмурную зиму.

Энергия ветра

Некоторые колледжи и университеты установили ветряные турбины на территории кампуса или рядом с ним, чтобы частично удовлетворить свои потребности в электроэнергии. Огромный размер наиболее эффективных турбин, т. е. турбин коммунального масштаба, лопасти которых достигают высоты 400 футов, делает их «вне масштаба» остальной части кампуса. Эти гигантские турбины часто лучше подходят для установки на периферии большого кампуса или на окраине кампуса. Некоторые кампусы могут владеть отдаленной собственностью, и это также может быть рассмотрено для установки ветряных турбин, хотя в этом случае доставка электроэнергии в кампус может потребовать дополнительных затрат на доставку.Как правило, с финансовой точки зрения выгодно устанавливать ветроэнергетические мощности на стороне электросчетчика на территории кампуса.

Существует множество вариантов финансирования ветряных турбин — от владения кампусом до покупки мощности местной турбины по договору о покупке электроэнергии — каждый со своими преимуществами и недостатками. Если ваш кампус занимается ветровой энергетикой, важно разработать свой проект, чтобы воспользоваться преимуществами федеральных и государственных стимулов, налоговых льгот и тарифных механизмов, которые в настоящее время действуют и разрабатываются для продвижения энергии ветра, а также других технологий возобновляемой энергии. .

Как и в случае с фотоэлектрическими электростанциями, кампус должен владеть REC, вырабатываемыми турбинами, чтобы получить право на получение электроэнергии без выбросов парниковых газов, хотя, по иронии судьбы, именно введение электроэнергии от турбины (а не REC) фактически меняет сочетание поколения от загрязняющих ископаемых видов топлива.

Геотермальная

Геотермальная энергия принимает множество различных форм. Например, в некоторых местах можно получать горячую воду или пар через глубокие колодцы и использовать эту тепловую энергию для непосредственного обогрева зданий или выработки электроэнергии.В то время как некоторые колледжи и университеты могут использовать этот возобновляемый ресурс, большинство не могут. Но все школы могут рассмотреть возможность использования геотермальных или геотермальных систем отопления и охлаждения с тепловым насосом. Обычно они применяются к отдельным зданиям, но они также могут обслуживать целые кампусы и устранять необходимость в центральных электростанциях.

Системы геотермального теплового насоса (GSHP) полагаются на более или менее постоянную температуру земли ниже линии промерзания и способность земли накапливать и выделять тепло.Конечно, эти системы также полагаются на тепловые насосы, которые представляют собой механические устройства, использующие газообразный хладагент, компрессоры, расширительные клапаны, а также змеевики испарителя и конденсатора для перемещения тепла из одного места в другое. Тепловые насосы заставляют работать холодильники, морозильники, кондиционеры и осушители воздуха.

Системы GSHP передают тепло в землю и из земли (в зависимости от сезона) либо по системе трубопроводов с открытым контуром, которая извлекает и повторно нагнетает грунтовые воды, либо по системе трубопроводов с замкнутым контуром, которая герметизирована и содержит смесь воды и гликоля для предотвратить его замерзание.Тепло передается в систему подземного контура или из нее с помощью теплообменников, которые также подключены к одному или нескольким контурам водопровода внутри здания. Тепловые насосы подключаются к этим внутренним контурам, извлекая или отводя в них тепло – в зависимости от того, работают ли тепловые насосы в режиме нагрева или охлаждения. Внутреннее пространство здания нагревается или охлаждается теплым или холодным воздухом, который вырабатывается тепловым насосом и подается в каждую комнату по воздуховоду.

Системам

GSHP требуется электричество для работы обычных насосов, тепловых насосов (которые содержат компрессоры с электрическим приводом) и вентиляторов.Если эта энергия представляет собой обычную электроэнергию, поставляемую из сети, то GSHP следует рассматривать как технологию энергоэффективности. С другой стороны, если электричество поступает от ветряных турбин или другого возобновляемого источника энергии, то система GSHP является примером технологии возобновляемых источников энергии, обеспечивающей безуглеродное отопление и охлаждение. Этот последний подход делает возможными новые здания с нулевым потреблением энергии и выбросами углерода.

