В сообщениях о тех или иных достижениях в области энергосбережения и внедрения «зеленых» технологий все чаще употребляется термин «углеродный след». В нашей стране об этом показателе заговорили в 2019 г., когда Россия приняла Парижское соглашение по климату. Отношение к борьбе за снижение углеродного следа неоднозначно — некоторые специалисты считают ее ненаучной и даже политически мотивированной. Что означает этот параметр применительно к энергетической отрасли и насколько он важен в нынешних условиях, мы рассмотрим в данной статье.
Солнечный свет, падающий на Землю, вызывает разогрев ее поверхности, которая, в свою очередь, дает тепловое (инфракрасное) излучение. Существуют газы, именуемые парниковыми, которые пропускают излучение в видимом диапазоне, но поглощают его в среднем и дальнем инфракрасных диапазонах. В результате Земля нагревается, но при этом блокируется естественный способ отвода от нее излишков тепла. В итоге повышается среднегодовая температура на планете — это явление мы называем глобальным потеплением. Наиболее распространенные парниковые газы — водяной пар, углекислый газ, метан, озон и оксид азота.
Углеродным следом называют совокупность всех выбросов парниковых газов данным субъектом (в качестве которого может выступать человек, компания, продукт и даже мероприятие) за определенный промежуток времени. Применительно к продукции по умолчанию в качестве промежутка времени, за который рассматривается углеродный след, берется жизненный цикл изделия, от создания до утилизации. Поскольку наибольшую проблему представляют выбросы углекислого газа, договорились считать углеродный след в единицах массы углекислого газа, эквивалентного по воздействию на природу рассматриваемой смеси газов. При этом составляющие, отличные от углекислого газа, суммируются с весовыми коэффициентами.
Зачем это нужно?
Использование углеродного следа в качестве основного показателя экологичности продукта или мероприятия должно, по идее, обеспечить более объективную оценку нагрузки на окружающую среду. Например, если использовать в транспортном средстве больше пластика, то оно станет легче, при этом уменьшится потребление топлива или электроэнергии. Но производство и утилизация пластика, как правило, сопровождаются большим выбросом парниковых газов, чем производство и утилизация металла того же объема. Соответственно, конструктору, если он стремится минимизировать углеродный след разрабатываемого продукта, придется искать компромисс между использованием металла и пластмассы.
Можно привести немало других примеров. Солнечные панели не создают выбросов парниковых газов в процессе своей эксплуатации, но их производство — однозначно вредный для экологии процесс с точки зрения выбросов в атмосферу. Светодиодные лампы действительно экономят электроэнергию (а значит, снижают выбросы на тепловых электростанциях), но их производство, по сути, сконцентрировано в одной стране (Китае), доставка оттуда сопряжена с выбросами парниковых газов.
По данным ООН, в среднем на Земле один человек, в основном за счет потребления товаров и услуг, создает углеродный след, равный 4,67 т CO2 в год. Для России эта цифра составляет 11,86 т в год.
Парижское соглашение 2015 г., которое принято у нас Постановлением Правительства РФ № 1228 от 21 марта 2019 г., регулирует объем выбросов углекислого газа в атмосферу. Следует отметить, что указанное постановление правительства (ратификация парламентом для данного соглашения не требуется) содержит две важные оговорки. Во-первых, в рамках соглашения должен быть создан механизм учета не только выбросов углекислого газа, но и его поглощения лесными массивами. Во-вторых, реализация соглашения не должна сдерживать экономическое развитие его участников.
Унификация показателей экологичности продукции позволит в будущем наладить торговлю квотами на выброс CO2 между странами.
Определение величины углеродного следа
К сожалению, на сегодняшний день измерить углеродный след так же просто и однозначно, как мы измеряем напряжение в сети, нельзя. Величина углеродного следа того или иного продукта зависит от его взаимодействия с другими продуктами и системами. Допустим, у нас есть тепловая электростанция, к которой подключен светильник. Мы заменили в нем лампу накаливания на светодиодную лампу. Поскольку светодиоды имеют более высокую энергоэффективность, углеродный след новой лампы в данном случае значительно меньше, чем у лампы накаливания. Потом представим себе, что тот же светильник подключен к электростанции, вырабатывающей энергию экологически чистым способом (не обязательно к солнечной или ветряной — годится и гидроэлектростанция). Тогда светодиодная лампа будет иметь уже больший углеродный след, чем лампа накаливания.
