1.4.2 Выбор коэффициентов выбросов

Лучшим способом для определения коэффициентов выбросов является проведение экспериментальных измерений выбросов в фактических системах, представляющих используемые в регионе системы сбора и хранения. Эти результаты могут быть использованы для разработки моделей по оценке коэффициентов выбросов (уровень 3). Подобные измерения провести нелегко, и для этого требуются значительные ресурсы, квалификация и оборудование, которые могут отсутствовать. В этой связи, несмотря на рекомендацию применения подобного подхода для повышения точности, он не требуется для эффективной практики. В данном разделе представлены две альтернативные возможности для вывода коэффициентов выбросов; при этом выбор коэффициентов выбросов зависит от выбранного для оценки выбросов метода (т.е. уровень 1 или уровень 2).

Уровень 1

При использовании метода уровня 1 применяются коэффициенты выбросов метана по категориям или подкатегориям скота. В таблицах 1.7, 1.8 и 1.9 представлены коэффициенты выбросов для различных среднегодовых температур и для каждой из рекомендуемых подкатегорий поголовья. Эти коэффициенты выбросов представляют диапазон содержания летучих твердых веществ в навозе и используемых в каждом регионе практик сбора и хранения навоза и помета, а также различия в выбросах в зависимости от температур.

В таблице 1.7 показаны коэффициенты выбросов по умолчанию для крупного рогатого скота и свиней для каждого региона и температурной классификации. Коэффициенты выбросов приводятся для указанных среднегодовых температур и климатических зон, в условиях которых производится сбор и хранение навоза и помета. Температурные данные должны основываться на региональной метеорологической статистике, если она имеется. Регионы должны оценить процентную долю поголовья животных в различных температурных зонах и рассчитать средневзвешенное значение коэффициента выбросов. Если это не представляется возможным, то может использоваться среднегодовая температура для всего региона, однако при этом оценки для выбросов, которые сильно зависят от изменений температуры (например, системы с жидким навозом/навозной жижей), не будут точными. Для диапазона между среднегодовыми температурами -5,5 °C и 10 °C коэффициенты могут быть получены методом интерполяции крайних значений, представленных в таблице 1.7.

В таблицах 1.8 и 1.9 представлены коэффициенты выбросов по умолчанию при сборе, хранении и использовании навоза других видов животных. Исключая категорию "несушки (влажный)", указанные коэффициенты выбросов отражают тот факт, что практически весь навоз от этих животных обрабатывается в системах уборки, хранения и использования "сухого" навоза, включая пастбища и выпасы, загоны для кормления и суточное разбрасывание на полях.

Таблица 1.7

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫБРОСОВ МЕТАНА В РЕЗУЛЬТАТЕ СБОРА И ХРАНЕНИЯ

НАВОЗА И ПОМЕТА КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА (КРС) И СВИНЕЙ

ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУР (КГ CH₄/ГОЛОВА * ГОД)

Неопределенность для этих коэффициентов выбросов составляет +/- 30%.

--------------------------------

<1> Данные в среднем по территории РФ. Для диапазона между среднегодовыми температурами -5,5 °C и 10 °C коэффициенты могут быть получены методом интерполяции крайних значений.

Таблица 1.8

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫБРОСОВ МЕТАНА В РЕЗУЛЬТАТЕ СБОРА И ХРАНЕНИЯ

НАВОЗА ОВЕЦ, КОЗ, ВЕРБЛЮДОВ, ЛОШАДЕЙ, МУЛОВ И ОСЛОВ, А ТАКЖЕ

ПОМЕТА ДОМАШНИХ ПТИЦ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЙ

(КГ CH₄/ГОЛОВА * ГОД)

Неопределенность для этих коэффициентов выбросов составляет +/- 30%.

--------------------------------

<a> Птицеводческие хозяйства, практикующие обработку сухого навоза.

<b> Птицеводческие хозяйства, практикующие обработку навоза как жидкости, например, хранящейся в анаэробном отстойнике.

Таблица 1.9

КОЭФФИЦИЕНТЫ ВЫБРОСОВ МЕТАНА В РЕЗУЛЬТАТЕ СБОРА И ХРАНЕНИЯ

НАВОЗА И ПОМЕТА ОЛЕНЕЙ, СЕВЕРНЫХ ОЛЕНЕЙ, КРОЛИКОВ

И ПУШНЫХ ЗВЕРЕЙ

Неопределенность для этих коэффициентов выбросов составляет +/- 30%.

