Канал Осьминог Пауль

Углеродный след — это количество парниковых газов, которые выделяются в атмосферу в результате деятельности человека за определенное время на единицу продукции или процесса. Традиционно его расчеты применяются в энергетике и отраслях промышленности, но влияние на экологию планеты также оказывает сфера транспорта с большими объемами потребления топлива. В сфере обращения с твердыми коммунальными отходами важную роль играет специализированный транспорт для перемещения мусора от мест его накопления к объектам утилизации. Мусоровозы, выполняющие ежедневные рейды, потребляют топливо, работают на холостом ходу во время погрузки и разгрузки, а их маршруты не всегда оптимизированы – все это может приводить к значительным выбросам вредных веществ и выделению углекислого газа. Ученые Пермского Политеха предложили метод  расчета углеродного следа мусоровоза, а также написали для этого специальную программу.

На программу выдано свидетельство № 2025613566. Разработка выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Декарбонизация — один из ключевых трендов современности, направленный на снижение выбросов углекислого газа в атмосферу. Помимо энергетики и промышленности внимание необходимо уделять транспортной отрасли, которая является значимым источником парниковых газов. В последние годы прогрессивные транспортные компании все чаще анализируют маршруты доставки грузов и перевозки пассажиров с точки зрения энергоэффективности и углеродного следа. Это необходимо для разработки эффективных мер по снижению выбросов.

В настоящее время для оценки углеродного следа от сжигания топлива в двигателях транспортных средств применяются рекомендации международных стандартов и онлайн-калькуляторы (например, DHL Carbon Calculator, EcoTransit World), которые помогают компаниям анализировать показатели энергопотребления. Однако в расчетах не принимается во внимание специфика работы каждого вида транспорта в отдельности, а ведь разный режим движения, тип топлива, загрузка и даже холостой ход (когда машина во время погрузки или разгрузки не движется, но работает) напрямую влияют на объем выбросов: например, перегруженный транспорт потребляет больше топлива на тонну груза, а дизельные, бензиновые, газовые и электрические моторы производят разное количество углекислого газа.

Специализированные машины для перевозки твердых коммунальных отходов, то есть бытового мусора, играют важную роль в городской инфраструктуре. Их передвижение сопряжено с особенностями: частые остановки, холостой ход, прогрев двигателя в холодное время года — все это увеличивает расход топлива и, как следствие, углекислого газа.

Ученые Пермского Политеха разработали метод расчета, который учитывает прогрев двигателя, простой на холостом ходу, движение с разной нагрузкой, затраты топлива при погрузочно-разгрузочных работах.

— В расчете используются специальные коэффициенты, которые показывают, сколько углекислого газа образуется при сжигании определенного вида топлива (бензина, дизеля и т.д.). Программа рассчитывает выброс на тонну отходов, собираемых по маршруту движения мусоровоза. В качестве исходной информации для расчета углеродного следа принимались сведения о количестве рейсов, грузоподъемности и эффективности загрузки собирающих мусоровозов на территории Перми, – комментирует Галина Батракова, профессор кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ, доктор технических наук.

Таким образом, в расчетах учитывается не только сам пробег машины, но и все ситуации, когда двигатель работает и сжигает топливо.

Поскольку для обработки такой информации требуется много данных, ученые решили автоматизировать эти расчеты.

— Мы написали программу на языке Pascal. Она позволяет рассчитать удельный выброс углекислого газа на тонну перевозимого мусора, что особенно важно при сравнении транспорта разной грузоподъемности. При внедрении раздельного сбора отходов потребуется разрабатывать более гибкие маршруты движения мусоровозов от контейнерных площадок к пунктам перегрузки, объектам переработки и полигонам захоронения, — рассказывает Дмитрий Старцев, аспирант кафедры «Охрана окружающей среды» ПНИПУ.

С помощью своего ПО ученые смоделировали различные сценарии транспортировки мусора. Результаты показали, что работа двигателей мусоровозов при разгрузке контейнеров может составлять до 35% от общего объема выбросов углекислого газа.

Программа предназначена для организаций, которые ведут учет выбросов парниковых газов и предпринимают меры по их сокращению. В первую очередь политехники ориентируются на Региональных операторов отходов (РЭО) и специализированные транспортные компании.

Программа ученых Пермского Политеха поможет точно рассчитывать влияние мусоровозов на загрязнение атмосферы. Внедрение таких расчетов позволяет не только снизить углеродный след, но и оптимизировать логистику перевозки отходов. Сокращение времени простоя или выбор более экологичных видов топлива могут значительно уменьшить вредные выбросы.

