НИЗКОУГЛЕРОДНЫЕ ГОРИЗОНТЫ ТРАНСПОРТА БОЛЬШИХ ГОРОДОВ

1

Чеботаев А.А., д.т.н., проф.

Кийченко И.М., с.н.с

НЦ КТП Минтранса России

Ивахненко А.М., д.т.н., проф.

МАДИ (ГТУ)

НИЗКОУГЛЕРОДНЫЕ ГОРИЗОНТЫ ТРАНСПОРТА

БОЛЬШИХ ГОРОДОВ.

Презентация доклада на конференции «Транспорт и экология

городов. Вопросы повышения энергоэффективности электротранспорта»

на 4-ой специализированной международной выставке

«Электротранс 2014»

(28 мая 2014г. г. Москва, ВДНХ (ВВЦ), павильон №69)

Москва 2014.

2

Структура производства электроэнергии по видам источников (а).

Россия

1 (67,3%)

4 (0,1%)3 (16,3%)

2 (16,3%)

Германия5 (6,4%)

4 ((1,9%)

3 (4,2%)

6 (6,5%)

1 (58,4%)2 (22,6%)

Великобритания

1 (75,6%)

2 (16,3%)

3 (1,8%)

6 (3,6%)5 (2,6%)

4 (0,1%)

1 - топливно-ископаемые (уголь, газ, нефть); 2 - атомный;

3 - гидроэнергия; 4 - геотермальная и солнечная; 5 - ветровая, приливная и др.;

6 - различные виды другого топлива (отходы сельского хозяйства и др. отраслей).

3

Структура производства электроэнергии по видам источников (.

С Ш А

5 (2,2%)

4 (0,5%) 6 (1,6%)

3 (6,5%)

2 (19,2%)

1 (70%)

Китай5 (0,7%)

4 (0,05%) 6 (0,15%)

3 (16,7%)

2 (1,9%)

1 (80,5%)

Франция5 (1,5%) 6 (1,1%)

3 (11,4%)1 (10,3%)

2 (75,5%)

4 (0,1%)

1 - топливно-ископаемые (уголь, газ, нефть); 2 - атомный;

3 - гидроэнергия; 4 - геотермальная и солнечная; 5 - ветровая, приливная и др.;

6 - различные виды другого топлива (отходы сельского хозяйства и др. отраслей).

От 20,3% во Франции и до 80,5% в Китае электроэнергии

вырабатывается из невозобновляемых источников на тепловых

электростанциях.

В Германии 14,8% производства электроэнергии

осуществляется из возобновляемых источников (сонечная,

ветровая и др._)

Общий мировой выброс СО2 на тепловых электростанциях

составляет 50-55 млрд. т./в год. Доля транспорта составляет 10%.

М и р Россия

Производство первичных энергоресурсов.

3,2 т.у.т./чел. 13,0 т.у.т./чел. ( с учетом экспорта)

6,5 т.у.т./чел. (без учета экспорта)

Общее душевое потребление электроэнергии.

2,1 тыс. кВт-ч/чел. 7,3 тыс. кВт-ч/чел.

Удельный расход топлива при выработке электроэнергии.

280 г.у.т./ кВт-ч 330 г.у.т./ кВт-ч

Доля транспорта в потреблении электроэнергии.

6,0% 9,0%

Индексы стоимости производства 1кВт/ч электроэнергии

из различных источников.

Гидроэнергия - 1; Тепловая (угольная) - 25,3;

Атомная - 8,7; Ветровая, приливная - 37,1;

Биотопливная - 17,5; Гелиоэнергия (солнечная) - 70,8.

Тепловая (газовая) - 21,2;

Энергоэффективность транспортных средств при перевозке пассажиров в городском и

пригородном сообщении.

Пригородный

электропоезд

Трамвай

Метротрамвай

(скоростной)

Метрополитен

Автобус

Легковое такси

«Низкоуглеродные» виды подвижного состава

ЛиАЗ-5256.36

Полная вместимость -

116чел

Расход дизельного

топлива

0,342 л/ км. пробега.

Автобус ПАЗ – 3205 Полная вместимость –

40 чел

Расход бензина:

0,29 л/ км. пробега

( ВАЗ – 21703,

Лада Приора )

Полная вместимость –

5 чел.

Эксплуатационная

вместимость - 2 чел.

Расход бензина в сме-

шанном цикле –

0,072 л/км. пробега.

ЭД4М; ЭР 9М; ЭР 9Е

Десятивагонный

пригородный

электропоезд полной

вместимостью - 1250 чел.

Расход электроэнергии на

тягу и собственное

потребление:

0,031к Вт–ч/ткм. брутто

Масса тары: qТ =– 520 т.

