Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технологии экологического менеджмента при эксплуатации воздушных судов. Учебное пособие
.pdf
В 2018 г. у авиакомпаний США было потребление топлива в размере
58 миль на галлон ‑US (4,06 л / 100 км) на одного коммерческого пасса-
жира для внутренних рейсов, или 32,5 г топлива на километр, при этом
генерировалось 102 г
/ РПК. выбросы. Крупными поставщиками
СО
2
двуокиси углерода в воздушное пространство планеты являются авиакомпании США, Великобритании, Японии, Германии, Австралии.
Причем количество выбросов от американских авиакомпаний больше
всех других вместе взятых. Примерное количество выбросов европейских авиакомпаний оценивается миллионами тонн в год: Lufthansa –
9,11 млн т, British Airways – 18,88 млн т, Air France – 14,39 млн т. Последние 3 года ущерб
климату от авиации в целом составляет не менее
100 млрд долларов ежегодно. Выбросы загрязняющих веществ силовых
установок воздушных судов распространяются не только в приземном
слое, но и в атмосферном воздухе на высотах от 5 до 10 км. Инверсионный след летательного аппарата содержит соединения углерода, азота,
пары воды, других веществ, негативно влияющих на
экологию воздушных потоков, которые участвуют в формировании климата больших
территориальных образований.
Для борьбы с загрязнениями окружающей среды авиацией введен
экологический налог в Швеции, Нидерландах, Австрии с каждого пассажира. Наблюдается тенденция к декарбонизации авиации, одно из
направлений которой – использование биотоплива. В состав биотоплива
входит 15 % масла вторичного использования. В России
компании Газпромнефть и Аэрофлот активно разрабатывают авиационное топливо
нового поколения, которое будет удовлетворять всем требованиям
ИКАО по снижению загрязнения атмосферы диоксидом углерода.
Другим перспективным направлением декарбонизации авиации является создание летательного аппарата с электрической силовой установкой. Успешное испытание опытного образца, разработанного коллективом Научно-исследовательского института авиации им. Чаплы
-
гина, проведено в Новосибирске. Выше были приведены сведения о водородно-электрическом самолете ZeroAvia. Airbus надеется получить
коммерческий самолет с водородным двигателем к началу 2030-х годов.
Еще одно предлагаемое изменение – это интеграция электромагнитной
системы запуска самолетов (EMALS) на взлетно-посадочные полосы
аэропортов. Некоторые компании, такие как Airbus, в настоящее время
изучают эту возможность. Добавление EMALS
позволит гражданским
самолетам использовать значительно меньше топлива (поскольку во
51
время взлета используется много топлива по сравнению с крейсерским
полетом, если рассчитывать на один километр полета). Идея состоит
в том, чтобы самолет взлетал с нормальной скоростью и использовал
катапульту только для взлета, а не для посадки.
Экологическая политика ПАО «Аэрофлот» направлена на повышение энергетической и экологической эффективности конечного про-
компании – перевозки пассажиров, багажа, почты и грузов. Маги-
дукта
стральным направлением этой политики становится существенное повышение топливной эффективности парка воздушных судов авиакомпании, что позволяет снизить нагрузку на окружающую среду при одновременном сокращения одной из главных статей производственных расходов. Например, Scandinavian Airlines эксплуатирует свой самолет
Boeing 737 на более низких крейсерских скоростях
, чтобы снизить вы-
бросы на 7…8 %. К 2010-м годам турбовинтовые самолеты сыграли очевидную роль в повышении общей топливной эффективности авиакомпаний, у которых есть региональные дочерние компании, в силу их более низких крейсерских скоростей и высот по сравнению с реактивными
авиалайнерами. Авиакомпания Alaska Airlines заняла первое место
в рейтинге топливной эффективности
за 2011–2012 гг. среди региональных авиационных компаний. Будучи бесспорным лидером гражданской
авиации России, ПАО «Аэрофлот» стремится к достижению устойчивого экологического равновесия во всех сферах деятельности, что органично вписывается в масштабную программу социальной ответственности, которая стала одним из основополагающих принципов деятельности авиакомпании. Для достижения целей экологической политики
«Аэрофлот» решает следующие задачи:
ПАО
1) поддерживает функционирование системы экологического ме-
неджмента, что способствует приведению производственных объектов
и операционной деятельности в соответствие с самыми высокими международными стандартами в области защиты окружающей среды;
2) сокращает энергоемкость операционной деятельности путем
внедрения ресурсосберегающих процессов и технологий;
3) модернизует парк воздушных судов посредством замены
устарев-
ших энергоемких типов воздушных судов на топливно эффективные;
4) оптимизирует маршрутную сеть и применяет новые техники пи-
лотирования, способствующие снижению шума и выбросов загрязняющих веществ от двигателей воздушных судов в атмосферу;
5) постоянно проводит мероприятия, направленные на повышение
тепловой и энергетической эффективности производственной деятельности;
52
6) управляет отходами с целью минимизации их воздействия на
окружающую среду с акцентом на вторичную переработку сырья («рециклинг») как наиболее эффективный метод утилизации отходов;
7) проводит мониторинг и анализ операционной деятельности и тех-
нологических процессов с целью выявления новых возможностей повышения своих экологических показателей;
8) использует показатели экологической эффективности
деятельно-
сти в качестве одного из критериев при выборе поставщиков и подрядчиков;
9) повышает уровень информированности работников ПАО «Аэро-
флот» в области охраны окружающей среды, мотивирует их к бережному расходованию всех видов ресурсов, воспитывает культуру утилизации отходов.