Транспортные решения

Для подписавших организаций климатическая нейтральность определяется как сокращение, устранение или компенсация выбросов парниковых газов, связанных с эксплуатацией транспортных средств; студенты, преподаватели и сотрудники добираются до работы; и деловые авиаперелеты.Даже школы, которые не взяли на себя обязательство бороться с этими выбросами, будут заинтересованы в их минимизации наряду с другими воздействиями на окружающую среду, общество и здоровье населения, связанными с этой деятельностью, связанной с кампусом. Из этих трех поездок на работу обычно приходится самый большой углеродный след. Значительное сокращение этих выбросов представляет собой огромную проблему.

Транспортные средства и кампусные автобусы

Управляющие предприятиями и персонал могут бороться с выбросами парниковых газов, связанными с транспортными средствами, различными способами, включая:

  • Покупка только самых экономичных автомобилей
  • Выбор наиболее экономичного автомобиля, соответствующего задаче
  • Использование транспортных средств, работающих на альтернативных видах топлива, таких как электричество, биодизель или сжатый природный газ, когда это возможно
  • Внедрение политик по сокращению пробега транспортных средств
  • Реализация политики бездействия

Последнее является проблемой в кампусах, где сотрудники учреждений оставляют свои автомобили включенными большую часть дня в очень холодные зимние месяцы, чтобы им было тепло и комфортно, даже если они водят их всего несколько минут в день.Вы можете увидеть, происходит ли это, путем непосредственного наблюдения или анализа данных о пробеге автомобиля и заправках (если эта информация хранится в вашем хозяйственном подразделении). Если зимние мили на галлон падают до однозначных цифр, это может быть связано с чрезмерным холостым ходом.

Кампусы могут иметь привычку покупать автомобили с низким расходом топлива по разным причинам. Например, можно ошибочно предположить, что весь персонал объектов должен передвигаться на грузовиках или полноприводных автомобилях. Или для государственных школ может оказаться, что эти неэкономичные автомобили находятся на государственном контракте по сниженным ценам, что поощряет их покупку, даже если они не нужны и вредны для окружающей среды.Неуместные стимулы, подобные этим, должны быть обращены вспять. В целом, препятствия для покупки автомобилей с высокой топливной экономичностью (и последующего вождения на них как можно меньше) необходимо устранять и преодолевать.

Электромобили, даже те, которые питаются от региональной электросети, которая не особенно чиста, как правило, менее углеродоемки, чем стандартные автомобили с бензиновым двигателем. Небольшие электродвигатели типа GEM лучше подходят для более теплого климата или для использования только летом в кампусах с холодными зимами. Персонал учреждения также может ездить на велосипедах на собрания в другие части кампуса, если дресс-код не будет слишком жестким.Ношение неформальной одежды также позволяет меньше кондиционировать воздух — еще одно преимущество для вашего «низкого уровня выбросов углерода».

Использование биодизеля для автопарка вызывает некоторые вопросы. Помните, что биодизельное топливо B20 состоит только из 20% биодизеля и 80% из обычного дизельного топлива, и даже биодизельная часть, вероятно, не полностью безуглеродна, потому что ископаемое топливо было использовано при его производстве или доставке. Желателен переход на биодизельные смеси с более высоким содержанием биодизеля, хотя это может быть проблематично в более холодном климате из-за повышения вязкости биодизеля при понижении температуры.Одним из решений может быть использование B100 (100% биодизель) в летние месяцы и переход на B20 в более холодную погоду.

