Серьезное беспокойство вызывает загрязнение атмосферного воздуха и связанное с ним глобальное потепление. Наибольший вклад в этот процесс вносит оксид углерода (продукт сгорания различных углеродосодержащих видов топлива), поэтому он считается самым опасным парниковым газом.
Автомобильный транспорт с двигателями внутреннего сгорания– один из главных источников эмиссии вредных веществ. Для потребителей не существует однозначного выбора в пользу дизельного либо бензинового топлива, поскольку оба варианта имеют свои преимущества и недостатки. В то же время в связи с возрастанием озабоченности экологическими проблемами во многих странах приоритет начал сдвигаться в пользу дизельного топлива. Его удельный расход, как правило, ниже бензина. Исходя из этого, считается, что сравнительный вклад в глобальное потепление дизельных автомобилей меньше.
Руководствуясь подобной логикой, правительства ряда стран проводят политику преференций по отношению к транспорту на дизтопливе. Например, к бензиновому применяется повышенная ставка налога, вводятся дополнительные штрафы и пр. Между тем установлено, что, несмотря на сравнительные преимущества в отношении эмиссии оксида углерода, дизельные двигатели являются источником других вредных для человека выбросов, таких как сажа и различные оксиды азота, которые отличаются повышенной канцерогенностью.
В Беларуси выбросы в атмосферу от передвижных источников составляют в среднем 65–75% от суммарного объема (табл. 1). В крупных городах этот показатель еще выше: в Минске– от 80%.
| Показатель | 2010 г. | 2011 г. | 2012 г. | 2013 г. | 2014 г. |
| Выбросы в атмосферу всего | 1319,3 | 1315,5 | 1389,0 | 1373,7 | 1343,6 |
| В том числе: | |||||
| от стационарных источников | 377,1 (28,6%) | 371,1 (28,2%) | 433,2 (31,2%) | 445,3 (32,4%) | 462,8 (34,4%) |
| от мобильных источников | 942,2 (74,1%) | 944,4 (71,8%) | 955,8 (68,8%) | 928,4 (67,6%) | 880,8 (65,6%) |
| Отдельные загрязнители: | |||||
| диоксид азота от стационарных источников | 57,1 | 52,8 | 52,8 | 55,7 | 54,3 |
| диоксид азота от мобильных 99,9 | 104,9 | 105,7 | 101,7 | 95,1 | |
| сажа от мобильных источников 29,8 | 30,5 | 30,8 | 29,3 | 27,0 | |
Динамика загрязнения атмосферного воздуха в Беларуси за 2010–2014 гг., тыс. тонн (%)
И хотя в большинстве населенных пунктов, где проводится мониторинг с помощью специальных станций, состояние атмосферного воздуха соответствует нормативам и количество проблемных районов снижается, необходимо отметить высокий уровень загрязнения воздуха веществами, содержащимися в выхлопных газах автомобилей (оксиды азота, СО и др.). Причем устойчиво высокий уровень загрязнения оксидами азота, в том числе с превышением ПДК, приходится на утренние часы и непосредственно связан с интенсивным движением транспорта.
Аналогичная ситуация наблюдается с оксидом углерода.
И главный вклад в эмиссию перечисленных выше загрязнителей вносят дизельные двигатели, выхлопные газы от которых ВОЗ по канцерогенной опасности для человека приравняла к пассивному курению. С 2012 г. наблюдается снижение выбросов от мобильных источников, однако их вклад в общий уровень загрязнения атмосферы остается высоким.
Существует ряд направлений снижения воздействия на атмосферу выбросов транспортных средств от самых радикальных (использование электродвигателей, водородного топлива и других технологий, которые обеспечивают нулевую эмиссию) до совершенствования существующих процессов эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. При этом стоит учитывать, что внедрение принципиально новых технологий передвижения (включая электромобили) хотя и позволяет радикально решить проблему загрязнения, требует значительных инвестиций как на покупку авто нового поколения, так и на создание соответствующей инфраструктуры. Кроме того, данный подход не решает проблему с эксплуатируемыми сейчас машинами, которые будут использоваться еще десятилетия.