Введение

Мир сталкивается с множеством вызовов: от недостаточного управления земельными ресурсами до растущей угрозы климатических изменений. В этом контексте роль технологий становится ключевой. Chia Network — это инновационная блокчейн-платформа, которая предлагает решения для устойчивого будущего.

DataLayer, разработанный Chia Network, предоставляет уникальные инструменты для управления земельными ресурсами и климатическими данными. Эта децентрализованная система позволяет обеспечить доверие, неизменность и прозрачность в глобальных данных, помогая человечеству решать самые сложные задачи.

Проблемы, которые решает Chia

1. Незащищенные земельные права: Более половины населения Земли не имеют легальных прав на землю, что затрудняет экономическое развитие.

2. Климатические рынки: Углеродные рынки требуют прозрачности и доверия для предотвращения двойного учета и манипуляций.

3. Устаревшие технологии: Традиционные системы управления данными слишком сложны, дороги и неэффективны.

Chia DataLayer: Инновации в действии

Chia Network предлагает уникальный подход через свою технологию DataLayer, которая основана на децентрализованной системе хранения и обработки данных.

Ключевые особенности DataLayer:

• Неизменность данных: Все изменения записываются с использованием криптографических ключей, что исключает возможность фальсификации.

• Прозрачность: Все данные доступны для наблюдения через публичный блокчейн.

• Контроль над данными: Каждая страна или организация сохраняет полный суверенитет над своими данными.

• Гибкость: Поддержка сложных взаимосвязей и динамических данных.

Пример использования: "Климатический склад" (Climate Warehouse), созданный Chia в партнерстве с Всемирным банком, служит глобальным реестром данных для углеродных рынков.

Почему Chia опережает конкурентов?

Технология Chia основана на механизме консенсуса Proof of Space & Time, который использует избыточное пространство на жестких дисках. Это делает её более устойчивой и экономичной по сравнению с Bitcoin и Ethereum.

Преимущества:

• Энергоэффективность: Chia потребляет менее 0.22 ТВт·ч, в то время как Bitcoin — 204 ТВт·ч.

• Децентрализация: Сеть Chia насчитывает более 250 000 узлов, что в 4 раза больше, чем у Bitcoin.

• Инклюзивность: Узлы можно запускать даже на недорогих устройствах, таких как Raspberry Pi.

Chialisp: Новый уровень смарт-контрактов

Язык программирования Chialisp сочетает в себе безопасность блокчейнов Bitcoin и гибкость Ethereum. Это идеальное решение для:

• Создания цифровых активов, таких как токены (NFT) и валюты.

• Управления идентификационными данными и пользовательскими правами.

• Внедрения сложных контрактов с мультиподписями и распределённым управлением.

Устойчивость и экология

Chia Network активно продвигает концепцию экономики замкнутого цикла:

• Повторное использование оборудования: Жесткие диски, которые обычно отправляются на свалку, могут использоваться для "фермерства" в сети Chia.

• Минимизация отходов: Снижение количества электронных отходов за счет переработки и восстановления компонентов.

Пример цикла использования:

1. Производство оборудования с использованием переработанных материалов.

2. Повторное использование для хранения данных и майнинга Chia.

3. Переработка и восстановление ресурсов для нового производства.

Глобальные партнерства

Chia Network активно сотрудничает с ведущими международными организациями:

• Всемирный банк: Выбор Chia для создания "Климатического склада" стал признанием её надежности и эффективности.

• Коста-Рика: Внедрение национальной системы учета выбросов на базе технологии Chia.

• Сингапур: Центр разработки и тестирования глобальных решений для углеродных рынков.

Заключение

Chia Network — это не просто блокчейн. Это глобальная платформа, которая объединяет инновации, устойчивость и социальную ответственность. Благодаря таким технологиям, как DataLayer и Chialisp, Chia прокладывает путь к новому уровню управления данными, создавая более справедливое и устойчивое будущее.

Сегодня в мире актуально использование чистой, надежной и относительно экономичной энергии, поэтому особое внимание обращено к области водородной энергетики. Водород – перспективный ресурс с точки зрения декарбонизации  промышленности (сокращения выбросов парниковых газов) и может быть использован в топливных элементах, двигателях внутреннего сгорания и газовых турбинах. Его применение в энергоустановках значительно снижает их влияние на глобальное потепление. Но сам процесс производства водорода, а также разработка, эксплуатация и утилизация этих устройств сопровождается значительными выбросами. Поэтому для полноценного развития водородной энергетики необходимо достоверно определить воздействие энергоустановок на окружающую среду по величине углеродного следа. Подход ученых Пермского Политеха помог выявить, какой объем парниковых газов образуется на протяжении всего жизненного цикла устройств для производства электроэнергии, в частности, газотурбинных установок.