Масса пассажиров –

qп = 1250х 0,075 = 93,75 т.

Масса поезда брутто –

qТ,брутто = 520+ 93,75 =

613,75 т.


километр пробега:

Gкм = 0,031х613,75 =

= 19,0 кВт-ч/км.

ТЗ, 71-619К; 71-619А;

ЛМ-68.

Одиночный 4-х осный

вагон

полной вместимостью –

130 чел.




0,071 к Вт-ч/ткм. брутто

Масса тары: qТ = –21 т.

Масса пассажиров:

qп = 130х0,075 = 9,8 т.

Масса вагона брутто -

qТ,брутто 21+9,8 = 30,8 т.

Расход электроэнергии

на километр пробега:

Gкм =0,071х30,8 =

= 2,2 кВт-ч/км.

Новый трехвагонный

электропозд

Вместимостью – 600 чел.




0,045 кВт-ч/ткм. брутто.

Масса тары: qТ = 70 т.


qп = 600х0,075 = 45,0 т.


qТ,брутто = 70+45 = 115 т.



Gкм =0,045х115 =

5,2 кВт-ч/км.

81-717.5М;

81-740 «Русич»

Семивагонный


вместимомтью –

2100 чел


на тягу и собственное


0,025 кВт-ч/ткм брутто.

Масса тары: qТ = 210 т.


qп = 2100х0,075 =

157,5 т


qТ,брутто = 210+157,5=

367,5 т.



Gкм =0,025х367,5 =

9,2 кВт-ч/км.

(Без учета рекуперации)

6

Удельная энергостоимость перевозки пассажиров в городском и пригородном сообщении.

Пригородный


Трамвай

Метротрамвай

(скоростной)

Метрополитен

Автобус

Легковое такси

«Низкоуглеродные» виды подвижного состава

Оптовая постоянная цена дизельного топлива:

21,4 руб/л, бензина – 27,0 руб./л (92), 29,0 руб./л

(95) *)

Оптовая постоянная цена электроэнергии: 1 кВт-час = 3,0 руб/кВт-час. *)

Стоимость расхода

электроэнергии на 1км.

пробега:

19,0 кВт-ч/км х 3,0 = =

57,0 руб/км

Сжидаемая энергостои-

мость 1пасс.-км.:

57,0 руб./1250пкм =

0,046 руб./пасс.-км



пробега:

2,2х3,0 = 6,6 руб./км.

Ожидаемая энергостои-


6,6 руб./130 чел. =

0,051руб./пасс.-км



пробега:

5,2х3,0 = 15,6 руб./км.



15,6 руб./600 чел. =

0,026 руб./пасс.-км.



пробега:

9,2х3,0 = 27,6 руб./км.



27,6 руб./2100 чел. =



топлива на 1км. пробега:

ЛиАЗ-5256.36

0,342х21,4 = 7,32 руб./км

ПАЗ – 3205

0,29х27,0 = 7,83 руб./км

Ожидаемая энергостои -


ЛиАЗ-5256ю25

7,32 руб./116 чел. =


ПАЗ – 3205

7,83 руб./40 чел. =



топлива на 1км. пробега:

0, 072х29,0 = 2,09 руб./км.

Ожидаемая энергостои -

мость 1пкм.:

2,09 руб./2,0 чел. =

= 1,045 руб /пасс.-км.

В е л и ч и н а з а т р а т п р и д о л е э н е р г о с т о и м о с т и в р а с х о д а х, % (без накладных и других расходов).

При 30% - 0,066

руб./пасс.-км

30% - 0,73 руб./пасс.-км. 30% - 0,037

руб./пасс.-км.

30% - 0,019


30% - 0,104/0,280


30% - 1,492 руб./пасс.-км

При 60% - 0,115


60% - 1,28 руб./пасс.-км. 60% - 0,065 руб./пасс.-

км.

60% -0,032 руб./пасс.-км 60% - 0,182/0,49


60% - 2,613


*) Без учета дефлятора.

7

Снегозадержание

Обработка

и внесение

удобрений

Вспашка

Посев

Обработка

посевов

Сушка

зерна

на току

Уборка зерна и

перевозка на

ток

Доставка хлеба в

магазины розничной

торговли

Доставка

зерна на

элеватор

Доставка зерна

на мукомольные

комбинаты

Доставка муки и

других компонентов

в пекарни и

производство хлеба

Магазин,

покупатели

«Мультикативность» потребления энергоресурсов в логистической цепи

потребления хлеба.