Разработанный и внедряемый комплекс мероприятий по энергосбе-
режению позволит ПАО «
Аэрофлот» экономить до 1,5 млн т авиатоплива в год и снизить его удельный расход на 43,6 % в ближайшие десять
лет. Руководство ПАО «Аэрофлот» берет на себя обязательство по соблюдению законодательных и других требований, применимых к экологическим аспектам, обеспечивает ресурсами реализацию экологической политики и совершенствует систему экологического менеджмента.
Система экологического
менеджмента ПАО «Аэрофлот» сертифициро-
вана по стандарту ISO 14001 с 2013 г.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 4
1. Приведите характеристику углеродного следа (carbon footprint).
2. Приведите характеристику влияния авиации в целом на содержа-
ние в атмосфере углекислого газа.
3. Сделайте краткий анализ стран, которые являются крупными по-
ставщиками двуокиси углерода в воздушное пространство планеты.
4. Опишите динамику количества тонн в год выбросов
ЗВ европей-
ских авиакомпаний.
5. Дайте структуру суммы, в которую оценивается ущерб климату
от авиации в целом ежегодно.
6. Проанализируйте спектр высот, на которых распространяются
выбросы загрязняющих веществ силовых установок воздушных судов.
7. Приведите перечень ЗВ, содержащихся в инверсионном следе ле-
тательного аппарата.
53
8. Дайте характеристику процесса декарбонизации авиации.
9. Проанализируйте перспективные направления декарбонизации
авиации.
10. Приведите основные направления экологической политики ПАО
«Аэрофлот».
11. Изложите основные задачи экологического менеджмента в эколо-
гической политике ПАО «Аэрофлот».
12. Приведите характеристику направлений экологической политики
ПАО «Аэрофлот», связанной с авиационными перевозками.
13. Дайте оценку экономии средств ПАО «Аэрофлот» после внедре-
ния комплекса мероприятий по энергосбережению.
14. Приведите основные положения стандарта, в соответствии с кото-
рым сертифицирована система экологического менеджмента ПАО
«Аэрофлот».
15. Дайте характеристику снижения выбросов ЗВ от двигателей при
уменьшении крейсерских скоростей самолетов.
16. Проведите анализ процесса снижения авиакомпаниями среднего
расхода топлива на одного пассажира за последние 15 лет
17. Опишите методику
вычисления эквивалента диоксида углерода.
18. Назовите тенденцию изменения количества углекислого газа, генерируемого самолетами в среднем за год.
19. Приведите характеристику экологического налога в авиации.
20. Проведите анализ основных причин топливной эффективности
авиакомпании Alaska Airlines среди региональных авиационных компаний.
54
ГЛАВА 5
ХАРАКТЕРИСТИКА ЗВ ОТ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
И МЕТОДЫ УМЕНЬШЕНИЯ ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ
НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
5.1. ДВУОКИСЬ (СО2) И ОКИСЬ УГЛЕРОДА (СО)
Выбросы углекислого газа
наиболее значительно изменили
СО
2
климат на Земле. Экологический переломный момент прогнозируется к
2030 г., но не позднее 2038 г. Эффекты от выбросов
одинаковы
СО
2
независимо от высоты. Аэропорт, наземные транспортные средства, используемые пассажирами и персоналом для проезда в аэропорты, автобусы, специальный транспорт, обслуживающий самолеты, способствуют выбросам двуокиси и окиси углерода в атмосферный воздух.