Биодизель хорошо подходит для кампусных автобусов, а также для более крупных транспортных средств. В то время как большинство подразделений колледжей и университетов не будут заинтересованы в производстве собственного биодизеля (поскольку это дополнительная задача, и они, вероятно, уже испытывают нехватку персонала), к некоторым из них обратились студенты, заинтересованные в том, чтобы увидеть, как жир из отходов фритюрниц общественного питания в кампусе превращается в биодизель. для управления кампусными автобусами или транспортными средствами.Создание небольшого предприятия по производству биодизеля в кампусе имело бы большое образовательное значение. Его могут спроектировать, эксплуатировать и контролировать студенты, возможно, специализирующиеся в области химического машиностроения, под наблюдением преподавателей и оборудования.

Перевод транспортных средств на сжатый природный газ обычно требует установки заправочной станции СПГ на территории кампуса или в непосредственной близости от него. Это может быть дорогостоящим мероприятием, хотя оно может субсидироваться государственными энергетическими ведомствами, которые продвигают автомобили, работающие на альтернативных видах топлива, или местными газовыми компаниями, заинтересованными в продаже большего количества природного газа.Можно приобрести автомобили, работающие на сжатом природном газе, или существующие автомобили с бензиновым двигателем можно переоборудовать на сжатый природный газ. Кампусные автобусы также могут работать на сжатом природном газе. Если кампусные автобусы предоставляются по контракту сторонним поставщиком, то можно разработать новую формулировку контракта, указав, что должно использоваться альтернативное топливо. Эту новую формулировку можно будет использовать в следующий раз, когда автобусная служба кампуса будет участвовать в торгах. Эксплуатация автомобиля, грузовика или автобуса на сжатом природном газе снизит выбросы парниковых газов примерно на 25% по сравнению с работой на бензине. Использование транспортных средств, работающих на КПГ, может привести к существенной экономии затрат на топливо (по сравнению с автомобилями, работающими на бензине), но это преимущество исчезает, когда цены на бензин низкие, а цены на природный газ высокие.

Поездка на работу

Самая большая транспортная проблема — это поездки на работу. В большинстве колледжей и университетов преобладают пассажиры, которые обычно прибывают и уезжают из кампуса в одноместных транспортных средствах, многие из которых имеют плохую экономию топлива. Поездка студентов, преподавателей и сотрудников может составлять до многих миллионов миль в год в крупных школах и, таким образом, составлять значительную часть углеродного следа кампуса.

Вот несколько стратегий по сокращению поездок на работу и их воздействия на выбросы парниковых газов:

