Введение

Скорость выброса загрязняющего вещества

Интенсивность выбросов (также углеродная интенсивность или C. I.) – это показатель скорости выброса конкретного загрязняющего вещества в отношении интенсивности определенной деятельности или промышленного производственного процесса; например, граммы выбросов углекислого газа на мегаджоуль произведенной энергии или отношение выбросов парниковых газов к валовому внутреннему продукту (ВВП). Интенсивность выбросов используется для оценки выбросов загрязняющих веществ воздуха или парниковых газов на основе объема сожженного топлива, численности поголовья в животноводстве, объемов промышленного производства, пройденных расстояний или аналогичных данных о деятельности. Интенсивность выбросов также может использоваться для сравнения воздействия различных видов топлива или деятельности на окружающую среду. В некоторых случаях термины "фактор выбросов" и "углеродная интенсивность" используются как синонимы. Используемая терминология может различаться в зависимости от области/отрасли промышленности; как правило, термин "углерод" относится только к выбросам углерода и исключает другие загрязняющие вещества, такие как выбросы твердых частиц. Распространенным показателем является углеродная интенсивность на киловатт-час (CIPK), используемая для сравнения выбросов от различных источников электроэнергии.

Методологии

Для оценки углеродоемкости процесса могут использоваться различные методологии. Среди наиболее распространенных:
Оценка жизненного цикла (LCA): она включает не только выбросы углерода, связанные с конкретным процессом, но и выбросы, возникающие при производстве и утилизации материалов, оборудования и машин, используемых в рассматриваемом процессе. Это достаточно сложный метод, требующий большого количества переменных. Метод «от скважины до колеса» (WTW), широко используемый в энергетическом и транспортном секторах: это упрощенная LCA, учитывающая выбросы самого процесса, выбросы, связанные с добычей и переработкой используемого материала (или топлива) (также известные как «выбросы по цепочке поставок»), но исключая выбросы, связанные с производством и утилизацией оборудования и машин. Эта методология используется в США в модели GREET, а в Европе – в гибридных методах JEC WTW LCA, которые стремятся восполнить пробел между методами WTW и LCA. Например, для электромобиля гибридный метод, учитывающий также выбросы парниковых газов, связанные с производством и утилизацией аккумулятора, показывает на 10–13% более высокие выбросы парниковых газов по сравнению с WTW.
Существуют также методы, которые не учитывают аспекты LCA, а рассматривают только выбросы, возникающие непосредственно в ходе конкретного процесса; то есть только сжигание топлива на электростанции, без учета выбросов по цепочке поставок. Различные методы расчета могут приводить к разным результатам. Результаты также могут значительно различаться в зависимости от географического региона и временного периода (например, как меняется углеродоемкость электроэнергии в разных европейских странах и как она менялась за несколько лет: с 2009 по 2013 год углеродоемкость электроэнергии в Европейском Союзе в среднем снизилась на 20%). Поэтому при сравнении различных значений углеродоемкости важно правильно учитывать все граничные условия (или исходные предположения), принятые при расчетах. Например, китайские нефтяные месторождения выделяют от 1,5 до более 40 г CO2e на МДж, при этом около 90% всех месторождений выделяют от 1,5 до 13,5 г CO2e. Такая сильно искаженная структура углеродоемкости требует детализации, казалось бы, однородных видов деятельности по выбросам и тщательного учета множества факторов для понимания ситуации.

Интенсивность выбросов углерода в Европе

Общие выбросы CO2 от использования энергии в 2007 году были на 5% ниже уровня 1990 года. В период с 1990 по 2007 год выбросы CO2 от использования энергии сократились в среднем на 0,3% в год, хотя экономическая активность (ВВП) увеличилась на 2,3% в год. После снижения до 1994 года (-1,6% в год), выбросы CO2 неуклонно увеличивались (в среднем на 0,4% в год) до 2003 года и затем снова медленно снижались (в среднем на 0,6% в год). Общие выбросы CO2 на душу населения снизились с 8,7 т в 1990 году до 7,8 т в 2007 году, то есть на 10%. Почти 40% снижения интенсивности выбросов CO2 обусловлено увеличением использования энергоносителей с более низкими коэффициентами выбросов. Общие выбросы CO2 на единицу ВВП, интенсивность CO2, снижались быстрее, чем энергоемкость: в среднем на 2,3%/год и 1,4%/год соответственно в период с 1990 по 2007 год. Однако, хотя отчеты за 2007 год указывали на снижение выбросов CO2, недавние исследования показывают, что глобальные выбросы быстро растут. Согласно докладу МГЭИК "Изменение климата 2022: Смягчение последствий изменения климата", в 2019 году мировые выбросы составили 59 гигатонн. Это демонстрирует, что глобальные выбросы быстро растут, увеличиваясь примерно на 2,1% каждый год по сравнению с предыдущим десятилетием. Согласно данным Европейской комиссии, для достижения цели ЕС по сокращению выбросов парниковых газов как минимум на 55% к 2030 году по сравнению с 1990 годом, инвестиции в энергетику в ЕС должны удвоиться по сравнению с предыдущим десятилетием, превысив 400 млрд евро в год в текущем десятилетии. Это включает в себя около 300 млрд евро ежегодных инвестиций, необходимых для повышения энергоэффективности, и около 120 млрд евро, необходимых для развития энергетических сетей и объектов возобновляемой энергетики.