В 1992 г. выбросы самолетов составляли 2 % всех выбросов
CO , про-
х
изведенных человечеством. К 2015 г. на авиацию приходилось 2,5 % мировых выбросов
нии выбросили 918 млн т (Мт)
. В 2018 г. глобальные коммерческие авиакомпа-
СО
2
, 2,4 % всех выбросов CO. Из них
СО
2
747 Мт приходится на выбросы пассажирского воздушного транспорта
и 171 Мт на выбросы грузового. В 2015 г. Центр биологического разнообразия подсчитал, что самолеты могут генерировать 43 Гт углекислого
газа до 2050 г., потребляя почти 5 % оставшегося глобального углеродного бюджета. Без регулирования авиационная эмиссия может продолжаться до середины века и
достигнуть значений более 3 Гт углерода
в год при современном сценарии развития воздушных перевозок. К 2020 г.
глобальная эмиссия международной авиации была примерно на 70 %
55
выше, чем в 2005 г., и, по прогнозам ИКАО, она может вырасти более
чем на 300 % к 2050 г., если не будут приняты дополнительные меры.
В 2018 г. на 8,5 трлн коммерческих пассажиро-километров (РПК) пришлось в среднем 88 г
на один РПК. Выбросы на каждый РПК за-
СО
2
висят от размера и типа воздушного судна, высоты, загруженности грузов и пассажиров, расстояния и остановок на маршруте. Многие страны
обязались сократить выбросы в соответствии с Парижским соглашением, но сумма этих усилий и обещаний в настоящее время недостаточна. Существует угроза
тепление за счет выбросов
авиационного воздействия на глобальное по-
, который выделяется реактивными
СО
2
авиалайнерами и способствует изменению климата. Большей частью
воздушные суда летают в тропопаузе на высотах порядка 10 км. Снизить
воздействие авиации на Земле можно с помощью ряда мер, наиболее
очевидные и, возможно, наиболее экономичные из которых – это сокращение расхода топлива самолета, поскольку на него приходится 28 %
от авиакомпаний. Существует
щих минимизировать растущее воздействие
множество других вариантов, позволяю-
СО и CO на экологию
2
в будущем.
5.2. ОКСИДЫ АЗОТА (NO
)
X
Оксиды азота гораздо сильнее влияют на изменение климата, чем
оксиды углерода, хотя и производятся авиационными двигателями
в меньших количествах. Конструкторы двигателей воздушных судов с
самого начала эры реактивных двигателей работали над сокращением
выбросов
этих газов. Например, между 1997 и 2003 гг. выбросы
NO , в результате – постоянно снижались уровни выбросов
х
от реактив-
NO
х
ных двигателей снизились более чем на 40 %. Выбросы оксидов азота
(оксид азота и диоксид азота) в тропопаузе влияют на образование озона
в верхней тропосфере. На высотах от 8 до 13 км (от 26 000 до
(О )
3
43 000 футов) выбросы
чем приземные выбросы
эффект воздействия на климат. Выбросы
метана
(СН ),
другого парникового газа, что приводит к изменению со-
4
приводят к более высокому уровню
NO
х
а они, в свою очередь, имеют глобальный
NO ,
х
также снижают уровень
NO
х
О ,
3
става атмосферы в средних и верхних уровнях тропосферы. Это далеко
не полный перечень влияния выбросов
NO на экологию атмосферы.
х
56
5.3. ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ
Твердые частицы и дым были проблемой ранних реактивных двигателей при высоких настройках мощности, но современные двигатели
сконструированы таким образом, чтобы не было большого количества
дыма, образуемого в любой точке полета. Частицы сульфата и сажи
имеют прямое воздействие на состояние атмосферы. Существенно
уменьшается прозрачность воздуха. Возникает риск образования смога.
Частицы
сульфата обладают охлаждающим эффектом и отражают излучение Солнца, так же как и частицы сажи. Образование сажи можно
уменьшить, если снизить количество ароматических соединений в авиационном топливе.
Сверхмелкозернистые частицы (UFP) выбрасываются авиационными
двигателями во время операций над поверхностью земли, включая руление, взлет, набор высоты, снижение и посадку, а также холостой
ход у ворот и на рулежных дорожках. Другие источники UFP включают наземное
вспомогательное оборудование, работающее вокруг терминальных зон.
Наиболее существенные выбросы твердых частиц происходят на этапах
взлета и посадки воздушного судна (рис. 5.1). В 2014 г. исследование качества воздуха позволило вычислить размер площади воздействия ультрамелкодисперсных частиц при взлетах и посадках
в зависимости от
скорости и направления ветра. Оказалось, что в крупных аэропортах эта
область оказалась намного больше, чем предполагалось ранее.