Уровень 2

Метод уровня 2 применим в том случае, когда сбор и хранение навоза и помета являются ключевой категорией, или, когда данные, использованные для разработки значений по умолчанию, не согласуются надлежащим образом с существующими в регионе поголовьем скота и условиями сбора и хранения навоза и помета. Так как характеристики крупного рогатого скота и свиней и системы сбора и хранения навоза и помета могут значительно варьировать по различным регионам, то регионы с большими поголовьями этих животных должны рассмотреть возможность использования метода уровня 2 для оценки выбросов метана от навоза КРС и свиней. Метод уровня 2 опирается на два основных типа поступлений, которые влияют на расчет коэффициентов выбросов метана из навоза:

Характеристики навоза. Включают количество летучих твердых веществ (VS), содержащихся в навозе, и максимальное количество метана, которое может быть выработано из данного навоза (B_o). Производство VS навоза может быть оценено на основе значений потребления и перевариваемости кормов, которые являются переменными, используемыми также для вывода на уровне 2 коэффициентов выбросов в результате внутренней ферментации. В качестве альтернативы темпы производства VS могут основываться на лабораторных измерениях, проводимых на навозе скота. B_o варьирует для разных видов/категорий животных и режимов кормления и представляет собой теоретически возможный выброс метана на основе данных по количеству VS в навозе. Подстилка (солома, опилки, щепа и т.д.) не включается в моделирование VS в рамках метода уровня 2. Вклад этих материалов не приводит к существенному увеличению общего выброса метана, так как их использование обычно связано с системами хранения сухих отходов.

Характеристики систем сбора и хранения навоза и помета. Включают тип систем, используемых для сбора и хранения навоза и помета, и коэффициент преобразования метана (MCF) по каждой конкретной системе, который отражает достигнутую долю B_o. Для оценки части навоза, которая обрабатывается в каждой из систем сбора, используются региональные оценки систем сбора и хранения навоза и помета. В таблице 1.10 приводится описание систем сбора и хранения навоза и помета. MCF систем варьирует в зависимости от системы, в которой производится сбор и хранение навоза и помета, а также климата и теоретически может изменяться от 0 до 100%. Как температура, так и время удерживания в накопителе играют важную роль в расчете MCF. Обработка навоза в течение продолжительного времени как жидкости при теплых условиях способствует образованию метана. Такие условия сбора и хранения навоза и помета могут характеризоваться высокими значениями MCF на уровне от 65 до 80%. Навоз, обрабатываемый в виде сухого вещества в условиях холодного климата, производит лишь небольшое количество метана и поэтому имеет MCF порядка 1%.

В таблице 1.10 приведено соотношение систем сбора и хранения навоза и помета в целом по Российской Федерации согласно данным (Российская, 2006 -...). Эти соотношения могут быть использованы в качестве данных по умолчанию, если более точные региональные значения недоступны.

Таблица 1.10

СООТНОШЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТИПОВ СИСТЕМ СБОРА, ХРАНЕНИЯ

И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НАВОЗА И ПТИЧЬЕГО ПОМЕТА ДЛЯ РАЗНЫХ

КАТЕГОРИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦЫ В РОССИИ, %

--------------------------------

<1> Доля систем жидкого хранения может быть определена на основе соотношения поголовья молодняка, находящегося на откорме, и общей популяции каждой категории/подкатегории животных.

<2> Доля годового времени, проводимого животными на пастбищах, может быть принята равной доле пастбищных кормов в годовом рационе данной категории/подкатегории животных.

Вывод коэффициентов выбросов уровня 2 включает в себя определение средневзвешенного значения MCF с использованием оценок навоза, обрабатываемого в каждой из систем утилизации отходов в пределах каждого климатического региона. Среднее значение MCF затем умножается на темпы выделения VS и на B_o для категорий скота и птицы. Оценка производится с помощью следующего уравнения:

Уравнение 1.8

Коэффициент выбросов CH₄ в результате сбора

и хранения навоза и помета

где:

EF_(T) - коэффициент годовых выбросов CH₄ для заданной категории/подкатегории T скота и птицы, кг CH₄/животное * год;