Причина в том, что снижение энергопотребления никак не сказалось на выбросах в атмосферу, зато производство светодиодной лампы и ее доставка потребителю, как правило, связаны с большими выбросами парниковых газов по сравнению с лампой накаливания. А теперь рассмотрим реальную ситуацию, когда светильник получает ток из сети, куда поступает энергия от электростанций самых разных типов, причем соотношение между генерацией этих станций еще и меняется во времени... Вот почему можно говорить только о приблизительной оценке углеродного следа. Возможные допуски и упрощения при определении величины углеродного следа описываются алгоритмами, приведенными в на-циональных и международных стандартах.
С 1 января 2022 г. определение углеродного следа в России осуществляется согласно ГОСТ Р ИСО 14067-2021 «Газы парниковые. Углеродный след продукции. Требования и руководящие указания по количественному определению», созданному на основе международного стандарта ISO 14067:2018.
Согласно этому стандарту, нужно рассматривать углеродный след продукции (УСП) для конкретной системы в конкретных условиях. Границы системы определяются заранее перед началом исследования согласно требованиям, приведенным в стандарте. При отсутствии возможности сбора первичных данных допускается использование вторичных данных, а также усредненных данных по нескольким объектам, входящим в систему. Информацию, которая не оказывает существенного влияния на значение УСП, а также не являющиеся важными данные можно игнорировать. П. 6.3.5, примечание 1 в настоящем стандарте устанавливает, что наиболее важные данные должны давать вклад не менее 80 % в УСП, от самого большого до самого маленького, после применения критерия исключения.
Если вернуться к примеру с лампой, подключенной к электросети, то положения ГОСТ Р ИСО 14067-2021 позволяют ориентироваться на усредненное соотношение между генерацией на основе возобновляемых источников энергии (ВИЭ) и другими видами генерации в единой энергосистеме страны. Поскольку доля ВИЭ в энергобалансе нашей страны не превышает 20%, то можно уверенно утверждать, что УСП светодиодной лампы все же будет меньше УСП лампы накаливания.
Узнать ваш личный, семейный или корпоративный углеродный след можно с помощью одного из онлайн-калькуляторов, созданных как частными фирмами, так и международными организациями. Например, ООН создала достаточно удобный онлайн-калькулятор для домохозяйств (доступен на английском, французском и испанском языках).
Электроэнергетике в ГОСТ Р ИСО 14067-2021 посвящен раздел 6.4.9.4. В частности, там сказано: «Выбросы ПГ (парниковых газов), связанные с использованием электроэнергии, должны включать:
- выбросы ПГ, возникающие на протяжении все-го жизненного цикла системы электроснабжения, например, выбросы в начальный период (от добычи и транспортирования ископаемого топлива в электрогенерирующую компанию или выращивание и переработка биомассы для ее использования в качестве топлива;
- выбросы ПГ при производстве электроэнергии, включая ее потери при передаче и распределении;
- выбросы в последующие периоды (например, при переработке отходов, возникающих в результате эксплуатации атомных электростанций, или при обработке золы на угольных электростанциях)».
Таким образом, напрямую не указано, что в УСП по электроэнергии должны быть включены выбросы, связанные с производством оборудования для электростанции. Что же касается понятия «жизненный цикл системы электроснабжения», то оно не имеет однозначного определения, закрепленного в ГОСТ. При этом потери при передаче и распределении в обязательном порядке учитываются как эквивалент выбросу углекислого газа. В итоге преимущества крупных энергетических систем, заключающиеся в оперативном перебросе излишков электроэнергии в регионы, где электричества не хватает, данный стандарт фактически не учитывает, в более выигрышном положении оказываются децентрализованные системы генерации.
Это довольно спорный момент, который идет вразрез со сложившимися в нашей стране принципами построения энергосистемы. Объяснением может служить то обстоятельство, что ГОСТ Р ИСО 14067-2021 является лишь адаптацией международного стандарта.