Рис. 5.1. Выбросы сажи и твердых частиц при взлете
воздушного судна
57
Типичные выбросы UFP во время взлета составляют примерно несколько сотен частиц на один килограмм сожженного топлива. Выбросы нелетучих частиц сажи составляют несколько десятков частиц на
килограмм топлива по количеству и 0,1…1 г на один килограмм топлива
по массе, в зависимости от двигателя и характеристик топлива. Несгоревшие углеводороды (UHC) являются продуктами неполного
сгорания
топлива и производятся в больших количествах в двигателях с низким
приростом давления в компрессорах или относительно низкой температурой в камере сгорания. Как и в случае с твердыми частицами, количество UHC существенно снижено в современных реактивных двигателях
за счет улучшенной конструкции и технологий.
5.4. КОНДЕНСАЦИОННЫЕ СЛЕДЫ И ПЕРИСТЫЕ ОБЛАКА.
РАДИАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ
Самолеты, летящие на большой высоте, образуют конденсационные
(инверсионные) следы в выхлопном шлейфе силовых установок воз-
душных судов (рис. 5.2). Эти следы и перистые облака могут иметь более сильное радиационное воздействие на атмосферу, чем выбросы углекислого газа. Конденсационный след влияет на климат за счет того,
что он, по сути, представляет собой вытянутое облако и таким образом
удерживает тепло в нижних слоях атмосферы. Основной вклад в этот
эффект вносит обыкновенная вода в виде кристалликов льда и пара,
а углекислый газ, с которым обычно связывают глобальное потепление,
здесь оказывается второстепенным фактором.
Реактивные самолеты, летающие в стратосфере, могут создавать
столкновение со своими инверсионными следами, однако степень
ущерба окружающей среде от этого пока неизвестна. Исследование,
проведенное в 2015 г., показало, что искусственная облачность, вызванная «вспышками» инверсионных следов, уменьшает разницу между
дневными и ночными температурами. Первые снижаются, а вторые повышаются по сравнению с температурами накануне и на следующий
день после таких вспышек. В дни со вспышками дневная / ночная разница
температур уменьшалась примерно на 6 °F на юге США и на 5 °F на Среднем Западе. В течение трех дней после атак 11 сентября 2011 года на Всемирный торговый центр в Нью-Йорке, когда коммерческие самолеты не
летали в Соединенных Штатах, климатологи измерили дневной температурный диапазон на 5000 метеостанций по всей территории США.
58
Рис. 5.2. Конденсационные (инверсионные) следы самолетов
Как показали результаты, в эти дни года среднесуточный температурный диапазон изменился на один градус Цельсия, и это свидетельствует о том, что следы инверсионных следов действительно оказывают
значительное влияние на климат. Потенциальные способы уменьшения
воздействия инверсионных следов на климат планеты включают снижение максимальной крейсерской высоты полета самолета, чтобы не
могли образовываться высотные инверсионные следы. Однако при этом
крейсерский полет на малых высотах увеличит время полета и расход
топлива примерно на 4 %. В период с 1990 по 2006 г. выбросы парниковых газов от авиации в Европейском Союзе возросли на 87 %. Парижское соглашение 2015 г. не распространяется на международные рейсы.
Это сделано для того, чтобы избежать путаницы в правилах отдельных
стран. В 1999 г., по оценке межправительственной группы экспертов по
изменению климата (IPCC), радиационное воздействие авиации на атмосферу было несколько меньше, чем от углекислого газа, но при
этом был обнаружен эффект усиления образования перистых облаков. В 2012 г. исследование университета Чалмерса оценило весовой
коэффициент радиационного воздействия авиации от 1,3 до 2,9 от выброса углекислого газа. По оценке IPCC, радиационное воздействие
авиации к 2050 г. составит 5 % от общего антропогенного радиацион-
2
ного воздействия с погрешностью от 0,1 до 0,5
Вт /м .
59
В математических моделях оценки влияния авиации на состояние
верхних слоев тропосферы учитывалось количество выбросов от самолетов и естественная циркуляция атмосферы в статическом и динамическом состоянии. Динамика распределения создаваемого самолетами эффекта в западном и восточном полушарии показана на рис. 5.3.
Рис. 5.3. Моделирование распределения создаваемого самолетами эффекта
Тенденция увеличения радиационного воздействия на атмосферу
планеты от парниковых газов, образующихся в результате работы силовых установок воздушных судов, в целом сохраняется. Некоторое
уменьшение величины излучения за последние годы связано со снижением общего объема перевозок вследствие падения деловой активности
в мировой экономике (последствия пандемии). Поэтому реализация экологических программ с участием максимально возможного числа заинтересованных государств как никогда актуальна. Международное регулирование выбросов парниковых газов при авиаперелетах определяется
Киотским протоколом 2005 г. Правительства многих стран согласились
работать через Международную организацию гражданской авиации
(ИКАО) над ограничением или сокращением эмиссии, начиная с 2009 г.,
однако конференция по климату в Копенгагене не смогла прийти к соглашению о том, как это сделать.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]