Пример: 1 – цена булки хлеба 15 руб. при 40%

потреблении энергоресурсов; 2 - Ожидаемое годовое

повышение цены энергоресурсов 3%;

3 – Нарощенная цена энергоресурсов в цене поставок

6(1+0,03)12

=8,58; 4 – Увеличенная цена хлеба – 21,45

руб.; 5 – Конечная цена хлеба возрастет на 43%.

1 2 3 4 5

10

00

00

00

00

00

00

9 8 7 6

11 12

Трактор Трактор Трактор Трактор

Трактор, автомобиль

Культи-

ватор

Сеялка

Сушиль-

ные

Автомо-

биль

Автомо-

биль

Вагон Вагон

Автомо-

биль

Комбайн

агрегаты

Автомобиль, вагон

Электроэнергия

Автомо-

биль

8

Стратегия увеличения городской черты и роста энергопотребления,

вредных выбросов, ареала расселения жителей и направлений

транспортных в «однополюсном» мегаполисе

В н е ш н я я с р е д а

I – начальный, базовый этап расселения и потребление энергии;

II – второй этап расселения и потребление энергии;

III – третий этап расселения и потребление энергии.

- направление селитебного освоения территории мегаполиса;

- направления пассажирских (работа, культура, дача, образование) и грузовых

(перевозки грузов фирм, организаций) транспортных потоков;

СО, NOx, CH - основные транспортные выбросы вредных веществ и СО2 ;

О2 - потребляемый кислород воздушных ресурсов мегаполиса.

О2

СО2

NОx

СО

СН

Мегаполис


Транзитные

потоки

I

II

III

9

Стратегия альтернативного расселения населения,

рассредоточенных вредных выбросов и потребляемой энергии,

направлений транспортных потоков в «многополюсной»

агломерации.



1, 2, 3, 4, 5, 6 - близлежащие города-спутники с рассредоточенным

энергопотреблением;

- направления пассажирских (работа, культура, дача, образование) и

грузовых ( перевозки грузов фирм, организаций) транспортных потоков

на сети агломерации;

СО, NOx, CH - основные транспортные выбросы вредных веществ и СО2 ;

О2 - потребляемый кислород воздушных ресурсов агломерации.

О2

СО2

СО, NOx, CH

СО2

А г л о м е р а ц и я

1

2

3

6 5

4


потоки


потоки

10

Уровень автомобилизации и плотность автомобильных

дорог в Федеральных округах (на 01.01. 2012г.)

Япония США Германия Население, млн. чел. 128,0 312,0 81,8

Легковой парк, млн. ед. 40,4 135,0 42,3

Уровень атомобилизации,

Авт./1000 чел. 316 433 517

Федеральный округ

Уровень

автомобилизации,

авт./1000 чел.

Плотность автомобильных

дорог, км/1000 км2

Р О С С И Я 255 43

Южный 218 144

Северо-Кавказский 222 294

Приволжский 237 152

Сибирский 246 28

Уральский 264 24

Центральный 276 240

Северо-Западный 280 42

Дальневосточный 291 6

Общие и автомобильные выбросы загрязняющих веществ

в некоторых городах России.

Г о р о д

Объем выбросов,

тыс. т. в год

Доля автомобилей

в общих выбросах,

%

Выбросы,

кг/чел. в год *)

Москва 974,8 93,7 83,9/78,7

Санкт-Петербург 444,0 84,4 89,7/75,7

Омск 294,8 31,6 254,8/93,2

Челябинск 223,4 42,5 195,3/83,0

Екатеринбург 180,9 89,0 131,3/116,9

Волгоград 139,7 56,4 137,1/78,0

Нижний Новгород 135,0 79,0 107,6/85,0

Владивосток 91,9 48,4 153,6/74,4

Краснодар 85,6 76,9 112,0/86,2

Калининград 52,9 79,9 121,9/97,4

Южно-Сахалинск 33,3 49,0 179,0/87,8 *) Общие/ от автомобилей

Количество городов с населением от 300 до 500 тыс. чел. - 25 ед.,

от 500 тыс. до 1,0 млн. чел. – 23 ед., свыше 1,0 млн. чел - 13 ед. Средний

выброс загрязняющих веществ в стране от автомобилей - 93кг/чел. в год.

11

Ранжированный ряд топливных ресурсов по массе содержания

углерода.

