Семинар по применению модели GAINS для ревизии Гетеборгского протокола

1. Семинар по применению модели GAINS для ревизии Гетеборгского протокола с фокусом на ключевые меры по улучшению качества атмосферного воздуха в Европе и роль стран ВЕКЦА в этом процессе 20-21 июня 2011 IIASA, Лаксенбург

2. Методология расчета выбросов и оценка потенциала их снижения Janusz Cofala (IIASA), Stefan Åström (IVL) Модель GAINS

3. Outline общая информация метод наглядные результаты

4. Общая информация о модели GAINS Модель GAINS является обновленной и улучшенной версией более ранней модели RAINS Модель RAINS изначально была разработана для поддержки Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния (КТЗВБР) Модель GAINS дает возможность предлагать международные стратегии снижения трансграничного переноса загрязнений, ориентированные на воздействия Эти стратегии дешевле, чем стратегии с одинаковыми для всех стран целями качества воздуха Модель GAINS включает также расчет парниковых газов Модель GAINS обеспечивает поддержку при работе с вопросами загрязнения воздуха в ЕС и в рамках КТЗВБР, а также усилия ЕС по снижению выбросов парниковых газов внутри ЕС

5. Общая информация о модели GAINS Модель рассчитывает экономическую эффективность с "технико-экономической" точки зрения (влияние на макроэкономику не рассматривается) Модель не включает денежную оценку воздействия загрязнения воздуха на здоровье населения и окружающую среду. Анализ затрат-выгод может выполняться в качестве отдельного задания другой исследовательской группой (AEA Technology) Существет несколько версий модели: Онлайн версия анализа сценариев для стран: Европы (в рамках сети EMEP), Центральной Азии (включая Китай), Южной Азии, других стран мира - Оффлайн версия, минимизирующая затраты, используется IIASA национальные модели длa: Ирландии, Италии, Нидерланов, Швеции, России Калькулятор усилий по снижению выбросов парниковых газов (для стран Приложения I)

6. Методология GAINS – Важное напоминание!! Модель показывает упрощенную версию реальности, которая может быть использована с целью демонстрации сложных взаимодействий

7. Методология GAINS – Важное напоминание!! • Разработка сценариев • Сценарий – это описание вероятного, согласованного будущего развития системы (например, энергетики, транспорта или сельского хозяйства) • Целями разработки сценария являются: • количественное представление различных направлений будущего развития технических систем и анализ последствий этих направлений развития (затраты, воздействие на окружающую среду) • анализ изменений системы в результате изменения внешних параметров Friedrich, 2010

8. Подход множества загрязнителей /множества воздействий

9. Симуляция/ Режим анализа сценариев, доступный онлайн Структурные блоки модели GAINS Энергетические и сельскохозяйственные прогнозы PRIMES, POLES, CAPRI,IEA, национальные прогнозы Варианты контроля выбросов Выбросы Затраты Рассеивание в атмосфере Воздействие загрязнения воздуха, Ряд выбросов парниковых газов

10. ОПТИМИЗАЦИЯ Экологические цели Режим оптимизации модели GAINS Энергетические и сельскохозяйственные прогнозы PRIMES, POLES, CAPRI,IEA, национальные прогнозы Варианты контроля выбросов Выбросы Затраты Рассеивание в атмосфере Воздействие загрязнения воздуха, Ряд выбросов парниковых газов

11. Модели помогают разделить стратегические и технические вопросы Amann, 2009

12. Аггрегирование данных по энергетическим ресурсам • Секторы первого уровня: • Тепло- и электроэнергетика • Преобразование энергии • Промышленность • Бытовое потребление • Транспорт • Неэнергетическое использование • Далее разделены на секторы второго и т.д. уровней • Категории топлив: • Уголь • Нефть • Газ • Биомасса • Возобновляемые источники • Атомная энергия • Электричество • Тепло (пар, горячая вода) • Включая различные типы и градации

13. Аггрегирование данных по передвижным источникам • Дорожный транспорт • Легковые автомобили и малолитражные автобусы • Грузовые автомобили и автобусы большой грузоподъемности • Мотоциклы и мопеды, оснащенные 2-х или 4-х тактными двигателями • Внедорожные передвижные источники • Железные дороги, авиация, внутренние водные пути • Национальное морское судоходство и ловля рыбы • Передвижные механизмы, применяемые в промышленности, строительстве и сельском хозяйстве • Другие (бытовой сектор, газонокосилки, лесохозяйственная и военная техника) • Для каждого источника оценивается количество транспортных средств и потребление топлива. Для дорожного транспорта оценивается также пробег

14. Аггрегирование данных по процессам • Хранение и транспортировка продукции: • уголь • сельскохозяйственная продукция • металлическая руда • удобрения • другие… • Строительная деятельность • Перереботка и удаление отходов • Производство сырья: • сталь • алюминий • другие металлы • цемент • стекло • нефть и природный газ • нефтепереработка • удобрения…

