Изменение климата и его значение для холодильных технологий
Изменение климата, парниковый эффект и глобальное потепление – в ХХI веке, пожалуй, нет другой такой вездесущей темы, по которой идут столь горячие дискуссии. Убежденные скептики идеи изменения климата по вине человека ссылаются на разные эры исторической геологии, во время которых Земля нагревалась и охлаждалась без нашего участия. Будущее изменение климата они также, разумеется, условно рассматривают под призмой меняющейся эллиптической орбиты вращения Земли вокруг Солнца. Ученные-климатологи, наоборот, считают, что существенное увеличение попадания парниковых газов в атмосферу является сегодня результатом человеческой деятельности, из-за чего до конца этого столетия Земля может потеплеть еще на несколько градусов. Основная причина кроется, прежде всего, в интенсивном развитии промышленности и технологий за последние 150 лет. Поначалу аспекты изменения климата и выбросов CO2 были нам практически неизвестны. Но постепенно они начали проникать в общественное сознание, особенно начиная с 60-х годов прошлого века.
Прямые и непрямые выбросы вредных веществ при производстве холода
“Системы охлаждения и климатизации способствуют глобальному потеплению в двух областях, – объясняет Моника Витт, председатель правления eurammon, европейской инициативной группы по продвижению природных хладагентов. – С одной стороны, существенный негативный вклад в увеличение парникового эффекта вносят фторосодержащие хладагенты, такие как ФХУ и ГФХУ (галогенизированные фторхлоруглеводороды). Например, они возникают вследствие негерметичностей в холодильных установках, через которые хладагенты улетучиваются в атмосферу. С другой стороны, дополнительные непрямые выбросы CO2 производят приводы холодильных установок ввиду их немалых энергозатрат. Кроме того, постоянно растет спрос на холодильные системы: с 2001 года установленная холодильная мощность всех холодильных систем в мире увеличилась практически втрое”.
Политические меры – Киотский протокол и Положение о фторированных парниковых газах
Договоры об охране окружающей среды, такие как Киотский протокол в целом или Европейское положение о фторированных парниковых газах в частности, посвящены проблематике веществ, вызывающих парниковый эффект, и направлены на поиск решений на политическом уровне. Но из-за разнящихся индивидуальных интересов многих государств достаточно сложно найти общее взаимопонимание по всем направлениям защиты климата и сокращения выбросов, а также выработать общеобязательные регуляторные нормы. В особенности это выражается в Киотском протоколе, срок действия которого истекает в следующем году. На конференции по климату, прошедшей в 2010 году в Канкуне, страны-участники так и не смогли договориться об обязательной структуре нового протокола или об общей методике подсчета показателей выбросов в атмосферу.
Если Киотский протокол определяет обязательные целевые показатели по уменьшению таких газов, как углекислый газ, метан, закись азота, гексафторид серы и фторированные углеводороды, то Европейское положение о фторированных парниковых газах целенаправленно касается последней группы и ее использования в различных установках. “Поскольку фторированные газы используются в холодильных и климатических установках, то это положение имеет особую важность для сектора холодильного оборудования и систем климатизации”, – поясняет Моника Витт. С целью уменьшения выбросов, это положение, к примеру, регулирует реализацию и внедрение фторированных газов, контроль и техобслуживание установок для предотвращения утечек, а также обучение и повышение квалификации профильных специалистов.
Совсем недавно Европейская Комиссия опубликовала обзорный отчет об эффективности и соответствии Положения о фторированных парниковых газах за последние четыре года1. Комиссия пришла к выводу, что данное положение оказывает очень значительное влияние на выбросы фторированных газов в Европе. К концу 2010 года их количество достоверно уменьшилось примерно до 3 млн тонн в CO2-эквиваленте. Но для достижения долгосрочных целей ЕС по снижению выбросов на 80-95 процентов к 2050 году по сравнению с 1990 годом этого не достаточно. В целом, удалось избежать лишь около половины всех спрогнозированных до 2050 года выбросов, и то только при условии последовательного соблюдения всеми 27 странами-членами ЕС нынешних норм из Положения о фторированных парниковых газах и соответствующих положений о мобильных системах кондиционирования воздуха (директива MAC). Таким образом, имеет место лишь стабилизация выбросов на сегодняшнем уровне в 110 млн тонн в CO2-эквиваленте. Ключевой момент: согласно прогнозам в рамках технологий, которые подпадают под Положение о фторированных парниковых газах, выбросы еще могут быть снижены, но незначительно – до 2020 года немногим более 3 млн тонн и до 2050 года примерно еще на 4 млн тонн. “Поэтому, если все будет происходить так, как шло до сих пор, это не приведет к поставленным целям, – говорит Моника Витт. – Регуляторные нормы имеют смысл только при условии их соблюдения. Если не контролировать потребление фторированных газов более строго и, что еще более важно, если несоблюдение установленных норм будет оставаться ненаказуемым, то очень маловероятно, что применение этих газов будет ограничиваться в дальнейшем. Поэтому необходим более строгий контроль и ощутимые штрафы в случае невыполнения норм”.