Критика
Парниковый эффект на 60 % обусловлен присутствием в атмосфере Земли водяного пара. На этот фактор человечество повлиять никак не может. Теория о значительном влиянии содержания углекислого газа на климат разделяется не всеми учеными. В частности, скептически к ней относятся эксперты Российской академии наук. Некоторые ученые считают, что нынешнее потепление обусловлено естественными циклическими процессами на Земле, не связанными с деятельностью человека.
В любом случае ориентация преимущественно на УСП не позволяет учитывать многие важные факторы загрязнения окружающей среды. Например, литий, попавший в почву из отработавших аккумуляторов, чрезвычайно вреден и при этом не разлагается, но парниковых газов он не создает.
По приблизительным оценкам, производство 1 кВт·ч электроэнергии за счет сжигания угля дает выброс парниковых газов на уровне около 1700 г. в пересчете на CO2, сжигания природного газа — около 900 г., на ГЭС — около 50 г., на ветряной электростанции — около 50 г., на солнечной электростанции — около 100 г.
Имеются у специалистов вопросы и к существующей методике подсчета углеродного следа. Пока что стандарты, описывающие данную методику, допускают достаточно вольное трактование, факторы, относящиеся к централизованным энергосистемам, обязательны к учету, в то же время как некоторые факторы воздействия на окружающую среду, специфичные для ВИЭ и децентрализованной генерации, могут не учитываться.
Есть ли выгода для России?
Доля ВИЭ составляет в энергобалансе России только 20 %. Причем из всех видов ВИЭ на гидроэнергетику, для которой характерна централизованная организация энергоснабжения, приходится более 98 % генерации. Дальнейшее развитие ВИЭ за пределами экономически обоснованной сферы применения (энергоснабжение мест, куда невыгодно или просто невозможно проложить ЛЭП) под вопросом, т. к. из-за санкций со стороны западных стран возможны перебои с поставкой электронных компонентов. Нужно ли нам в таких условиях следовать требованиям Парижского соглашения?
Оказывается, это соглашение дает определенные преимущества нашей стране. Начнем с того, что Россия приняла Парижское соглашение, изначально выполнив и даже перевыполнив его требования. Участники соглашения должны были ограничить к 2020 г. выбросы углекислого газа до 75 % от уровня 1990 г. Россия же уже на момент введения в действие у себя соглашения в 2019 г. достигала данного показателя на уровне 70 %. Причем произошло это практически без дополнительных усилий, в основном за счет падения производства в 90-х годах.
Исторически Россия лидирует в области атомной энергетики. Если брать во внимание углеродный след при строительстве электростанции, то атомная энергетика обладает меньшим уровнем углеродности, чем даже солнечная. При выработке 1 кВт·ч электроэнергии на атомной электростанции в атмосферу в среднем выбрасывается количество парниковых газов, эквивалентное 30 г. CO2. Таким образом, Парижское соглашение открывает зарубежные рынки для российских технологий в области атомной энергетики. Хотя и здесь не обходится без расплывчатых критериев — при оценке без учета выбросов парниковых газов в процессе строительства электростанции, на чем настаивают некоторые «зелёные» активисты, атомная энергетика уже проигрывает солнечной.
России принадлежат 20 % площади лесных массивов в мире. Это огромный резерв в плане поглощения углекислого газа, который можно будет с выгодой использовать при формировании рынка квот углеродных выбросов.
Но следует иметь в виду, что, даже если концепция углеродного следа будет признана несостоятельной, снижать долю тепловой генерации, а также повышать экологичность уже существующих тепловых электростанций в нашей стране все равно необходимо. Вредность выбрасываемых при тепловой генерации оксидов азота и серы, а также сажи научно доказана. Снижение выбросов электростанциями — это улучшение здоровья людей, т. е. фактически инвестиции в человеческий капитал. Возможно, придется разработать отечественные критерии экологичности генерации, более обоснованные с точки зрения науки. Здесь есть над чем поработать законодателям, а также экспертному сообществу.
Фото к статье: фотобанк «Лори»/lori.ru