VS_(T) - суточное выделение летучего твердого вещества для заданной категории/подкатегории T скота и птицы, кг сух. в-ва/животное * год;

365 - основа для расчета годового производства VS, сутки/год;

B_o(T) - максимальная метанопродуцирующая способность для навоза скота (помета птицы) категории/подкатегории T, м³ CH₄/кг выделенных VS;

0,67 - коэффициент преобразования м³ CH₄ в килограммы CH₄;

MCF_(S,k) - коэффициенты преобразования метана для каждой системы S сбора и хранения навоза и помета по климатическому региону k, %;

MS_(T,S,k) - доля навоза (помета птицы) от категории/подкатегории T скота, которая обрабатывается с использованием определенной системы S сбора и хранения навоза и помета в климатическом регионе k, не имеет размерности.

В целях улучшения основы для выполнения оценок могут использоваться программы измерений. В частности, измерения выбросов от систем сбора и хранения навоза и помета при полевых условиях являются полезными для подтверждения MCF.

Поскольку выбросы могут в значительной мере отличаться друг от друга в зависимости от региона и вида/категории скота, оценки выбросов должны отражать разнообразие поголовья животных и диапазон их рационов и практику в области сбора и хранения навоза и помета в регионе. Для этого может потребоваться подготовка отдельных оценок по отдельным районам. Коэффициенты выбросов следует периодически обновлять для учета изменений в характеристиках навоза и в практике сбора и хранения навоза и помета. Эти пересмотры должны быть основаны на надежных данных, прошедших научную проверку.

Темпы выделения VS

Летучие твердые вещества (VS) представляют собой органические вещества в составе навоза скота и состоят как из биоразлагаемых, так и небиоразлагаемых фракций. Для уравнения 1.9 требуются суммарные VS (как биоразлагаемые, так и небиоразлагаемые фракции), выделяемые каждым видом животных, так как значения B_o основываются на суммарных VS, поступающих в системы. Наилучшим способом получения среднесуточных темпов выделения VS является использование данных из региональных опубликованных источников или справочных данных. В случае отсутствия этих данных среднесуточные темпы выделения VS по конкретным регионам можно оценить по объемам потребления кормов. Потребление кормов для крупного рогатого скота может быть оценено с использованием метода "расширенной" характеристики, описанного в разделе 1.2. Это также обеспечит согласованность данных, лежащих в основе оценок выбросов. Для оценки потребления кормов свиньями могут потребоваться данные по свиноводству в конкретном регионе.

Содержание VS в навозе равно неперевариваемой доле потребленного корма, выделяющейся в виде фекального материала, который в комбинации с мочевыделениями образует навоз. В процессе оценки внутренних выбросов метана регионы должны оценить валовую потребляемую энергию (GE) (раздел 1.2, уравнение 1.3) и ее фракционную перевариваемость (DE).

Уравнение 1.9

Темпы выделения летучих твердых веществ

где:

VS - выделение летучих твердых веществ в сутки на основе массы сухого органического вещества, кг VS/сутки;

GE - валовая потребляемая энергия, МДж/сутки;

DE% - перевариваемость корма, в процентах (например, 60%);

(UE · GE) - энергия, теряемая с мочой (энергия мочи), выраженная в виде доли GE. Для большинства жвачных в общем случае можно принять, что теряемая с мочой энергия равна 0,04GE (с уменьшением до 0,02 для жвачных, в рационе которых содержится 85% и более зерна или для свиней). Использовать значения по конкретному региону там, где это возможно;

ASH - содержание золы в навозе, рассчитанное в виде доли потребляемого сухого вещества корма (например, 0,08 для крупного рогатого скота). Использовать значения по конкретному региону там, где это возможно;

18,45 - коэффициент преобразования GE в расчет на кг сухого вещества (МДж/кг). Эта величина является относительно постоянной для широкого диапазона фуража и кормов на основе зерновых, обычно потребляемых скотом.

Репрезентативные значения DE% для различных категорий скота представлены в таблице 1.1, в разделе 1.2 настоящего руководства. Содержание золы для различных видов скота может варьировать в широком диапазоне и должно отражать региональные условия.

Значения B_o

Максимальная метанопродуцирующая способность навоза (B_o) варьирует по видам животных и рационам.

