3.4. Железнодорожный транспорт

Основные выбросы на железнодорожном транспорте связаны с эксплуатацией локомотивов. Существует 3 типа железнодорожных локомотивов: дизельные, электрические или паровые. В дизельных локомотивах, как правило, используются дизельные двигатели к комбинации с генераторами переменного тока для производства электричества, необходимого для подпитки тягового электрического двигателя. Дизельные локомотивы делятся на маневровые, дрезины и тяговые локомотивы. Маневровые локомотивы оборудованы дизельными двигателями с номинальной мощностью от 200 до 2000 кВт. Дрезины в основном используются на коротких дистанциях, например, в городском и пригородном сообщении. Они оборудованы дизельными двигателями с номинальной мощностью от 150 до 1000 кВт. Маневровые локомотивы используются на длинных дистанциях – для перевозки, как пассажиров, так и грузов. Они оборудованы дизельными двигателями с номинальной мощностью от 400 до 4000 кВт.

Электрические локомотивы работают на электроэнергии, производимой стационарными электростанциями, так и другими источниками. Выбросы, связанные с производством электроэнергии стационарными электростанциями рассматриваются в главе «Сжигание топлива стационарными источниками». Паровые локомотивы используются очень ограниченно, преимущественно как туристические аттракционы, и, соответственно, их вклад в выбросы парниковых газов незначителен. В целях полноты кадастра, их выбросы могут быть оценены с помощью подхода, для оценки выбросов от обычных парогенераторов, который приведен в главе «Сжигание топлива стационарными источниками».

3.4.1. Методологические вопросы

3.4.1.1. Выбор метода

Существует три уровня методологий оценки выбросов CO₂, CH₄, и N₂O от железнодорожного транспорта.

Для выбросов СО₂:

• Уровень 1 – выбросы оцениваются формуле 3.6 с помощью зависящих от топлива рекомендуемых коэффициентов выбросов, представленных в таблице 3.7 с предположением, что все топливо одного вида потреблено локомотивами одного типа.

• Уровень 2 – выбросы оцениваются с использованием формулы 3.6 с учетом национальных или региональных данных о содержании углерода в топливе.

Метод Уровня 3 применительно к оценке выбросов CО₂ не рассматривается.

Для выбросов CH₄ и N₂O:

• Уровень 1 – выбросы оцениваются с помощью зависящих от топлива рекомендуемых коэффициентов выбросов, представленных в таблице 3.7, с предположением, что все топливо одного вида потреблено локомотивами одного типа.

• Уровень 2 – выбросы оцениваются с использованием формулы 3.7 с учетом национальных или региональных данных о содержании углерода в топливе.

• Уровень 3 применяется при наличии необходимых данных. Метод Уровня 3 предполагает использование моделей потребления топлива каждым видом двигателей и типом поездов, учитывающих зависимость коэффициентов выбросов от загрузки. Для расчета нужны данные о потреблении топлива, которые могут быть разделены на категории железнодорожных транспортных средств, в соответствии с параметрами типичных рейсов (например, грузовых, межрегиональных или местных пассажирских) и пройденного пути с детализацией по типам поездов. Существует ряд моделей оценки выбросов от локомотивов, которые можно использовать (например, RAILI, http://lipasto.vtt.fi/railie/index.htm и NONROAD, http://www.epa.gov/otaq/nonrdmdl.htm). Подробное описание метода Уровня 3 приводится в Руководящих принципах МГЭИК (Межправительственная, 2006).

Формула 3.6 Расчет выбросов от локомотивов по методу Уровня 1

Е = ∑_j (AD_j • EF_j )

Формула 3.7 Расчет выбросов CH₄ и N₂O от локомотивов по методу Уровня 2

E = ∑_i,j (AD _{i j} • EF _{i j} )

где:

E – выбросы парниковых газов, кг;

AD – потребление топлива, ТДж;

EF _– коэффициент выбросов по типу топлива, кг/ТДж;

i – тип локомотива;

j – вид топлива.

3.4.1.2. Выбор коэффициентов выбросов

В таблице 3.7 приведены рекомендуемые МГЭИК коэффициенты выбросов CO₂, CH₄ и N₂O для метода Уровня 1 и пределы изменения их величин (Межправительственная, 2006). В зависимости от параметров двигателя, коэффициенты выбросов других, кроме CO₂, газов могут быть скорректированы согласно формуле 3.8 при помощи поправочных коэффициентов загрязняющих веществ. Рекомендуемые поправочные коэффициенты для разных типов двигателей с неконтролируемыми выбросами приведены в таблице 3.8 (Межправительственная, 2006). Рекомендуемая величина коэффициента выбросов CH₄ может быть увеличена на 1,5 процента в год, чтобы учесть амортизацию двигателя.