Одним из наиболее приемлемых способов снижения воздействия автотранспорта на окружающую среду может стать применение топливных присадок. Это добавки, которые вводятся в основное горючее в количествах менее 1% и существенно улучшают его качество и работу двигателей. По функциональному назначению присадки разделяются на цетанповышающие; антидетонационные; моющие и антинагарные; противоизносные; предотвращающие расслоение топлива и улучшающие его фильтруемость (диспергаторы). В развитых странах их применение является общепринятой практикой: там зарегистрировано более 40 их типов и несколько десятков тысяч товарных марок .
В табл. 2 представлена динамика потребления автомобильного топлива в Беларуси за 2012– 2014 гг. Как видно из таблицы, после роста в 2013 г. общий показатель в 2014 г. существенно снизился.
| Вид топлива | 2012 г. | 2013 г. | 2014 г. | Темпы роста, 2014 г. к 2012 г., % |
| Автомобильный бензин | 1 036 029 | 1 064 847 | 1 084 819 | 104,7 |
| Дизельное топливо (не включая биодизельное топливо) | 1 708 233 | 1 747 348 | 1 574 435 | 92,2 |
| Суммарное потребление | 2 744 262 | 2 812 195 | 2 659 254 | 96,9 |
Динамика потребления автомобильного топлива в Беларуси в 2012–2014 гг., тонн
Противоположные тенденции для дизтоплива и бензина обусловлены главным образом ценовой политикой, в результате которой была увеличена сравнительная стоимость «солярки». После установления нового ценового баланса ее суммарное потребление почти в 1,5 раза превысило показатели по бензину.
Учитывая количество машин с дизельными двигателями, а также рассмотренные отрицательные экологические последствия их эксплуатации, можно предположить, что применение добавок именно к дизельному топливу способно дать значительный положительный социально- экономический эффект в рамках страны. Однако исследования в данном направлении ранее не проводились.
Цель настоящей работы – определить влияние присадок на эколого-экономические показатели работы транспортных средств с дизельными двигателями на основе изучения их технических характеристик.
В качестве объекта исследования выбран материал марки FP-4000, который производится в Республике Беларусь ЗАО «Деловые коммуникации» (Минск) на основе научно-практических разработок компании INNOSPEC, специализирующейся на выпуске химической продукции.
Отличительная особенность добавок данной компании состоит в первую очередь в том, что они не влияют на основные положительные свойства топлива.
Присадка-кондиционер FP-4000 оказывает комплексное действие на работу дизельного двигателя: снижает расход топлива, обеспечивает полноту его сгорания, уменьшает токсичность выбросов, дает моющий и диспергирующий, смазывающий, антидетонационный эффект. Такая многофункциональность достигается довольно сложным химическим составом.
Основные компоненты – ароматические углеводороды, фенолы, парафины, нафтены и непредельные циклические углеводороды.
При оценке целесообразности введения смеси FP-4000 нами учитывалась как непосредственная экономическая рентабельность, так и общая, включая социально-экологические последствия. Непосредственный экономический эффект рассчитывается как разница между дополнительной экономией от использования добавки и ее стоимостью. При расчете дополнительной экономии учитывалось снижение расхода топлива и уменьшение затрат на обслуживание автомобиля. В качестве исходных данных для определения эколого- экономической эффективности применения дизельного топлива с присадкой FP-4000 в данной работе учитывались результаты трех исследований-испытаний. Первое проводилось на ПО «Жезказганцветмет» (Казахстан) на самоходном оборудовании Южно-Жезказганского рудника с января по апрель 2015 г., включая этап адаптации (1,5–2 месяца) и выход на стабильный режим работы.
В число контролируемых были включены 24 машины, оборудованные системой измерения расхода топлива Omnicomm: 9 автосамосвалов Sandvik TORO-50; 11 колесных погрузчиков Caterpillar-980H; 2 автосамосвала Caterpillar AD30; 2 погрузочно-доставочные машины Sandvik LH 514. Средневзвешенный итоговый показатель снижения расхода топлива с добавкой FP-4000 по парку разнотипных машин – 5%.
Второе исследование-испытание проходило на Минском молочном заводе № 1 с ноября 2012 по февраль 2013 г. Расход топлива с введением FP-4000 здесь уменьшился на 6%.