Предпочтительный метод получения значений измерения B_o заключается в использовании данных из опубликованных источников по конкретным регионам, полученных путем измерения стандартизированным методом. Важно стандартизировать измерение B_o, включая метод выборки, и подтвердить, основаны ли значения на суммарных выделяемых VS или биоразлагаемых VS, так как расчеты уровня 2 основываются на суммарных выделяемых VS. В случае отсутствия значений B_o, полученных путем измерений в конкретных регионах, можно использовать значения по умолчанию, приведенные в таблице 1.11.

Таблица 1.11

ЗНАЧЕНИЯ B_O ДЛЯ НАВОЗА РАЗНЫХ КАТЕГОРИЙ СКОТА И ПТИЦЫ

(М³ CH₄/КГ VS)

MCF

В таблице 1.12 представлены значения коэффициентов преобразования метана (MCF) по умолчанию для различных систем сбора и хранения навоза и помета, а также среднегодовых температур. Значения MCF определяются для конкретной системы сбора и хранения навоза и помета и представляют степень реализации B_o. На количество метана, произведенного конкретной системой сбора и хранения навоза и помета, влияет степень имеющихся анаэробных условий, температура системы и время удерживания органического материала в системе. Представленные в таблице 1.12 значения по умолчанию MCF для отстойников учитывают влияние продолжительного времени удерживания, и поэтому являются более высокими, чем для обычных в большинстве случаев условий.

Так как жидкостные системы очень чувствительны к воздействию температуры, то по возможности значения MCF по умолчанию для этих систем приводятся в таблице 1.12 для различных конкретных среднегодовых температур. Для зон с чрезвычайно низкими среднегодовыми температурами, ниже 10 °C, должны использоваться граничные (т.е. для 10 °C) значения или проводиться исследования значений для конкретных регионов.

Эти значения по умолчанию не могут охватить потенциально широкий разброс значений в рамках определенных категорий указанных систем. В этой связи следует по возможности разрабатывать MCF для конкретных регионов, которые отражают конкретные системы сбора и хранения навоза и помета, применяемые в конкретных регионах. Это имеет особенно важно для регионов со значительным поголовьем скота или с большим разбросом среднегодовых температур. В подобных случаях, по возможности, следует проводить на местах измерения для каждого климатического района с тем, чтобы заменить значения MCF по умолчанию. Измерения должны включать следующие факторы:

- время хранения/применения;

- характеристики кормления и животных по месту измерений (см. раздел 1.2 о типе подходящих данных);

- продолжительность хранения;

- характеристики навоза (например, концентрации VS в притоках и стоках для жидкостных систем);

- определение количества навоза, оставленного в хранилище;

- время и температурные условия для хранения в помещении и на открытом воздухе;

- колебание суточной температуры;

- сезонное изменение температуры.

Таблица 1.12

ЗНАЧЕНИЯ MCF ДЛЯ СИСТЕМ СБОРА И ХРАНЕНИЯ НАВОЗА

И ПОМЕТА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

--------------------------------

Формула 1 (временные рамки для поступлений навоза должны соответствовать периоду работы установки сбраживания):

MCF = [{CH_{4произв.} - CH_4исп. - CH_4сжиг. + (MCF_{хранение} / 100 * B_o *

* VS_{хранение} * 0,67)}/(B_o * VS_{хранение} * 0,67)] * 100,

где:

CH_{4произв.} = производство метана в установке сбраживания (кг CH₄). Примечание: В случае использования газонепроницаемой крышки для хранилища сбраженного навоза следует учитывать образование газа при его хранении.

CH_4исп. = количество метана, используемого для энергетических целей (кг CH₄).

CH_4сжиг. = количество метана, сжигаемого в факеле (кг CH₄).

MCF_{хранение} = MCF для CH₄, выбрасываемого во время хранения сбраженного навоза (%).

VS_{хранение} = количество выделяемого VS, которое поступает в хранилище до сбраживания (кг VS).

В случае использования газонепроницаемого хранилища: MCF_{хранение} = 0; в противном случае MCF_{хранение} = значение MCF для жидкого хранения.

<a> В таблице 1.13 приводятся определения для систем сбора и хранения навоза и помета.

<b> Компостирование представляет собой биологическое окисление твердых отходов, включающих навоз, обычно с подстилкой, или другой источник органического углерода, как правило, при термофильных температурных условиях, создаваемых за счет вырабатываемого микробами тепла.