Топливный

ресурс

Доля

углерода,

%

Полные

глобальные

выбросы СО2,

кг/кг

Горение,

потребление

кислорода

кг/кг

Отбор

воздушных

ресурсов

города,

м3/кг

Водород 0 - 8,0 31,32

Метанол 37,7 1,40 1,50 5,97

Диметиловый

эфир

53,0

1,90

2,10

10,02

Метан (СПГ) 71,0 2,80 3,70 14,71

Биометан

(биогаз)

72,0

2,79

3,55

14,12

Уголь (для

производства

электроэнергии)

83,0

2,55

2,12

8,43

Нефтяной

сжиженный газ

(СНГ)

84,0

3,02

3,61

14,36

Бензин 85,0 3,16 3,50 13,92

Электроэнергия

+ бензин

(гибридные) *

0/85

-/3,1

-/3,5

-/13,92

Дизельное

топливо

86,0

3,16

3,40

13,52

Авиакеросин 87,0 3,15 3,32 13,21

*) в городе/ за городом.

Концентрация выбросов СО2 при горении в двигателях различных

топлив в значительной степени зависит от доли углерода в топливных

ресурсах. Чем выше доля углерода в топливе, тем выше и выбросы вредных

веществ. Метанол содержит в два раза меньше углерода, чем бензин.

Природный газ (метан) является экологически более предпочтительным

моторным топливом для городских условий перевозок. Для городских

условий без углеродным ресурсом обладает электроэнергия и водород с

нулевым выбросом СО2.

12

Зона

повышенной энергоэффективности

Стратегия в области снижения выбросов

тепличного газа в городах должна базироваться,

в частности, на радикальном повышении

энергоэффективности парка легковых

автомобилей. Увеличение энергоэффективности

автомобилей за рассматриваемый период, в 3

раза, обеспечит уменьшение удельных выбросов

СО2 в 2,3 раза.

2010 2015 2020 2030 2025

Зона

снижения выбросов

13

Техногенно-экологическая «нулевая» цикличность потребления О2 и выбросов СО2 при производстве и

потреблении биотоплива.

14

Активная муниципально-административная политика по

энергоэффективности и экологической безопасности в агломерациях на

основе мирового опыта.

1. Трапнспортно-энергетическая политика (с учетом закона «Об

энергосбережении … » №261- ФЗ от 23.11.2009г.):

- разработка технических, организационных мер по энергосбережению

на всех видах городского и пригородного транспорта;

- организация тендерных закупок более энергоэффективных (с

меньшим литражем) двигателей транспортных средств для городских

перевозок грузов и пассажиров;

- расширение применения более энергоэффективных,

низкоуглеродных транспортных средств с электроприводом (трамвай,

троллейбус, электрички, гибридные автомобили);

- использование на транспорте альтернативных энергоресурсов не

нефтяного происхождения (водород, биогаз, спирты, солнечно-ветровая и

атомная энергия).

2. Транспортно-экологическая политика (снижение негативных

последствий):

- введение обязательного муниципального контроля за индексами

загрязнения приземного слоя атмосферы с выделением доли транспорта;

- создание подразделений по организации движения всех видов

городского транспорта с минимальными простоями у светофоров (зеленая

волна);

- разработка диоксидно-кислородных балансов воздушных ресурсов с

учетом фотосинтеза растений и ;

- разработка, в соответствии с размерами пассажиропотоков,

комплексной единой сетевой маршрутизации перевозок всеми видами

общественного транспорта с шаговой доступностью для населения (не более

500м от дома);

- организация тендерных закупок муниципалитетами

низкоуглеродного экологического топлива и транспортных средств с более

высокими экологическими характеристиками.

15

3. Транспортно-градостроительная политика:

- участие в разработке однополюсных или многополюсных

транспортных планировок мегаполисов и агломераций с целью снижения

транспортных затрат, энергоресурсов и минимизации занимаемой городской

площади;

- участие в разработке концепции минимизации расхода

энергоресурсов и стандарта предельно-максимального времени (40-45 минут)

поездки в центр мегаполиса с увязкой темпов уровня автоматизации и

развития улично-дорожной инфраструктуры.

- участие в разработке нового норматива в жилищном строительстве в

сторону увеличения мест для стоянки автомобилей около дома (2-3

автомобиля на одну семью).

4. Нормативно-правовая политика находящаяся в компетенции

муниципального управления:

- разработка муниципального закона «Об очистке атмосферного

воздуха мегаполиса (агломерации)»;

- расширение формирования местного «экологического» бюджета за

счет причитающейся части распределенной прибыли, налогов на физических

лиц, на землю, транспорт и штрафы за нарушение движения, а также

использование Федеральных субсидий для обновления подвижного состава в

соответствии с Постановлением Правительства.

Для эффективного решения возникающих будущих экологических

городских проблем требуются ученые и практики нового типа, которые

должны обладать комплексными знаниями в области взаимодействия

человека, транспорта, городской инфраструктуры и окружающей среды.

Environment

НИЗКОУГЛЕРОДНЫЕ ГОРИЗОНТЫ ТРАНСПОРТА БОЛЬШИХ ГОРОДОВ