Статья с результатами опубликована в журнале «Energies», 2024 год. Исследования выполнены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект № FSNM-2023-0004).

Углеродный след – это совокупность всех парниковых газов, прямо или косвенно произведенных объектом. Применение водорода в промышленности уменьшает их образование, но его производство все равно значительно влияет на общий объем выбросов парниковых газов. Чтобы правильно оценить эффект от использования водорода, важно учитывать этапы жизненного цикла как самого топлива, так и энергетических установок. То есть все процессы от добычи сырья, их производства до утилизации. Это позволяет понять, какой вклад вносят энергоустановки в глобальное потепление.

Из всех энергетических установок газотурбинные (ГТУ) отличаются значительно меньшим выбросом парниковых газов. Большинство существующих ГТУ без изменения конструкции могут работать на топливной смеси с содержанием водорода до 20%, при этом снижать выбросы оксидов азота в 4 раза и углекислого газа –  в 1,5. Новые же ГТУ, оснащенные двузонными малоэмиссионными камерами сгорания, позволяют сжигать газовые смеси с 50%-й долей водорода и уже разрабатываются установки, позволяющие использовать только водородное топливо.

Существующие исследования по оценке жизненного цикла ГТУ учитывают не все важные параметры и условия, определяющие углеродный след. Не рассматриваются процессы обработки материалов при производстве элементов оборудования, транспортировка деталей и конструкций, техническое обслуживание и ремонт установки на этапе эксплуатации. Хотя эти показатели значительно влияют на выбросы парниковых газов.

Оценить жизненный цикл ГТУ от добычи сырья до утилизации в конце срока службы – очень трудоемкая задача, так как это многокомпонентное и технически сложное устройство. Для этого ученые Пермского Политеха изучили подходы к оценке жизненного цикла других «топливных» и «бестопливных» (ветрогенераторы, солнечные батареи) установок для производства электроэнергии. На этом основании выявили подход, который позволяет полноценно рассчитать величину углеродного следа от ГТУ в энергетической промышленности.

– Мы рассмотрели аспекты оценки жизненного цикла ветряных турбин, электромобилей, самолетов, автобусов, газотурбинных и парогазовых установок. Проанализировали производство этих устройств, сборку, монтаж и дальнейшее обслуживание, производство самого топлива и электрической энергии, а также направления утилизации объектов. Каждый из этих этапов и процессов по-своему влияет на глобальное потепление, – рассказывает доцент кафедры охраны окружающей среды ПНИПУ, кандидат технических наук Юлия Мозжегорова.

Политехники выяснили, что углеродный след сильно зависит от отдельных материалов, используемых при изготовлении технически сложных устройств. Так, в ГТУ их может быть более 50 и производство основных металлов, и их обработка обеспечивают половину от общих выбросов углекислого газа.

– Оценивая углеродный след отечественной газотурбинной установки (ГТУ-16П) без учета этапа эксплуатации, мы определили, что основной вклад в глобальное потепление вносит этап изготовления и установки ее фундамента (62% от общих выбросов). Углеродный след производства самой установки составил 35%, а утилизации ГТУ и ее фундамента – всего 2,7%, – поделилась Юлия Мозжегорова.

Однако анализ углеродного следа всего жизненного цикла ГТУ показал, что более 99% приходится на этап эксплуатации установки. Значит, чтобы уменьшить выбросы углекислого газа, важно знать, какой объем вырабатывается при производстве и использовании топлива. Например, углеродный след ГТУ при использовании водорода составляет 198 кг СО2-экв/МВт*ч, тогда как с природным газом или дизельным топливом значительно увеличивается до 523 и 757 кг СО2-экв/МВт*ч.

Разработанный подход ученых Пермского Политеха позволяет полномасштабно оценить, как и какие параметры производства электроэнергии в ГТУ влияют на окружающую среду. Исследование показало, что значение углеродного следа газотурбинных установок меньше, чем у других технически сложных устройств. Это говорит об эффективном использовании ГТУ на водородном топливе для производства электроэнергии с точки зрения выбросов парниковых газов.