Природные хладагенты, как экологически чистая альтернатива
Целью Положения о фторированных парниковых газах также должно быть форсирование разработок новых технологических инноваций и альтернативных технологий. Альтернативой фторированным газам в холодильных и климатических установках являются природные хладагенты, такие как аммиак (NH3), углекислый газ (CO2) и углеводороды. “Их преимущество состоит в том, что в отличие от фторированных газов они либо вообще не обладают потенциалом глобального потепления, либо этот потенциал у них пренебрежительно мал, – объясняет Моника Витт. – Таким образом, даже в случае утечки или утилизации хладагента их воздействие на парниковый эффект стремится к нулю”. Поэтому в рамках сотрудничества с экспертной группой по исследованию Положения о фторированных парниковых газах инициативная группа eurammon, в частности, указывает на высокий потенциал для снижения выбросов фторированных газов в том случае, если, например, в стационарных системах кондиционирования в качестве хладагента будет использоваться аммиак. Кроме того, инициативная группа отмечает хорошие термодинамические свойства NH3 и углеводородов – в том числе при применении в критическом температурном диапазоне. Все еще бытует мнение, что установки на природных хладагентах, в принципе, работают с меньшей эффективностью, чем на синтетических. “Такие утверждения необходимо пересмотреть хотя бы потому, что благодаря умелому планированию и систематической оптимизации технические решения на природных хладагентах обладают, по меньшей мере, идентичной эффективностью, – говорит Витт. – Например, NH3 считается хладагентом с лучшими термодинамическими свойствами, поэтому он вообще является одним из самых экономичных и энергоэффективных охлаждающих средств”.
По мнению председателя правления eurammon определенное поощрение при применении природных хладагентов могло бы стать для предприятий четким стимулом к переменам: “Это можно сделать в форме субсидий или освобождения от налогов. Еще одна испытанная возможность – обложение налогом веществ, имеющих высокий потенциал глобального потепления”. В сентябре австралийское правительство передало на голосование в парламент законопроект о введении налога на CO2, который также коснется импорта фторированных парниковых газов. Чтобы интенсифицировать переход к уже существующим экологически чистым технологиям, отдельные европейские страны уже предприняли ряд дополнительных мер. В Дании за один килограмм хладагента R134a покупатель уплачивает налог в размере 17,50 €, в Швеции – 35,00 €, а в Норвегии – целых 39,00 €. “Однако чтобы обеспечить безопасное применение природных хладагентов, очень важно гармонизировать действующие нормы Евросоюза. В данный момент во многих странах еще существует слишком много ненужных препятствий”, – говорит Витт.
В дополнение: оптимальное использование ресурсов в будущем Природные хладагенты недороги, доступны в неограниченных количествах и уже сегодня могут покрыть практически любые потребности в холоде. “Отталкиваясь от этой основы, необходимо далее оптимизировать и совершенствовать холодильные технологии, – рекомендует Моника Витт. – Благодаря новым исследованиям и разработкам могут быть существенно оптимизированы холодильные установки и компоненты. В будущем нужно стремиться к тому, чтобы необходимая для установок энергия могла ими же и производиться”. Однако уже сегодня можно более интенсивно использовать потенциалы для экономии. “Отходящее от установок тепло может использоваться для подготовки теплой воды или для отопления. С помощью компрессоров с регулируемым числом оборотов можно управлять производительностью и энергопотреблением установок, которые часто работают с неполной нагрузкой. Кроме того, с целью снижения выбросов CO2 при производстве энергии от ископаемых источников для получения электричества или холода могут чаще использоваться возобновляемые источники энергии, например, солнечная энергия”.