Уравнение 3.8 Поправочные коэффициенты для корректировки выбросов CH₄ и N₂O в зависимости от типа двигателя

EF_{i, дизель} = CF_i • EF _{рекомендуемый, дизель}

где:

EF_{i, дизель} – зависящий от двигателя коэффициент выбросов для локомотива типа i, кг/ТДж;

CF_i – поправочный коэффициент для оценки выбросов CH₄ и N₂O от локомотива типа i, безразмерный;

EF _{рекомендуемый, дизель} – рекомендуемый коэффициент выбросов для дизельного топлива (применяется к CH₄, N₂O), кг/ТДж.

Таблица 3.7 Коэффициенты выбросов для наиболее распространенных видов топлива, используемых железнодорожным транспортом, кг/ТДж (Межправительственная, 2006)

Парниковый газ	Вид топлива
	Дизельное топливо			Полубитуминозный уголь
	Рекомендуемая величина коэффициента	Нижний предел величины	Верхний предел величины	Рекомендуемая величина коэффициента	Нижний предел величины	Верхний предел величины
CO2	74 100	72 600	74 800	96 100	72 800	100 000
CH4	4,15	1,67	10,4	2	0,6	6
N2O	28,6	14,3	85,8	1,5	0,5	5

Таблица 3.8 Весовой коэффициент загрязнения для двигателя с параметрами неконтролируемых выбросов, безразмерный (Межправительственная, 2006)

Тип двигателя	Парниковый газ
	CH4	N2O
Безнаддувный прямой впрыск	0,8	1,0
Турбонаддувный прямой впрыск/Турбонаддувный прямой впрыск с промежуточным охлаждением	0,8	1,0
Безнаддувный прямой предкамерный впрыск	1,0	1,0
Турбонаддувный прямой предкамерный впрыск	0,95	1,0
Турбонаддувный прямой предкамерный впрыск с промежуточным охлаждением	0,9	1,0

3.4.1.3. Выбор данных о деятельности

Для оценки выбросов CO₂ с помощью методов Уровней 1 и 2 необходимы данные о потреблении топлива на региональном уровне. Для оценки выбросов CH₄ и N₂O с помощью Уровня 2, необходимы данные по типам локомотивов. Подход Уровня 3 требует данных о расходе топлива на километр и рабочий цикл. Для расчета также требуется информация о парке локомотивов (с детализацией по возрасту и мощности), их пробеге и грузоподъемности, ежегодной продолжительности использования и сроке службы, средней номинальной мощности в лошадиных силах и о коэффициенте загрузки.

Железнодорожные и локомотивные компании могут предоставить данные о потреблении топлива локомотивами при линейных перевозках и маневрах. Вклад маневровых локомотивов, скорее всего, очень мал. Если данные о годовом потреблении топлива отдельно для маневровых локомотивов отсутствуют, его можно оценить на основе информации о количестве локомотивов, удельном дневном потреблении топлива и продолжительности их эксплуатации (формула 3.9):

Формула 3.9 Оценка потребления топлива маневровыми локомотивами

AD = N • C • n

где:

AD – годовое потребление топлива маневровыми локомотивами, кг;

N – количество маневровых локомотивов, шт;

C – среднедневное потребление топлива, кг/д;

n – количество дней использования каждого локомотива в год (ед.)

Количество маневровых локомотивов можно узнать от железнодорожных компаний. Если среднее потребление топлива в день неизвестно, можно использовать рекомендуемое значение 863 литра в день. Количество дней работы обычно равно 365. Если данные для некоторых маневровых локомотивов отсутствуют, расчет выбросов можно сделать на основе потребления топлива локомотивами дальней перевозки.

В случае использования подходов более высокого уровня, следует проверять согласование данных о потреблении топлива, используемых для расчета выбросов CO₂ с данными о деятельности, используемыми для CH₄ и N₂O.

3.4.1.4. Полнота

Дизельное топливо – наиболее часто используемый вид топлива на железных дорогах, однако составители кадастра должны быть очень внимательны, чтобы не пропустить или не учесть дважды другие виды топлива, которые могут использоваться в дизельных локомотивах. В некоторых типах двигателей локомотивов дизтопливо может использоваться в смеси с топочным мазутом, горючими маслами или другими дистиллятами и синтетическим топливом. Дизельные локомотивы могут также сжигать природный газ или уголь. Хотя эти источники энергии могут быть «мобильными», методы оценки выбросов от сжигания топлива для обогрева описываются в главе «Сжигание топлива стационарными источниками». Кроме того, составители кадастра должны избегать недоучета или двойного учета выбросов от энергии, используемой для отопления вагонов на железных дорогах. Дизельные локомотивы также потребляют значительные количества смазочных масел. Выбросы, связанные с потреблением смазочных масел отнесены к сектору «Производственные процессы». Если невозможно разделить данные об эксплуатации локомотивов от других видов использования топлива на железнодорожном транспорте, эффективная практика заключается в том, чтобы отметить это во всех отчетах о кадастре и в таблицах о выбросах парниковых газов.