Когда речь идет о выбросах углекислого газа (CO2), мы чаще всего представляем сжигание ископаемого топлива или промышленные процессы, в результате которых он попадает в атмосферу.
Но наряду с углекислым газом в атмосферу выделяются и другие парниковые газы (ПГ), которые обладают высоким потенциалом глобального потепления (Global Warming Potential, GWP) и наносят окружающей среде не меньше ущерба, чем CO2. В их числе — метан (CH4) и оксиды азота (NOх), чье воздействие на изменение климата может быть значительно сильнее, чем у углекислого газа.
Учет этих газов и их преобразование в эквивалент CO2 (CO2e) позволяют более полно оценить суммарный углеродный след, особенно при анализе новых источников энергии, таких как водород.
Парниковые газы и их глобальное влияние: почему стоит учитывать не только CO2?
Метан и оксиды азота имеют значительно более высокий потенциал глобального потепления (GWP) по сравнению с углекислым газом. Это значит, что их воздействие на атмосферу и климатическую систему Земли более существенно, чем у CO2, особенно когда рассматривается долгосрочный эффект.
При попадании в атмосферу эти газы поглощают и удерживают больше тепла, вызывая тем самым более мощный эффект нагрева Земли по сравнению с эквивалентным количеством углекислого газа.
Данная характеристика делает их важным элементом при оценке общего углеродного следа различных технологических и промышленных процессов, а также при анализе их влияния на изменение климата.
Например, метан (CH4), выделяющийся, как правило, из таких источников, как животноводство, нефтегазовая промышленность и сельскохозяйственные процессы, обладает потенциалом глобального потепления на 100-летний период, равным 28.
Это означает, что один килограмм метана при попадании в атмосферу за этот срок оказывает такое же воздействие на климат, как 28 килограммов углекислого газа. Такое свойство метана делает его одним из наиболее значимых газов с точки зрения воздействия на глобальное потепление, и ограничение его выбросов становится все более приоритетной задачей для экологической политики.
Оксиды азота (NOх), выделяющиеся, в основном, в результате сжигания топлива, в том числе в транспортных и промышленных процессах, имеют еще более высокий показатель GWP, равный 265.
Это значит, что один килограмм оксидов азота вызывает эффект, эквивалентный выбросу 265 килограммов углекислого газа, что делает их более значимыми с точки зрения влияния на климат. Из-за такого высокого потенциала нагрева даже небольшие объемы выбросов оксидов азота оказывают серьезное влияние на атмосферу, что особенно важно учитывать при разработке стратегий снижения углеродного следа.
Эти величины потенциала глобального потепления для различных парниковых газов были разработаны Межправительственной группой экспертов по изменению климата (IPCC). Организация регулярно обновляет эти данные по мере появления новых исследований и уточнения влияния ПГ на климат.
Коэффициенты GWP позволяют переводить выбросы таких газов, как метан и оксиды азота, в эквивалент CO2 (CO2e), что упрощает расчет общего углеродного следа.
Этот подход помогает более точно учитывать совокупное воздействие всех парниковых газов, а не только углекислого, в углеродном следе различных отраслей и технологий, включая такие перспективные и экологически значимые направления, как производство зеленого водорода.
Пример расчета углеродного следа для водородного производства
Чтобы наглядно понять, как учитываются дополнительные выбросы парниковых газов, давайте рассмотрим производство водорода. Предположим, что при производстве одного килограмма водорода выделяется 0,02 кг метана и 0,01 кг оксидов азота. Каков их общий вклад в углеродный след?
В данном случае для получения CO2e выполняется расчет с учетом GWP:
Расчет эквивалента для метана (CH4): 0,02 кг CH4 х 28 = 0,56 кг CO2e
Расчет эквивалента для оксидов азота (NOх): 0,01 кг NOх х 265 = 2,65 кг CO2e
Общая сумма выбросов CH4 и NOх в пересчете на эквивалент CO2 составляет: 0,56 + 2,65 = 3,21 кг CO2e/кг H2
Эти 3,21 кг CO2e добавляются к любым другим выбросам CO2, образующимся при производстве водорода, для получения точной общей оценки углеродного следа на единицу произведенного водорода.
Почему метан и NOх столь значимы?
Метан и оксиды азота вносят значительный вклад в глобальное потепление. Их источники разнообразны и включают:
- Метан (CH4) выделяется при добыче нефти и газа, разложении органических материалов на свалках, работе животноводческих комплексов и сельскохозяйственной деятельности.
- Оксиды азота (NOх) в основном образуются при сжигании топлива в транспортном и энергетическом секторе, а также в результате использования удобрений в сельском хозяйстве.
- Оба газа обладают продолжительным сроком воздействия в атмосфере, а их высокая способность поглощать тепло делает их особенно опасными для глобальной температуры.
Преимущества применения CO2e при расчете углеродного следа
Применение единицы CO2e (эквивалент углекислого газа) в расчетах позволяет учитывать все виды выбросов парниковых газов, приводя их к единому измерению, что значительно упрощает анализ. Это особенно полезно для построения углеродного следа, так как каждый газ, включая углекислый, метан и оксиды азота, обладает своим уникальным потенциалом глобального потепления (GWP).
Перевод выбросов в CO2e помогает лучше понять совокупное воздействие всех парниковых газов, исходящих от разных процессов и технологий, что облегчает не только оценку, но и возможность сравнения экологической эффективности различных источников выбросов.
Например, углеродный след технологии производства водорода можно сравнивать с выбросами других энергетических систем, таких как солнечные панели или ветрогенераторы, что позволяет эффективнее оценить экологические преимущества и недостатки конкретной технологии.
Особую важность использование CO2e приобретает в водородных технологиях, в частности для производства "зеленого" водорода, который производится методом электролиза воды с использованием исключительно возобновляемых источников энергии.
Этот метод сам по себе не предполагает прямых выбросов углекислого газа на этапе производства водорода, но для точной оценки углеродного следа важно учитывать и другие факторы. Например, для электролизеров, генераторов и прочего оборудования на начальном этапе возникают выбросы при их производстве, транспортировке и установке, а также выбросы от энергоемких процессов, необходимых для их обслуживания и замены в ходе эксплуатации.
Учет этих "скрытых" выбросов позволяет получить более полное представление о реальном углеродном следе, что делает расчет CO2e особенно важным при сравнении экологической эффективности "зеленого" водорода с другими видами топлива.
Применение CO2e для водородных технологий также помогает разработать конкретные меры по снижению общего углеродного следа. Например, зная вклад каждого этапа – от производства и доставки оборудования до утилизации и замены – компании и инженеры могут оптимизировать производственные процессы, выбирая материалы и методы, которые позволяют минимизировать выбросы.
В конечном счете, это не только помогает снижать углеродный след "зеленого" водорода, но и позволяет проектам придерживаться международных экологических стандартов, таких как целевые уровни выбросов, установленные по Парижскому соглашению и другим климатическим инициативам.
Заключение: интегральный подход к оценке углеродного следа
Учет дополнительных выбросов парниковых газов в пересчете на эквивалент CO2 обеспечивает полноценное представление углеродного следа и способствует точной оценке влияния технологий на климат. Такой подход делает возможным не только оценку углеродного следа текущих технологий, но и прогнозирование их воздействия в будущем.
Повный А. В., Филиал БГТУ Гомельский государственный политехнический колледж