На автотранспортном коммунальном унитарном предприятии (АКУП) «Спецкоммунавтотранс» с декабря 2006 по август 2010 г. в испытании (третьем) участвовало 134 машины. По данным за март 2010 г., потребление ими топлива снизилось на 4%. Таким образом, усредненное значение снижения расхода дизельного топлива согласно документам, об испытаниях материала FP-4000 – около 5% по сравнению с вариантом без него. Для вычислений за основу примем следующие исходные данные:
С учетом приведенных данных экономия на топливе в пересчете на 1 т составит 514,2 тыс. руб. В масштабах страны (при потреблении дизтоплива за 2014 г.– 1574435 т) экономический эффект предполагается 809,6 млрд руб.
Уменьшение затрат на обслуживание оценить гораздо сложнее, поскольку этот процесс включает множество работ и требует расхода различных материалов и запчастей. Ключевое преимущество использования FP-4000 – увеличение срока службы топливных форсунок. Соответственно, их стоимость можно взять за основу при расчете объема экономии.
Согласно результатам испытания, на АКУП «Спецкоммунавтотранс», после добавления FP-4000 в топливо расход распылителей топливных форсунок на 1 автомобиль снизился с 1,68 до 1 шт. в год. Затраты по замене 1 распылителя (включая стоимость самой детали и ремонта) для двигателей ЯМЗ, на которых работает большинство транспортных средств отечественного производства, на конец 2015 г. были не менее 260 тыс. белорусских руб. Сумма экономии – 176,6 тыс. руб. на 1 машину. Учитывая, что парк грузовых автомобилей и автобусов на начало 2015 г. включал порядка 140 тыс. единиц, ожидается экономический эффект 24,7 млрд руб. Полученный результат можно считать минимальным.
В масштабах страны, принимая во внимание количество легковых дизельных автомобилей и стоимость запчастей, особенно импортных, сэкономить можно существенно больше. Кроме того, добавки дают существенный социально-экологический эффект за счет снижения выбросов вредных веществ, в том числе наиболее опасных для здоровья человека оксидов азота. Для оценки влияния многофункциональной присадки-кондиционера FP‑4000 на токсичность выхлопных газов и расход топлива на предприятии «ГосавтотрансНИИпроект» (Украина) были проведены сравнительные стендовые испытания автомобиля ГАЗ3302 «Газель» с двигателем ГАЗ 560 в следующем режиме:
В табл. 3 представлены результаты исследований по основным загрязняющим веществам. При определении социально-экологического эффекта от снижения загрязнения можно брать за основу налоги на выбросы вредных веществ. Поскольку такой налог с передвижных источников не взимается, будем исходить из того, что эмиссия от транспорта оказывает не меньший ущерб, чем стационарные источники.
| Загрязняющее вещество | Содержание в выхлопных газах | Изменение, % | Удельный выброс, г/л | Изменение, % | Ставка налога, тыс. руб за 1 т | ||
| ДТ | ДТ+ FP-4000 | ДТ | ДТ+ FP-4000 | ||||
| СО2, % | 5,20 | 4,52 | –13,1 | 2835 | 2699 | –4,8 | 0,0 |
| СО, млн-1 | 66,54 | 57,89 | –13,0 | 2,311 | 2,202 | –4,7 | 976,0 |
| Углеводороды, млн-1 | 35,35 | 31,46 | –11,0 | 0,639 | 0,560 | –12,3 | 976,0 |
| NOx, млн-1 | 402,09 | 353,84 | –12,0 | 23,00 | 21,87 | –4,9 | 1964,0 |
Сравнительный анализ состава выхлопных газов автомобилей по результатам исследования, выполненного на предприятии «ГосавтотрансНИИпроект»
Расчеты, выполненные на основании цифр табл. 3, показали, что снижение социально-экологического ущерба (как величины гипотетического налога) ожидается в размере 2,84 тыс. руб. на 1 т использованного дизельного топлива. В масштабах нашей республики (по данным потребления за 2014 г.) – 4,5 млрд руб. Таким образом, проведенная комплексная оценка показала, что применение компонентов, улучшающих топливные характеристики, способствует как повышению рентабельности непосредственно транспортной отрасли, так и решению общих эколого-экономических проблем. Дополнительная выгода в масштабах страны только за счет сокращения потребления топлива может достичь более 800 млрд руб. А с учетом улучшения сопутствующих экономических показателей и снижения экологического ущерба суммарный эффект от использования присадки увеличится еще не менее чем на 38,8 млрд руб.