  • Создать эффективную программу вариантов транспортировки
    • Повышение осведомленности об альтернативных видах транспорта
    • Включить обмен сообщениями с выписками о выставлении счетов за разрешения на парковку в кампусе
    • Предоставление альтернативы поездкам на работу с одним автомобилем/грузовиком
    • Поощрять использование высокоэффективных транспортных средств, когда неизбежны поездки на автомобиле или грузовике
    • Предоставление стимулов для использования альтернатив одноместным транспортным средствам (SOV)
  • Увеличение использования общественного транспорта студентами, преподавателями и сотрудниками
    • Лучшая реклама существующих вариантов общественного транспорта
    • Обратитесь в региональное транспортное управление, чтобы добавить маршруты общественного транспорта
    • Рекомендовать вашему региональному транспортному управлению оборудовать свои автобусы креплениями для велосипедов
    • Увеличить частоту движения общественного транспорта
    • Продлить работу общественного транспорта в ночное время, особенно по пятницам и субботам
    • Предоставлять бесплатные проездные билеты на общественный транспорт или субсидировать проезд на общественный транспорт
    • Использовать технологии GPS для оповещения водителей о следующем времени прибытия
  • Прекратить строительство новых парковок
  • Увеличение совместного использования автомобилей
    • Создать программу совместного использования для безопасного подбора заинтересованных водителей и пассажиров, путешествующих вместе
    • Стимулировать совместное использование автомобилей, например.грамм. приоритетная парковка, сниженная плата за парковку и т. д.
    • Обеспечить экстренную доставку домой для тех, кто пропустил поездку
  • Увеличить езду на велосипеде
    • Сделать кампус удобным для велосипедистов
      • Разработайте политику кампуса, ориентированную на велосипедистов, которая активно поощряет и вознаграждает езду на велосипеде, а не наказывает за это
      • Создать обширную и эффективную сеть велосипедных дорожек в кампусе
      • Решение проблем безопасности при езде на велосипеде в кампусе
      • Установить или увеличить количество безопасных стоек для велосипедов в кампусе
      • Обеспечить защищенные от непогоды стойки для велосипедов и шкафчики для велосипедов
      • Создание мастерской по ремонту велосипедов на территории кампуса и бесплатный воздушный насос
      • Оборудуйте кампусные автобусы креплениями для велосипедов и проинструктируйте пассажиров, как ими пользоваться
    • Создайте или присоединитесь к местным программам проката велосипедов
    • Сделайте поездки на велосипеде более практичными
      • Работа с местными сообществами по улучшению и расширению сети местных велосипедных дорожек и безопасности велосипедистов
      • Создание безопасных велосипедных маршрутов к кампусу через прилегающие районы, особенно из районов с высокой плотностью студенческого жилья за пределами кампуса
      • Предоставление душевых на территории кампуса для велосипедистов
      • Смягчите формальный или неформальный дресс-код для велосипедистов
  • Сокращение вождения на территории кампуса
    • Сделать кампус более удобным для велосипедистов и пешеходов
      • Улучшение расписания и маршрутов кампусных автобусов
      • Найдите новые здания, чтобы поощрять пешие и велосипедные прогулки
      • Свести к минимуму или не предоставлять дополнительную парковку для новых зданий
      • Рассмотрите возможность запрета автомобилей для студентов-резидентов на территории кампуса
      • Предоставить студентам-резидентам специальное разрешение на парковку, которое позволяет им парковаться только возле общежитий
  • Сокращение потребности в одноместном транспортном средстве (SOV) для поездок на работу
    • Расширение удаленной работы
    • Увеличение дистанционного обучения
    • Постройте больше жилья на территории кампуса (что по иронии судьбы уменьшит выбросы углерода в пригородных поездах вашего кампуса и увеличит выбросы углерода в вашем кампусе)
    • Работать над повышением безопасности в районе и частным жильем за пределами кампуса рядом с кампусом, чтобы повысить вероятность того, что студенты, живущие за пределами кампуса, предпочтут жить рядом с кампусом
    • Обеспечение трансфера до близлежащих студенческих общежитий и районов за пределами кампуса
    • Создание ванпулов сотрудников
    • Разрешить сокращенные рабочие недели, т.е.е. 4 десятичасовых дня в неделю вместо 5 восьмичасовых дней в неделю, чтобы исключить одну поездку на работу в неделю
  • Разделить транспортные сборы, которые объединяют плату за парковку и общественный транспорт вместе, чтобы преподаватели, сотрудники и студенты, которые не привозят машину в кампус, могли платить меньше
  • Платить сотрудникам за то, чтобы они не водили машину
  • Изучите альтернативное расписание курсов, чтобы сократить количество дней в неделю, в течение которых большинство студентов должны приходить в кампус
  • Начните взимать плату за парковку на территории кампуса или повышайте ее стоимость — в большинстве случаев парковка на территории кампуса сильно субсидируется; отменить субсидии и позволить стоимости парковки соответствовать рыночным ставкам
  • Заключите договор с программами/компаниями по совместному использованию автомобилей, чтобы людям было проще избегать владения автомобилем

Минимизация отходов

Практика утилизации и управления отходами влияет на углеродный след вашей школы.При сжигании мусора и мусора возникают дополнительные выбросы углекислого газа, хотя некоторые из этих выбросов можно уменьшить или компенсировать, если отходы сжигать на заводе по переработке отходов в энергию, поскольку такой завод заменяет сжигание ископаемого топлива.

