Геопросторове моделювання емісії парникових газів у житловому секторі: порівняння Західної України та Південно-Східної Польщі

Abstract

Розробити підходи для просторового моделювання емісій парникових газів у житловому секторі на рівні елементарних об’єктів, побудувати набори геопросторових даних розподілу емісій і на їх основі проаналізувати структурні відмінності в емісіях на території Західної України та Південно-Східної Польщі. Методика. Досліджено основні джерела емісії парникових газів у житловому секторі. Розроблено підхід для оцінювання енергетичних потреб населення, результати якого використано для дезагрегації даних про спожите паливо з регіонального рівня до рівня елементарних об’єктів. З використанням можливостей програмного забезпечення ГІС, розроблених підходів та методик МГЗЕК побудовано набори геопросторових даних розподілу емісій парникових газів для регіонів Західної України та Південно-Східної Польщі з використанням регулярної (іпсі-моделі з кроком 2 км за результатами обчислювального експерименту Результати. На основі отриманих наборів геопросторових даних здійснено порівняння результатів просторового моделювання для регіонів Польщі та України. Встановлено, що основним джерелом енергії для забезпечення побутових потреб населення в Польщі є кам’яне вугілля, а в Україні - природний газ. Встановлено, що емісії у розрахунку на людину в житловому секторі Західної України становили 0,98 т в СО^-еквіваленті у 2010 році, а для Південно-Східної Польщі - 1,39 т. Таку суттєву відмінність пояснено тим, що коефіцієнти емісії двоокису вуглецю, метану та закису азоту для вугілля є значно більшими за відповідні коефіцієнти для природного газу. Наукова новизна. На базі розробленої математичної моделі емісійних процесів у житловому секторі та здійснених обчислювальних експериментів отримано цифрову карту та відповідні набори геопросторових даних, які містять інформацію про джерела та кількісні оцінки емісій двоокису вуглецю, метану та закису азоту. Практичність результатів. Результати просторового моделювання емісії парникових газів дають можливість оцінювати потенціал окремих регіонів для зменшення емісій та приймати зважені рішення щодо спрямування інвестицій для впровадження низько-вуглецевих технологій. Разработать подходы для пространственного моделирования эмиссий парниковых газов в жилищном секторе на уровне элементарных объектов, сформировать наборы геопространственных данных распределения эмиссий и на их основе проанализировать структурные различия в эмиссиях на территории Западной Украины и Юго-Восточной Польши. Методика. Исследованы основные источники эмиссии парниковых газов в жилищном секторе. Разработан подход к оцениванию энергетических потребностей населения, результаты которого использованы для дезагрегации данных о потребленнии топлива с уровня регионов до уровня елементарних объектов. С использованием возможностей программного обеспечения ГИС, разработанных подходов и методик 1РСС, построены наборы геопространственных данных распределения эмиссий парниковых газов для регионов Западной Украины и Юго-Восточной Польши, с использованием регулярной Grid-мoдeли с шагом 2 км по результатам вычислительного эксперимента. Результаты. На базе сформированных наборов геопространственных данных проведено сравнение результатов моделирования для регионов Польши и Украины. Установлено, что основным источником энергии для обеспечения бытовых нужд населения в Польше является каменный уголь, а в Украине - природный газ. Отмечено, что эмиссии в расчете на человека в жилищном секторе Западной Украины составляли 0,98 т в СС^-эквиваленте в 2010 году, а в Юго-Восточной Польше - 1,39 т. Такое существенное отличие объяснено тем, что коэффициенты эмиссии двуокиси углерода, метана и закиси азота для угля значительно выше чем соответствующие коэффициенты для природного газа. Научная новизна. На базе разработанной математической модели эмиссионных процессов в жилищном секторе и осуществленных вычислительных экспериментов получены цифровая карта и соответствующая наборы геопространственных данных, которые содержат информацию об источниках эмиссии и их количественных оценках для двуокиси углерода, метана и закиси азота. Практическая значимость. Разработанный подход для осуществления пространственного моделирования эмиссии парниковых газов дает возможность оценивать потенциал отдельных регионов для сокращения эмиссий и принимать взвешенные решения относительно направления инвестиций для внедрения низко-углеродных технологий. To develop of approaches for spatial inventory of greenhouse gas emissions in the residential sector at the level of elementary objects to form datasets of geospatial distribution of emissions, and to analyze on this base the differences in emission structure for the territories of the Western Ukraine and South-Eastern Poland. Methodology. The main sources of greenhouse gas emissions in the residential sector are analyzed. The approach for assessment of energy demand of the households is developed. The results of the assessment are used for disaggregation of fossil fuels, burned in the residential sector, from regional level to the level of elementary objects. The geospatial datasets of greenhouse gas emission distribution is constructed for Western Ukraine and South-Eastern Poland using the tools of GIS software developed approaches and IPCC guidelines. The total results are obtained in the form of regular Grid-model with the resolution of 2 km. Results. Based on constructed geospatial datasets of emission distribution in the residential sector, and comparison of the results obtained for Poland and Ukraine, it was identified that the main energy source to meet the household needs in Poland is coal, and in Ukraine - natural gas. Greenhouse gas emissions per capita in the residential sector in South-Eastern Poland were 1,39 t in COi-equivalent in 2010, in Western Ukraine - 0,98 t, as the carbon dioxide, methane and nitrous oxide emission coefficients for coal (the main energy source in Poland) are much higher than corresponding coefficients for natural gas. Originality. Based on elaborated mathematical model of emission processes in the residential sector, and conducted numerical experiments the digital maps and geospatial datasets with data about emission sources and greenhouse gas emissions of carbon dioxide, methane, and nitrous oxide are obtained. Practical significance. The developed approach for geospatial modeling of greenhouse gas emissions enables to assess the potential of certain regions to reduce emissions and to support the effective decision making concerning implementation of low-carbon technologies.