Факторы выбросов для отчетности об инвентаризации парниковых газов

Одно из наиболее важных применений коэффициентов выбросов – это отчетность о национальных инвентаризациях парниковых газов в рамках Рамочной конвенции Организации Объединенных Наций об изменении климата (РКИК ООН). Стороны, указанные в Приложении I к РКИК ООН, обязаны ежегодно представлять свои общие национальные выбросы парниковых газов в формализованном формате отчетности, определяя категории источников и виды топлива, которые должны быть включены. РКИК ООН приняла пересмотренные в 1996 году Руководства МГЭИК по национальным инвентаризациям парниковых газов, разработанные и опубликованные Межправительственной группой экспертов по изменению климата (МГЭИК), в качестве методов оценки выбросов, которые должны использоваться сторонами Конвенции для обеспечения прозрачности, полноты, последовательности, сопоставимости и точности национальных инвентаризаций парниковых газов. Эти руководящие принципы МГЭИК являются основным источником коэффициентов выбросов по умолчанию. Недавно МГЭИК опубликовала Руководство МГЭИК по национальным инвентаризациям парниковых газов за 2006 год. Эти и многие другие коэффициенты выбросов парниковых газов можно найти в базе данных факторов выбросов МГЭИК. Коммерчески применимые организационные коэффициенты выбросов парниковых газов можно найти в поисковой системе EmissionFactors.com. Особенно в отношении выбросов, отличных от CO2, часто существует высокая степень неопределенности, связанная с этими коэффициентами выбросов при их применении к отдельным странам. В целом, использование коэффициентов выбросов, специфичных для конкретной страны, позволит получить более точные оценки выбросов, чем использование коэффициентов выбросов по умолчанию. Согласно МГЭИК, если деятельность является значительным источником выбросов для страны («ключевым источником»), «хорошей практикой» является разработка коэффициента выбросов, специфичного для этой деятельности.

Факторы выбросов для отчетности об инвентаризации загрязняющих веществ воздуха

В соответствии с требованиями Европейской экономической комиссии Организации Объединенных Наций и Директивы ЕС о национальных потолках выбросов (2016), страны обязаны ежегодно разрабатывать национальные кадастры выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух в рамках Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (CLRTAP). Рабочая группа Европейской программы мониторинга и оценки (EMEP) Европейского агентства по окружающей среде разработала методики оценки выбросов и соответствующих им коэффициентов выбросов загрязняющих веществ, которые опубликованы в Руководстве EMEP/CORINAIR по инвентаризации и прогнозированию выбросов TFEIP.

Цели интенсивности

Уголь, состоящий в основном из углерода, выделяет большое количество углекислого газа при сжигании: он обладает высокой интенсивностью выбросов. Природный газ, являясь метаном, содержит 4 атома водорода для сжигания на каждый атом углерода и, следовательно, имеет среднюю интенсивность выбросов.

Интенсивность углерода от скважины до нефтеперерабатывающего завода (CI) всех крупных действующих нефтяных месторождений в мире

В статье Masnadi et al. от 31 августа 2018 года, опубликованной в журнале Science, авторы использовали "инструменты моделирования углеродоемкости нефтяного сектора с открытым исходным кодом" для "моделирования углеродоемкости (CI) от скважины до нефтеперерабатывающего завода для всех основных действующих нефтяных месторождений в мире и выявления основных факторов этих выбросов". Они сравнили 90 стран с наибольшим углеродным следом от сырой нефти. Исследование, проведенное Стэнфордским университетом, показало, что канадская сырая нефть является "четвертой по интенсивности выбросов парниковых газов (ПГ) в мире" после Алжира, Венесуэлы и Камеруна.