Если конечным пунктом вывоза мусора и мусора в вашем кампусе является свалка, в процессе разложения будет образовываться метан. По массе метан обладает потенциалом глобального потепления примерно в 20 раз больше, чем углекислый газ, поэтому свалки могут оказывать существенное влияние на изменение климата.Это воздействие уменьшается, если метан улавливается и либо «сжигается» (сжигается в открытой атмосфере с выделением водяного пара и углекислого газа), либо сжигается в котле или энергоблоке для производства полезного тепла или электроэнергии, которые вытесняют ископаемые виды топлива. в противном случае использоваться для производства этого тепла или электроэнергии.

Кампусы могут сокращать отходы с помощью программ сокращения отходов (покупайте и используйте меньше, повторное использование и т. д.), а также с помощью улучшенных программ переработки и компостирования. Благодаря переработке отходы не попадают как на мусоросжигательную печь, так и на свалку.Это также способствует производству новых продуктов из переработанных материалов, которые являются более энергоэффективными и, таким образом, обеспечивают меньше выбросов парниковых газов. Компостирование предотвращает ненужную транспортировку органических отходов (остатки кухонных продуктов и обрезки ландшафта) на свалку, а также, конечно же, превращает эти отходы в полезный продукт, который помогает сохранить кампус зеленым!

Участие в ежегодном конкурсе Recyclemania — отличный способ улучшить и повысить уровень вторичной переработки в вашем кампусе.

[1] WRI, Установление цены на углерод: руководство для политиков США http://www.wri.org/publication/putting-price-carbon

[2] МГЭИК, Пятый доклад об оценке. https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/syr/SYR_AR5_FINAL_full_wcover.pdf

[3] Несмотря на то, что вопрос постоянства вызывает проблемы, связанные с обеспечением того, чтобы проекты биологического связывания могли производить высококачественные компенсации, такие проекты будут необходимы для достижения цели возвращения атмосферных концентраций CO2 к уровню 350 частей на миллион.Как таковые, они могут быть частью жизнеспособных стратегий сокращения выбросов и ценными компонентами планов действий по борьбе с изменением климата.

Получение умного счетчика | Офгем

Данные и функциональность интеллектуального счетчика

Ваши интеллектуальные данные

Ваш интеллектуальный счетчик будет сохранять данные об использовании энергии каждые 30 минут.

У вас есть выбор, как использовать эти данные, кроме случаев, когда они необходимы для выставления вам счетов и для других регулируемых целей.

Ваш поставщик энергии и компании, которые прокладывают трубы и провода энергетической сети, могут получить доступ к данным для обеспечения точного выставления счетов и выполнения других важных задач. Поставщики могут получить доступ к вашим ежедневным данным, если вы не возражаете. Они должны получить ваше разрешение на доступ к получасовым данным или на использование ваших данных в маркетинговых целях.

Если вы дадите разрешение, поставщики и третьи стороны могут использовать ваши данные, чтобы предлагать вам новые продукты и услуги.Например, они могут посоветовать вам лучший тариф или предложить умный тариф, который списывает разные суммы в разное время.

Вы можете просматривать текущие и исторические данные на домашнем дисплее.

Energy UK и Citizens Advice опубликовали Руководство по данным для интеллектуальных счетчиков.

Если ваш счетчик перестал быть «умным»

Он будет продолжать точно измерять потребление энергии. Вы можете считывать показания вручную, как вы это делали со своим традиционным счетчиком.

Ваш поставщик должен принять все разумные меры, чтобы получать от вас показания счетчика не реже одного раза в год. Вы также можете давать своему поставщику более регулярные показания, позвонив ему.

Компания по передаче данных (DCC) отвечает за национальную инфраструктуру, обеспечивающую интеллектуальную связь между интеллектуальными счетчиками и всеми поставщиками энергии. Счетчики первого поколения подключаются к национальной инфраструктуре путем удаленного обновления. Это будет означать, что ваш измеритель может вернуться к своим интеллектуальным функциям после подключения.

Если у вас есть интеллектуальный счетчик первого поколения, свяжитесь со своим поставщиком, чтобы узнать, когда ваш счетчик будет обновлен.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.