15. Варианты контроля выбросов загрязняющих веществ: Стационарные источники: • SO2: • Топлива с низким содержанием серы • Контроль "в топке" • Десульфаризация дымовых газов • Контроль выбросов от процессов • NOx: • Модификация процесса сгорания • Каталитическое и некаталитическое снижение • NH3: • Изменения в рационе питания • Адаптация животноводческих построек и очистка воздуха • Методы хранения и применения навоза • Замена мочевины • VOC: • Основные методы управления • Замена растворителей • Меры "на конце трубы" • PM • Циклоны, (электро-)фильтры • Более чистые промышленные процессы • Улучшенные котлы и печи • Надлежащая технология • Передвижные источники: • Стандарты EURO • Эквиваленты EURO для внедорожных источников

16. База данных модели GAINS по мерам контроля выбросов SO2: 180 вариантов мер NOx: 400 вариантов мер PM: 850 вариантов мер (для передвижных источников – те же меры, что и для NOx) NH3: 110 вариантов мер VOC: 500 вариантов мер GHG: 300 (примерно), включая структурные меры для CO2, варианты мер для CH4, N2O, F-газов szczagner, Klimont, 2009

17. Методология модели GAINS - сценарии С помощью использования базы данных, содержащей информацию о: показателях выбросов без учета мер контроля рассеивании загрязнений по Европе чувствительности экосистем, распределении населения технологиях и вариантах снижения выбросов, включающих такие параметры как: эффективность снижения выбросов затраты на применение И с использованием сценарных оценок (прогнозов), содержащих данные о: видах деятельности, вызывающих загрязнение степени применения технологий по снижению выбросов

18. Результаты модели GAINS Модель GAINS может рассчитать следующие результаты: Выбросы в стране Обусловленное выбросами воздействие на окружающую среду и здоровье населения Затраты на снижение выбросов в стране С учетом того, что: Некоторые методы снижения выбросов могут привести к увеличению выбросов других загрязняющих веществ Выбросы в некоторых странах оказывают большее воздействие на здоровье населения и окружающую среду, чем выбросы других стран

19. Методология модели GAINS– Расчет выбросов Klimont, 2009

20. Расчет затрат в модели GAINS • Все затраты выражены в Euro 2005 • После учета налога • Метод "годовых затрат" • Затраты основаны на международных инвестициях и опыте эксплуатации • Для развивающихся стран в стоимость инвестиций включены локальные компоненты • Три уровня учетной ставки • 4% (social) • 10% (business) • 20% (private)

21. Компоненты затрат • Общие (одинаковые для всех стран) • - удельные затраты на инвестиции, • - фиксированные затраты на эксплуатацию (ОМ), • необходимая дополнительная рабочая сила, энергия и материалы • Специфические (зависящие от страны) • размер установки, • заводские факторы, • цены на рабочую силу, электричество, топливо и другие материалы • стоимость переработки и удаления отходов

22. Расчет затрат на снижение выбросов • Компоненты затрат: • общие (одинаковые для всех стран) • - удельные годовые затраты на инвестиции, Iann • - фиксированные затраты на эксплуатацию, OMfix • - необходимая дополнительная рабочая сила, энергия и материалы, OMvar • зависящие от страны, OMvar • - размер установки, • - заводские факторы, • - цены на рабочую силу, электричество, топливо и другие материалы • - стоимость переработки и удаления отходов C = Iann + OMfix + OMvar Cofala, 2009

23. Расчет рассеивания загрязняющих веществ(Зависимость источник-рецептор для PM2.5 – из модели EMEP) PM2.5jСреднегодовая концентрация PM2.5 в –ячейке-рецепторе j I Ряд источников выбросов (стран) JРяд рецепоторов (ячеек сети) piПервичные выбросы PM2.5 в стране i siВыбросы SO2в странеi niВыбросы NOxв странеi aiВыбросы NH3в странеi αS,Wij, νS,W,Aij, σW,Aij, πAij Линейные матрицы переноса восстановленного и окисленного азота, серы и первичных PM2.5, для зимы, летаи среднегодовые

24. Воздействие загрязнения атмосферного воздуха Ущерб здоровью населения: • снижение ожидаемой продолжительности жизни, • связанное с воздействием PM2.5 • смертность связанная с воздействием тропосферного озона Ушерб растительности: • подкисление и эвтрофикация лесов, • полу-естественных экосистем, территорий Natura 2000 Выбросы парниковых газов

25. Результаты- примеры

26. Выбросы загрязняющих веществ в Европе в настоящем и будущем (2020), кт

27. Пример кривой затрат для SO2 Кривые затрат описывают рост затрат на контроль выбросовв зависимости от роста снижаемых выбросов

28. Снижение ожидаемой продолжительности жизнисвязанное с мелкодисперсной пылью [месяцы] • 2020 2020 • CAFE базовый сценарийМаксимальное техническидействующее законодательство осуществимое снижение выбросов Снижение среднестатистической продолжительности жизни в результате воздействия неопределенных PM2.5 антропогенного происхождения, расчет для метеорологических данных 1997

29. Превышение выпадения кислот в лесных экосистемах • 2020 2020 • CAFE базовый сценарийМаксимальное техническидействующее законодательство осуществимое снижение выбросов Процент площади лесов с выпадением кислот выше уровня критических нагрузок, расчет для метеорологических данных 1997

30. Более подробная информация Документация http://www.iiasa.ac.at/rains/gains-methodology.html?sb=10 Презентации http://www.iiasa.ac.at/rains/meetings/GAINS-tutorial/presentations.html