Т.С. Титова, д-р техн. наук, профессор;
Р.Г. Ахтямов, канд. техн. наук, доцент
ФГБОУ ВО «Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I»
Изменение климата, обусловленное выбросами парниковых газов, становится глобальной проблемой. Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли в 2016 году преодолела рекордную отметку в 400 ppm (parts per million – количество частиц СО2 на миллион частиц воздуха). Причем к концу столетия ожидается увеличение концентрации СО2 примерно в два раза. Несмотря на целенаправленный рост солнечной и ветровой энергетики, конкурентоспособной альтернативы сжиганию углеводородных топлив до сих пор не существует. В этой связи технологии улавливания и захоронения углерода в виде СО2 признаны критически важными для сдерживания роста температуры на планете в пределах 1,5–2 °С к 2050 году. Применение этих технологий позволит снизить объем выбросов CO2, в том числе транспортной отраслью.
Сегодня тема изменения климата – одна из самых обсуждаемых в мире. Специальный отчет по глобальному потеплению, подготовленный межправительственной группой экспертов по изменению климата, еще раз подтверждает, что человеческая деятельность оказывает наибольшее влияние на рост средней температуры планеты. По некоторым оценкам, человеческая активность вызвала рост температуры примерно на 1,0 °C в сравнении с доиндустриальным уровнем (примерный диапазон от 0,8 °C до 1,2 °C темпами глобальное потепление вероятно достигнет повышения температуры на 1,5 °C между 2030-м и 2052 годом.
Для подготовки высококвалифицированных кадров для перехода к низкоуглеводной экономике и расширению вклада транспортной отрасли в сокращение выбросов парниковых газов в Петербургском государственном университете путей сообщения Императора Александра I на кафедре «Техносферная и экологическая безопасность» разработаны инновационные технологии, внедренные в учебный процесс при подготовке бакалавров и магистров в области техносферной безопасности в интересах устойчивого развития.
Так, при подготовке выпускных квалификационных работ на кафедре рассматриваются темы, связанные не только с оценкой величины выбросов парниковых газов предприятиями транспортной отрасли, но и реализуется научно обоснованный подход к поиску путей сокращения выбросов и поглощению тех парниковых газов, которые уже поступили в атмосферу Земли.
Обучающимися кафедры в рамках реализации проекта «Приоритет-2030» по направлению создания и развития безопасной транспортной экосистемы магистральной инфраструктуры показано, что достигнуть углеродной нейтральности можно с помощью применения технологий сокращения или поглощения выбросов. На сегодняшний день существуют несколько технологий:
• лесовосстановление;
• биоэнергетика с улавливанием и хранением углерода; • усиленное выветривание;
• улавливание углерода из воздуха и его хранение и пр.
На основе актуальной нормативной базы в области количественного определения объема выбросов парниковых газов организациями, осуществляющими хозяйственную и иную деятельность в Российской Федерации, обучающимися кафедры «Техносферная и экологическая безопасность» проводится расчет углеродного следа объекта исследования.
Для снижения уровня негативных последствий предприятие может использовать различные технологии для сокращения выбросов парниковых газов. При этом самый эффективный способ борьбы с изменением климата – прямое сокращение выбросов. Углеродный след включает в себя все выбросы, связанные с деятельностью предприятий: сырье, производство, поставка, использование, захоронение и переработка, то есть весь жизненный цикл продукта.
В качестве приоритета может рассматриваться сокращение выбросов при производстве и транспортировке, а также переход на возобновляемые источники энергии. Другое направление – инвестирование в технологии отрицательных выбросов, чтобы компенсировать те выбросы, которые по каким-либо причинам убрать невозможно.
Тем не менее, выбросы от железных дорог зависят от ряда факторов. Во-первых, степень электрификации. Во-вторых, при оценке не только прямых, но и косвенных выбросов ключевое значение приобретает экологичность источника энергии.
В представлениях о будущем низкоуглеродная транспортная отрасль может рассматриваться, как важный компонент, учитывая нынешний высокий уровень зависимости от ископаемого углеродного топлива и инерцию, обусловленную длительным сроком службы инфраструктуры на ископаемом топливе. Действительно, более сложные цели в области климата в соответствии с Парижским соглашением делают еще менее вероятным, что только возобновляемые источники энергии и энергоэффективность могут обеспечить необходимое сокращение выбросов без одновременного ограничения выбросов от встроенной базы ископаемого топлива на транспорте.
Анализ докладов Межправительственной группы экспертов по изменению климата показывает, что ограничение атмосферных концентраций примерно до 450 ppm CO2 эквивалента к 2100 году либо невозможно, либо намного дороже без развёртывания технологий отрицательных выбросов. Достижение сценария, в котором среднее потепление ограничено 2 °C выше доиндустриального уровня, потребует улавливания и хранения почти 4 Гт CO2 в год к 2040 году. Без использования технологий отрицательных выбросов требуемые затраты на сокращение выбросов парниковых газов могут быть на 40% выше, чем при использовании технологий отрицательных выбросов.
Так, например, Транспортная стратегия Российской Федерации до 2030 года с прогнозом на период до 2035 года предусматривает реализацию такой долгосрочной цели развития транспортной системы России, как цифровая и низкоуглеводная трансформация отрасли и ускоренное внедрение новых технологий. Кроме того, стратегия направлена на опережающее удовлетворение ожиданий основных пользователей и потребителей транспортного комплекса. Предприятиям транспортной отрасли и их инвесторам должны быть созданы условия для снижения энерго- и углеродоемкости.
В рамках снижения выбросов парниковых газов объектами железнодорожного транспорта возможна реализация следующих мер:
• прямое сокращение выбросов парниковых газов;
• внедрение технологий отрицательных выбросов на объектах железнодорожного транспорта с учетом пространственного распределения объектов и их специфики;
• расширение круга потенциальных инвесторов зеленых проектов и обеспечение доступа к более дешевому финансированию;
• интеграция вопросов декарбонизации в стратегии российских транспортных компаний;
• введение механизмов стимулирования декарбонизации для организаций транспортной отрасли и их клиентов;
• поддержка электрификации транспорта и перехода на новые виды топлива;
• комплексная оптимизация транспортных систем на основе использования цифровых технологий с целью сокращения влияния отрасли на окружающую среду.
В XIX веке железные дороги стали символом промышленной революции. В XXI веке железная дорога, как и другие виды транспорта, претерпевает значительные изменения, но она вновь находится в авангарде развития. Экологическая повестка и политика декарбонизации дают новые преимущества железнодорожному транспорту, в т. ч. внедрение в отрасли технологий отрицательных выбросов. Образование в области охраны окружающей среды в первом инженерном транспортном вузе России отвечает первостепенным требованиям по подготовке профессиональных кадров для низкоуглеродной транспортной отрасли будущего.
